자동차용 박막 히터형 공기유량센서의 제작 및 특성

Fabrication and Characteristics of Hot-film Air Flow Sensor for Automobile

자동차용 박막 히터형 공기 유량센서는 스퍼터링법으로 백금박막을 증착하여 감광막 lift-off법으로 패터닝하고 $1,000^{\circ}C$에서 열처리하였으며, 이 박막을 보호하도록 폴리이미드 PI-2723을 백금박막 위에 도포하여 보호막으로 사용하였다. 제작한 센서를 유량에 따른 특성을 측정한 결과 출력전압이 유량의 4제곱에 비례하였고, 전체 측정 범위에서 유량에 따른 출력전압 오차는 0.7%이내 이었다 제작한 센서를 $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$ 온도범위에서 실험한 결과 ${\pm}1%$의 온도에 따른 출력전압 오차가 발생하여 지금까지 개발된 유량센서의 ${\pm}3%$ 온도에 따른 출력전압 오차보다 ${\pm}2%$ 낮았다. 따라서 제작한 박막 히터형 공기 유량센서는 자동차에 적용하기 위한 사양을 만족하며 온도에 따른 출력전압 오차가 작으므로, 자동차 엔진의 공연비를 정확하게 제어할 수 있게 되어 배기가스 중 오염물질을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있다.

An automobile hot-film air flow sensor is deposited with platinum by sputtering method, patterned by photoresisted lift-off method, annealed in $1,000^{\circ}C$ and passivated with PI-2723. The TCR of the fabricated hot-film is about $3500\;ppm/^{\circ}C$. In the experiment, the output voltage of the sensor is in proportional to the fourth power root in the air mass flow range of 300 kg/h. The error in the full flow range is about ${\pm}0.7%$. In the range of air temperature of $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$, the error is about ${\pm}1%$ that is ${\pm}2%$ lower than that of the reference sensor. Therefore, the fabricated hot-film air flow sensor satisfies the specification for automobile. Lower temperature error of the sensor provides to control the precise air/fuel ratio of automobile engine and results in improvement of a fuel mileage and the less amount of toxic gases emitted by automobile.