표면 채널 기술을 통한 혁신적인 유량 센서

"표면 채널 기술은 2007년경 트벤테 대학교에서 개발되었습니다. 이 기술은 시스템을 최소화하기 위해 반도체 공정을 사용하는 대표적인 예로, 저희의 경우 유량 센서에 적용되었습니다. 이 독특한 기술로 시장성 있는 제품을 만들겠다는 의도로 이 문제를 더 깊이 파고든 것은 2013년에 이르러서였습니다."

"당시 우리 제품 포트폴리오에서 가장 인기 있는 계측기는 EL-FLOW 시리즈였습니다. 이 EL-FLOW 시리즈의 입증된 기술과 '마이크로 기술'의 장점을 결합하면 압력 센서와 같은 더 많은 기능이 통합된 더 빠른 유량계를 개발할 수 있으면서도 동일한 소형 풋프린트로 개발할 수 있다고 확신했습니다.

우리는 이미 2004년에 IQ+FLOW 풍속계 MEMS(미세 전자 기계 시스템) 칩 열 유량 센서를 도입하면서 '마이크로 기술'에 대한 경험을 쌓았습니다. '마이크로 기술'을 사용한 첫 번째 제품입니다."

"표면 채널 기술은 고밀도 플라즈마를 사용하여 실리콘 기판에 에칭된 표면 채널로 구성됩니다. 그 후 이 채널의 내부 표면은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정을 사용하여 약 1마이크론 두께의 고밀도 실리콘이 풍부한 실리콘 질화물 층으로 제어된 방식으로 코팅됩니다. 코팅된 채널은 실리콘 질화물 코팅을 둘러싸고 있는 실리콘을 에칭하여 자유롭게 매달린 실리콘 질화물 모세관으로 변환됩니다."

"LPCVD 공정은 약 800°C의 고온에서 진행됩니다. 상온으로 냉각된 후 실리콘보다 열팽창계수가 다소 높은 질화규소는 실리콘보다 더 많이 수축하고 인장 상태가 되어 자유 행잉 모세관의 기계적 특성이 향상됩니다. 또한 질화규소는 내화학성이 뛰어나 센서의 견고성과 다용도성에 기여합니다. 질화규소는 전기 절연체이므로 모세관 위에 있는 스퍼터링된 금속 저항기는 내부의 기체 매체와 전기적으로 분리됩니다.

이 기술은 모세관 유량 센서를 개발하는 데 사용되었습니다."

"재료의 특성과 치수로 인해 FLEXI-FLOW의 작은 질화규소 모세관은 열 질량이 매우 낮기 때문에 모세관이 매우 빠르게 가열 및 냉각됩니다. 따라서 밀리초 단위의 빠른 응답 시간을 구현할 수 있습니다."

신속하고 안정적이며 입증된 정밀도
"모세관 유량 센서 제작에는 MEMS 기술이 사용됩니다. 검증된 바이패스 구조에 적용된 빠르고 안정적인 '스루칩 센서(TCS)'가 기존의 금속 튜브 센서를 대체합니다. 그 결과 신뢰할 수 있고 매우 정밀한 유량 측정이 가능합니다."

"1980년대에 트벤테 대학의 센서 및 액추에이터 연구실은 '마이크로 기술'을 위한 탄탄한 기반을 마련했습니다. 소형화는 이미 실험실 애플리케이션에서 중요한 트렌드가 되었으며 유량 센서도 예외는 아니었습니다. 1990년, 테오 램메링크는 트벤테 대학교에서 MEMS 열 유량 센서에 대한 박사 연구 프로젝트를 성공적으로 마무리하며 표면 채널 기술 개발의 토대를 마련했습니다.

거의 같은 시기에 대학과 브롱크호르스트 사이에 첫 접촉이 이루어졌습니다. 요스트 뢰터스와 와이브렌 조우스마가 대학을 방문하여 이 문제에 대해 이야기를 나누기 시작했습니다.
시장성 있는 제품 개발의 시작... 플렉시플로우."