Heat Transfer Analysis for $NO_2$ Micro Gas Sensor Fabricated by MEMS Technology

MEMS 공정으로 제작한 $NO_2$ 마이크로 가스센서의 열전달 해석

A flat type $NO_2$ micro gas sensor was fabricated by MEMS technology. In order to heat up gas sensing material such as $WO_3$ to a target temperature, a micro hotplate was built on the gas sensor. The temperature distribution of micro gas sensor was analyzed by a CFD program, FLUENT. The results showed that the temperature of silicon wafer base was almost similar to that of the room temperature, which indicates that the heat generated at the micro hotplate heated up effectively the sensing material and its thermal isolation was kept. The uniformity of temperature on the sensing material can be improved by modifying the shape of micro hotplate.

대기중의 NO₂ 가스 농도를 측정하기 위한 마이크로 가스센서를 MEMS 공정을 이용하여 제작하였다. WO₃와 같은 가스 감응물질을 목표 온도까지 가열하기 위해서 마이크로 핫플레이트를 가스센서에 장착하였다. 마이크로 가스센서의 열전달 현상을 상용 열유동 해석 전용 프로그램인 FLUENT를 이용하여 해석하였다. 해석 결과 실리콘 웨이퍼 기판의 온도가 거의 상온에 가까워 핫플레이트에서 발생한 열이 가스 감응물질을 효과적으로 가열하여서 가스감응물질의 열적 고립상태를 유지하고 있는 것을 알 수 있었다. 마이크로 핫플레이트의 형상을 변경함으로써 가스 감지물질의 온도 균일도를 높일 수 있다.