KR20190005607A - Calibration method for micro gas sensor - Google Patents

Calibration method for micro gas sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20190005607A
KR20190005607A KR1020170086512A KR20170086512A KR20190005607A KR 20190005607 A KR20190005607 A KR 20190005607A KR 1020170086512 A KR1020170086512 A KR 1020170086512A KR 20170086512 A KR20170086512 A KR 20170086512A KR 20190005607 A KR20190005607 A KR 20190005607A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode pattern
heater electrode
temperature sensor
pattern
resistance value
Prior art date
Application number
KR1020170086512A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박준식
박광범
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020170086512A priority Critical patent/KR20190005607A/en
Publication of KR20190005607A publication Critical patent/KR20190005607A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/045—Circuits
    • G01N27/046—Circuits provided with temperature compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Abstract

According to an embodiment of the present invention, a calibration method for a microgas sensor comprises: a step of applying a voltage to a heater electrode pattern to generate heat; a step of sensing a change in resistance value of a temperature sensor pattern disposed adjacent to the heater electrode pattern; and a step of adjusting a voltage applied to the heater electrode pattern such that an amount of variation of power consumption of the heater electrode pattern corresponding to an amount of variation of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated.

Description

마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법{CALIBRATION METHOD FOR MICRO GAS SENSOR}[0001] CALIBRATION METHOD FOR MICRO GAS SENSOR [0002]

본 발명은 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a calibration method of a micro gas sensor.

주변 생활 환경에서는 다양한 종류의 유해성 가스 또는 가연성 가스가 존재한다. 가정 또는 주유소와 같은 사업장 등에서의 가스안전사고, 가스폭발사고 또는 가스유출로 인한 인명사고 등은 불완전한 차폐로 인하여 가스시설로부터 누출된 유해성 가스 또는 가연성 가스에 의한 경우가 많다. 이러한 가스는 무색, 무취인 경우가 많으므로 인간의 감각기관에 의존하여 가스의 유출 여부를 판단하는 것은 어려운 일이다. 따라서, 가스가 가지는 고유의 물리적 화학적 성질을 이용하여 가스의 존재 여부를 감지할 수 있는 가스센서가 개발되어 가스누설감지, 농도 측정, 가스경보, AQS(Air Quality System) 등에 사용되고 있다.There are various types of hazardous or combustible gases in the surrounding living environment. Gas safety accidents, gas explosion accidents or gas accidents due to gas leakage at workplaces such as homes or gas stations are often caused by harmful gas or combustible gas leaking from gas facilities due to imperfect shielding. Since these gases are often colorless and odorless, it is difficult to determine whether gas is leaking depending on human senses. Therefore, a gas sensor capable of detecting the presence or absence of a gas using the inherent physical and chemical properties of the gas has been developed and used for gas leakage detection, concentration measurement, gas alarm, and AQS (Air Quality System).

가스센서는 가스와 감응 물질 간의 상호 작용에 의해 가스의 종류와 양을 전기적인 신호로 검출하는 소자로서, 현재에 이르기까지 접촉연소 방식, 고체전해질 방식, 세리믹 반도체 방식, 전기화학적 방식 등을 이용한 센서들이 각각의 특징과 용도에 맞도록 개발, 사용되어 오고 있다. 최근에는 실리콘 반도체 패키지 공정과 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems; MEMS) 기술을 접목하여 집적화, 소형화, 및 저가격화가 이루어지고 있다.A gas sensor is a device that detects the type and amount of gas by an electrical signal by the interaction between gas and the sensitive material. It uses the contact combustion method, the solid electrolyte method, the ceramic semiconductor method, and the electrochemical method Sensors have been developed and used to meet their respective characteristics and applications. In recent years, integration, miniaturization, and cost reduction have been achieved by combining a silicon semiconductor package process with a microelectromechanical system (MEMS) technology.

이 중에서, 반도체식 가스센서의 경우 특정 가스가 가스센서의 감지물질에 흡착할 때, 그 감지물질의 전기전도도가 변화하는데, 이러한 전기전도도의 변화를 측정함으로써 가스가 일정 농도 이상 존재하는지 판단하게 된다.In the case of the semiconductor type gas sensor, when the specific gas adsorbs to the sensing material of the gas sensor, the electrical conductivity of the sensing material changes. By measuring the change of the electrical conductivity, it is judged whether the gas exists at a certain concentration or more .

KR 10-0809421 B1KR 10-0809421 B1

본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 온도센서패턴을 히터전극패턴에 인접하여 위치되도록 형성하여 온도센서패턴의 저항값 변화에 따라, 온도센서패턴의 저항값 변화량에 대응되는 소비전력의 변화량을 보상하여 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하여 인가하도록 캘리브레이션하는 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of an embodiment of the present invention is to form a temperature sensor pattern so as to be positioned adjacent to a heater electrode pattern so that a change amount of power consumption corresponding to a resistance value change amount of the temperature sensor pattern And a voltage applied to the heater electrode pattern is compensated to be applied so as to calibrate the voltage applied to the heater electrode pattern.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법은 히터전극패턴에 전압을 인가하여 발열시키는 단계, 상기 히터전극패턴에 인접하여 배치된 온도센서패턴의 저항값의 변화를 센싱하는 단계, 및 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계를 포함한다.A method of calibrating a micro gas sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of applying a voltage to a heater electrode pattern to generate heat, sensing a change in a resistance value of a temperature sensor pattern disposed adjacent to the heater electrode pattern, And adjusting a voltage applied to the heater electrode pattern so that a variation amount of power consumption of the heater electrode pattern corresponding to a variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated.

또한, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계는, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 증가하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 증가량에 대한 전압의 증가분만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 감소시켜 상기 히터전극패턴에 인가하고, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 감소하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 감소량에 대한 전압의 감소분만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 히터전극패턴에 인가하는 단계를 더 포함한다.The step of adjusting the voltage applied to the heater electrode pattern such that a variation amount of the power consumption of the heater electrode pattern corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated, The voltage applied to the heater electrode pattern is decreased by an increment of the voltage with respect to the increase amount of the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern and is applied to the heater electrode pattern, When the change amount of the resistance value of the sensor pattern is changed in the direction of decreasing the resistance value, the voltage applied to the heater electrode pattern is increased by a reduction amount of the voltage with respect to the reduction amount of the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern, To the electrode pattern.

또한, 상기 히터전극패턴에 인접하여 배치된 온도센서패턴의 저항값의 변화를 센싱하는 단계는, 상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화됨에 따라, 상기 온도센서패턴의 저항값이 변화되는 단계, 상기 온도센서패턴이 상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화되기 전의 온도센서패턴의 저항값과 상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화된 후 상기 온도센서패턴의 저항값의 차를 그 변화량으로 센싱하는 단계, 및 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 양(+)의 값인지 (-)의 값인지 판단하는 단계를 포함하고, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계는, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 양(+)인 경우에는, 그 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량 만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 감소시켜 상기 히터전극패턴에 인가하고, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 음(-)인 경우에는, 그 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량 만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 히터전극패턴에 인가하는 단계를 더 포함한다.The step of sensing a change in the resistance value of the temperature sensor pattern disposed adjacent to the heater electrode pattern includes the steps of changing the resistance value of the temperature sensor pattern as the heating temperature of the heater electrode pattern is changed, Sensing the difference between the resistance value of the temperature sensor pattern before the heating temperature of the heater electrode pattern is changed and the resistance value of the temperature sensor pattern after the heating temperature of the heater electrode pattern is changed by the amount of change, Determining whether a change amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is a positive value or a negative value, and determining whether a change amount of a power consumption of the heater electrode pattern corresponding to a change amount of the resistance value of the temperature sensor pattern The step of adjusting the voltage applied to the heater electrode pattern so as to compensate for the change amount may include adjusting the voltage value of the corresponding power consumption when the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern is positive When the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern is negative (-), a voltage applied to the heater electrode pattern is decreased by a variation amount of the voltage corresponding to the amount of consumption, And increasing the voltage applied to the heater electrode pattern by a variation amount of the voltage corresponding to the variation amount of the heater electrode pattern.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따르면, 온도센서패턴을 히터전극패턴에 인접하여 위치시킴으로써, 온도센서패턴에 의하여 도출되는 저항값의 변화는 곧 히터전극패턴의 온도 변화와 대응되는 것으로 볼 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, by placing the temperature sensor pattern adjacent to the heater electrode pattern, the change in the resistance value derived by the temperature sensor pattern corresponds to the temperature change of the heater electrode pattern. have.

또한, 온도센서패턴의 저항값 변화를 측정하고, 온도센서패턴의 저항값 변화가 있는 경우 히터전극패턴에 공급되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량 만큼 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하여 히터전극패턴에 인가되도록 캘리브레이션 함으로써, 자동적으로 감지물질이 일정한 온도를 유지하도록 하여 최적의 성능을 가지도록 하는 이점이 있다.Further, when the resistance value of the temperature sensor pattern is changed, the voltage applied to the heater electrode pattern is adjusted by the variation amount of the voltage corresponding to the variation amount of the power consumption supplied to the heater electrode pattern And calibration is performed so as to be applied to the heater electrode pattern, so that the sensing material automatically maintains a constant temperature, thereby achieving an optimum performance.

또한, 캘리브레이션 장치를 다양한 외부 온도 환경(저온 환경, 고온 환경)에서 사용하더라도, 감지물질이 가스와 반응하기 위한 최적의 감도를 가지는 온도에서 열평형이 이루어지도록 히터의 온도를 캘리브레이션 하는 이점이 있다.In addition, even if the calibration device is used in a variety of external temperature environments (low temperature environment, high temperature environment), there is an advantage of calibrating the temperature of the heater so that the sensing material is thermally balanced at a temperature having optimal sensitivity to react with the gas.

또한, 히터전극패턴의 열화 등에 의하여 히터전극패턴의 저항값이 변화하더라도 본 발명의 일실시예에 따른 캘리브레이션 방법을 사용함으로써, 캘리브레이션 장치의 수명을 연장하는 이점이 있다.Further, even if the resistance value of the heater electrode pattern changes due to deterioration of the heater electrode pattern or the like, there is an advantage in extending the life of the calibration apparatus by using the calibration method according to the embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 히터전극패턴 및 온도센서패턴의 확대도이다.
도 4는 도 3의 다른 실시예이다.
도 5는 도 4의 배치관계를 적용한 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법의 흐름도이다.
도 8은 히터의 소비전력에 따른 온도센서의 저항 및 히터의 온도에 대한 그래프이다.
도 9는 온도 센서의 저항에 따른 히터의 온도에 대한 그래프이다.
도 10은 히터의 소비전력에 따른 온도센서의 저항에 대한 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a micro gas sensor calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of Fig.
3 is an enlarged view of the heater electrode pattern and the temperature sensor pattern.
4 is another embodiment of Fig.
5 is a plan view of a micro gas sensor calibration apparatus to which the arrangement relationship of FIG. 4 is applied.
6 is a flowchart of a micro gas sensor calibration method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a micro gas sensor calibration method according to another embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the resistance of the temperature sensor and the temperature of the heater according to the power consumption of the heater.
9 is a graph of the temperature of the heater according to the resistance of the temperature sensor.
10 is a graph showing the resistance of the temperature sensor according to the power consumption of the heater.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms "one side," " first, "" first," " second, "and the like are used to distinguish one element from another, no. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)는, 상하면에 각각 제1 멤브레인(110)이 형성된 베이스 기판(100), 상기 제1 멤브레인(110)의 상면에 형성된 히터전극패턴(140), 상기 히터전극패턴(140)에 전압을 인가하기 위해 상기 베이스 기판(100)의 일측에 형성된 히터전극패드(142a, 142b), 상기 히터전극패턴(140)에 인접하여 위치되도록 형성된 온도센서패턴(150), 상기 온도센서패턴(150)에 전압을 인가하기 위해 상기 베이스 기판(100)의 일측에 형성된 온도센서패드(152a, 152b), 상기 히터전극패턴(140) 및 상기 온도센서패턴(150)을 덮도록 절연막(160)을 형성하고, 상기 절연막(160)의 상면에 형성된 감지전극패턴(170), 상기 감지전극패턴(170)에 전압을 인가하기 위해 상기 베이스 기판(100)의 일측에 형성된 감지전극패드(172a, 172b), 및 상기 감지전극패턴(170)을 덮도록 상기 감지전극패턴(170)의 상면에 형성된 감지물질(174)을 포함한다.A micro gas sensor calibration apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a base substrate 100 having a first membrane 110 formed on an upper surface thereof and a heater electrode pattern 110 formed on an upper surface of the first membrane 110 A heater electrode pad 142a and 142b formed on one side of the base substrate 100 to apply a voltage to the heater electrode pattern 140 and a temperature sensor 142 disposed adjacent to the heater electrode pattern 140. [ The heater electrode pattern 140 and the temperature sensor pattern 150 formed on one side of the base substrate 100 in order to apply a voltage to the temperature sensor pattern 150. [ A sensing electrode pattern 170 formed on an upper surface of the insulating layer 160 and a second insulating layer 160 formed on one side of the base substrate 100 for applying a voltage to the sensing electrode pattern 170. [ The sensing electrode pads 172a and 172b formed on the sensing electrode 172, And a sensing material 174 formed on the upper surface of the sensing electrode pattern 170 to cover the pattern 170.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)는 베이스 기판(100)의 상하면에 제1 멤브레인(110) 및 제2 멤브레인(120)이 형성된다. 베이스 기판(100)의 재료로는 실리콘(Si)이 사용될 수 있다. 실리콘(Si)은 알루미늄보다 경량이면서도 스테인리스강보다 높은 인장강도를 가진다. 또한, 실리콘은 다양한 환경에서 내식성, 내마모성, 내열성이 좋고 반도체 집적회로기술과 융합하여 마이크로머신에 컴퓨터 또는 센서 등을 집적할 수 있다. 한편, 제1 멤브레인(110) 및 제2 멤브레인(120)은 베이스 기판(100)을 절연하기 위한 절연층으로서 기능하며, 층간 격리를 통해 배선의 다층화에 의한 배선들의 점유면적을 축소하고 센서를 소형화한다. 제1 멤브레인(110) 및 제2 멤브레인(120)은 베이스 기판(100)의 상하면에 각각 1 ~ 2 ㎛ 두께의 SiNx 박막의 형태로 저압화학기상증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD) 또는 스퍼터링 증착(sputtering deposition)을 사용하여 증착될 수 있다. 또한, 제1 멤브레인(110)은 그 상부에 히터전극패턴(140) 및 온도센서패턴(150) 등을 지지하는 역할을 한다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a micro gas sensor calibration apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, a micro gas sensor calibration apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a first membrane 110 and a second membrane 120 formed on an upper surface and a lower surface of a base substrate 100. As the material of the base substrate 100, silicon (Si) may be used. Silicon (Si) has a higher tensile strength than aluminum and is lighter than aluminum. In addition, silicon has good corrosion resistance, abrasion resistance, and heat resistance in various environments and can be integrated with a semiconductor integrated circuit technology to integrate a computer or a sensor into a micromachine. On the other hand, the first membrane 110 and the second membrane 120 function as an insulating layer for insulating the base substrate 100, and the occupied area of the wirings due to the multilayer wiring can be reduced through interlayer isolation, do. The first and second membranes 110 and 120 are formed on the upper and lower surfaces of the base substrate 100 by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or sputtering RTI ID = 0.0 > sputtering < / RTI > deposition. The first membrane 110 serves to support the heater electrode pattern 140, the temperature sensor pattern 150, and the like on the first membrane 110.

한편, 제1 멤브레인(110)의 상면에는 히터전극패턴(140)이 형성되고, 히터전극패턴(140)은 복수의 히터전극패드(142a, 142b)에 전기적으로 연결된다(도 2 참조). 히터전극패턴(140)은 히터전극패드(142a, 142b)에 의해 양단에 전압이 인가되어, 히터전극패턴(140)의 저항에 의해 발열할 수 있다. 히터전극패턴(140)은 10 ~ 20 nm의 탄탈럼(Ta) 박막 형태로 제1 멤브레인(110) 위에 증착될 수 있다. 이 때, 히터전극패턴(140)의 재료로는 백금(Pt), 다결정 실리콘(Poly-Si), 산화루테늄(RuO2)등이 사용될 수 있다.A heater electrode pattern 140 is formed on an upper surface of the first membrane 110 and a heater electrode pattern 140 is electrically connected to a plurality of heater electrode pads 142a and 142b. The heater electrode pattern 140 can be heated by the resistance of the heater electrode pattern 140 by applying a voltage to both ends by the heater electrode pads 142a and 142b. The heater electrode pattern 140 may be deposited on the first membrane 110 in the form of a tantalum (Ta) thin film of 10 to 20 nm. At this time, platinum (Pt), poly-Si, ruthenium oxide (RuO 2 ), or the like may be used as the material of the heater electrode pattern 140.

또한, 온도센서패턴(150)은 히터전극패턴(140)의 온도의 변화를 측정하기 위해 히터전극패턴(140)에 인접하여 위치되도록 배치되고, 온도센서패턴(150)은 복수의 온도센서패드(152a, 152b)에 전기적으로 연결된다. 온도센서패턴(150)은 100 ~ 300 nm의 백금(Pt) 박막 형태로 제1 멤브레인(110) 상에 증착될 수 있다.The temperature sensor pattern 150 is disposed adjacent to the heater electrode pattern 140 to measure a change in the temperature of the heater electrode pattern 140. The temperature sensor pattern 150 is disposed to be adjacent to the heater electrode pattern 140, 152a, 152b. The temperature sensor pattern 150 may be deposited on the first membrane 110 in the form of a platinum (Pt) thin film of 100 to 300 nm.

도 3은 히터전극패턴 및 온도센서패턴의 확대도이고, 도 4는 도 3의 다른 실시예이다. 도 3 및 도 4에서 히터전극패턴(140) 및 온도센서패턴(150)의 예시적인 배치관계가 도시되어 있다. 한편, 도 5는 도 4의 배치관계를 적용한 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)의 평면도이다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 절연막(160), 감지전극패턴(170), 감지전극패드(172a, 172b), 및 감지물질(174)의 구성은 생략하였다.Fig. 3 is an enlarged view of the heater electrode pattern and the temperature sensor pattern, and Fig. 4 is another embodiment of Fig. In Fig. 3 and Fig. 4, an exemplary arrangement relationship of the heater electrode pattern 140 and the temperature sensor pattern 150 is shown. 5 is a plan view of the micro gas sensor calibration apparatus 10 to which the arrangement relationship of FIG. 4 is applied. 5, the insulating film 160, the sensing electrode pattern 170, the sensing electrode pads 172a and 172b, and the sensing material 174 are omitted for convenience of explanation.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 온도센서패턴(150)과 히터전극패턴(140)의 배치관계에 대해서, 히터전극패턴(140)이 지그재그 모양으로 형성되고 온도센서패턴(150)이 히터전극패턴(140)에 대해 일정 간격 이격되어 형성되거나, 히터전극패턴(140)이 지그재그 모양으로 형성되고 온도센서패턴(150)은 히터전극패턴(140)은 히터전극패턴(140)이 형성하는 영역의 외부에 인접하여 형성될 수 있다. 다만 온도센서패턴(150)과 히터전극패턴(140)의 배치관계가 상술한 경우에 한정되는 것은 아니고, 온도센서패턴(150)이 히터전극패턴(140)에 인접하여 위치되도록 배치됨으로써 히터전극패턴(140)의 온도 변화에 따른 온도센서패턴(150)의 저항의 변화를 감지할 수 있는 어떠한 구성이라도 가능하다. 3 to 5, the heater electrode pattern 140 is formed in a zigzag shape with respect to the arrangement relationship of the temperature sensor pattern 150 and the heater electrode pattern 140, The heater electrode pattern 140 may be formed at a predetermined distance from the heater electrode pattern 140 or the heater electrode pattern 140 may be formed in a zigzag shape and the heater electrode pattern 140 may be formed in a zigzag shape, As shown in FIG. The arrangement of the temperature sensor pattern 150 and the heater electrode pattern 140 is not limited to the above case and the temperature sensor pattern 150 may be disposed so as to be positioned adjacent to the heater electrode pattern 140, It is possible to detect any change in the resistance of the temperature sensor pattern 150 according to the temperature change of the temperature sensor pattern 140.

다시 도 1을 참조하면, 형성된 온도센서패턴(150), 히터전극패턴(140), 및 제1 멤브레인(110)을 덮도록 절연막(160)이 형성될 수 있다. 절연막(160)은 각 온도센서패턴(150) 간의 전기적 간섭을 방지한다. 한편, 히터전극패턴(140)과 전기적으로 연결되는 히터전극패드(142a, 142b), 및 온도센서패턴(150)과 전기적으로 연결되는 온도센서패드(152a, 152b)의 일부 영역들이 와이어 본딩을 위해 노출되도록 절연막(160)의 일부를 식각할 수 있다. 히터전극패드(142a, 142b) 및 온도센서패드(152a, 152b)를 노출하기 위해 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE) 기술이 사용될 수 있다.Referring again to FIG. 1, the insulating film 160 may be formed to cover the formed temperature sensor pattern 150, the heater electrode pattern 140, and the first membrane 110. The insulating film 160 prevents electrical interference between the temperature sensor patterns 150. Heater electrode pads 142a and 142b electrically connected to the heater electrode pattern 140 and some regions of the temperature sensor pads 152a and 152b electrically connected to the temperature sensor pattern 150 are formed for wire bonding A part of the insulating film 160 may be etched so as to be exposed. A reactive ion etching (RIE) technique may be used to expose heater electrode pads 142a and 142b and temperature sensor pads 152a and 152b.

도 1을 참조하면, 절연막(160)의 상면에는 감지전극패턴(170)이 형성되고, 감지전극패턴(170)은 복수의 감지전극패드(172a, 172b)에 전기적으로 연결된다(도 2 참조). 감지전극패턴(170)은 온도센서패턴(150)과 히터전극패턴(140) 사이에 절연막(160)에 의해 전기적 간섭이 방지된다. 감지전극패턴(170)은 10 ~ 20 nm의 티타늄(Ti) 박막 및 100 ~ 300 nm의 백금(Pt) 박막을 포함하는 형태로 절연막(160)의 상면에 증착될 수 있다. 한편, 감지전극패턴(170)의 상면에는 감지전극패턴(170)을 덮도록 감지물질(174)이 형성된다. 감지물질(174)은 감지물질(174) 표면에 위치한 산소이온이 공기 중의 가스와 화학적으로 결합하여 전기전도도가 변화한다. 따라서 감지물질(174)과 전기적으로 연결된 감지전극패턴(170)은 감지물질(174)의 전기전도도 변화를 측정할 수 있는 것이다. 한편, 감지물질(174)의 종류는 검출하고자 하는 가스의 종류 및 검출의 목적에 따라 다양할 수 있으나, 산화주석(SnO2), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화아연(ZnO) 등의 금속산화물들이 기본적인 감지물질(174)으로서 사용될 수 있다. 이러한 금속산화물들은 NOx, COx 등의 가스 검출에 사용될 수 있다.1, a sensing electrode pattern 170 is formed on an upper surface of an insulating layer 160 and a sensing electrode pattern 170 is electrically connected to a plurality of sensing electrode pads 172a and 172b (see FIG. 2) . The sensing electrode pattern 170 is prevented from being electrically interposed between the temperature sensor pattern 150 and the heater electrode pattern 140 by the insulating film 160. The sensing electrode pattern 170 may be deposited on the upper surface of the insulating layer 160 in the form of a thin film of titanium (Ti) of 10 to 20 nm and a thin film of platinum (Pt) of 100 to 300 nm. On the upper surface of the sensing electrode pattern 170, a sensing material 174 is formed to cover the sensing electrode pattern 170. The sensing material 174 chemically couples the oxygen ions located on the surface of the sensing material 174 with the gas in the air, thereby changing the electrical conductivity. Accordingly, the sensing electrode pattern 170 electrically connected to the sensing material 174 can measure a change in electrical conductivity of the sensing material 174. The kind of the sensing material 174 may vary depending on the type of the gas to be detected and the purpose of the detection. Examples of the sensing material 174 include tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ) (ZnO) may be used as the basic sensing material 174. [ These metal oxides can be used for gas detection such as NOx and COx.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)는 캐비티(130)를 형성하여 하부 식각 구조를 가질 수 있다. 베이스 기판(100) 및 제2 멤브레인(120)의 일부 영역을 식각하여 캐비티(130)를 형성함으로써 히터전극패턴(140)에서 발생하는 열이 주변 구조물로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 베이스 기판(100) 및 제2 멤브레인(120)의 일부 영역을 식각하여 캐비티(130)를 형성하면, 제1 멤브레인(110)은 히터전극패턴(140), 온도센서패턴(150), 및 감지전극패턴(170)을 지지하는 역할을 한다.In addition, the micro gas sensor calibration apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may have a bottom etching structure by forming the cavity 130. It is possible to minimize the transfer of heat generated in the heater electrode pattern 140 to the surrounding structure by etching the partial regions of the base substrate 100 and the second membrane 120 to form the cavity 130. When the cavity 130 is formed by etching a portion of the base substrate 100 and the second membrane 120, the first membrane 110 may include a heater electrode pattern 140, a temperature sensor pattern 150, And serves to support the pattern 170.

또한, 전술한 바와 같이 형성된 마이크로 가스센서 캘리브레이션 장치(10)에서, 히터전극패턴(140)이 히터전극패드(142a, 142b)로부터 양단에 전압이 인가되어 저항에 의한 발열이 일어나면, 방출된 열은 온도센서패턴(150), 감지전극패턴(170), 및 감지물질(174)에 전달된다. 이에 따라서 온도센서패턴(150)은 히터전극패턴(140)의 온도 변화를 감지하여 저항 변화가 일어나고, 이러한 온도센서패턴(150)의 저항 변화를 기초로 하여 감지물질(174)이 반응할 수 있는 최적의 온도로 히터전극패턴(140)에 인가되는 전압을 캘리브레이션 될 수 있는 것이다.In the micro gas sensor calibration apparatus 10 formed as described above, when the heater electrode pattern 140 generates heat due to resistance by applying voltage to both ends from the heater electrode pads 142a and 142b, The temperature sensor pattern 150, the sensing electrode pattern 170, and the sensing material 174. Accordingly, the temperature sensor pattern 150 senses a temperature change of the heater electrode pattern 140 and changes its resistance. Based on the resistance change of the temperature sensor pattern 150, the sensing material 174 can react The voltage applied to the heater electrode pattern 140 at the optimum temperature can be calibrated.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a micro gas sensor calibration method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법은 히터전극패턴(140)에 전압을 인가하여 발열시키는 단계, 상기 히터전극패턴(140)에 인접하여 배치된 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화를 센싱하는 단계, 및 상기 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴(140)의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 조절하는 단계를 포함한다.A method of calibrating a micro gas sensor according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of applying a voltage to a heater electrode pattern 140 to generate heat and generating a resistance value of a temperature sensor pattern 150 disposed adjacent to the heater electrode pattern 140 And a voltage applied to the heater electrode pattern 140 so as to compensate for a variation amount of power consumption of the heater electrode pattern 140 corresponding to a variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern 150 .

또한, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴(140)의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 조절하는 단계는, 상기 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 증가하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 증가량에 대한 전압의 증가분만큼 상기 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 감소시켜 상기 히터전극패턴(140)에 인가하고, 상기 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 감소하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 감소량에 대한 전압의 감소분만큼 상기 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 히터전극패턴(140)에 인가하는 단계를 더 포함한다.The step of adjusting the voltage applied to the heater electrode pattern 140 so that the variation amount of the power consumption of the heater electrode pattern 140 corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated, (140) by an increment of the voltage with respect to an increase of the power consumption corresponding to the variation of the resistance value of the temperature sensor pattern (150) when the variation of the resistance value of the heater electrode pattern The resistance value of the temperature sensor pattern 150 is decreased and the applied voltage is applied to the heater electrode pattern 140. When the change amount of the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is decreased, And increasing the voltage applied to the heater electrode pattern 140 by a reduction amount of the voltage with respect to the amount of reduction in the power consumption and applying the increased voltage to the heater electrode pattern 140.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법의 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 최초에 히터전극패드(142a, 142b)에 전압이 인가되어 히터전극패턴(140)에 전류가 흐르고 히터전극패턴(140)에 소비전력이 공급된다. 히터전극패턴(140)에 전류가 흘러 히터전극패턴(140)에 소비전력이 공급되면, 히터전극패턴(140)의 저항에 의하여 열이 발생한다. 히터전극패턴(140)에서 방출된 열은 절연막(160)을 통해 전도되어 감지전극패턴(170) 및 감지물질(174)에 전달된다. 따라서 감지물질(174)이 반응할 수 있는 최적의 온도가 되도록 가열할 수 있는 것이다.6 is a flowchart illustrating a method of calibrating a micro gas sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a voltage is first applied to the heater electrode pads 142a and 142b so that current flows through the heater electrode pattern 140, and power is supplied to the heater electrode pattern 140. When electric current flows through the heater electrode pattern 140 and power is supplied to the heater electrode pattern 140, heat is generated by the resistance of the heater electrode pattern 140. The heat emitted from the heater electrode pattern 140 is conducted through the insulating layer 160 and transferred to the sensing electrode pattern 170 and the sensing material 174. So that the sensing material 174 can be heated to an optimum temperature at which it can react.

히터전극패드(142a, 142b)에 전압이 인가되어 히터전극패턴(140)에 열이 발생하면, 히터전극패턴(140)에 인접하여 형성된 온도센서패턴(150)의 저항값이 변화하게 된다. 이 때, 비저항이 온도에 대한 함수이므로, 온도센서패턴(150)의 비저항 변화에 따라 저항값 또한 변화할 수 있다. 이러한 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화를 센싱하여 이 변화량을 기초로 캘리브레이션 방법을 수행할 수 있다.When a voltage is applied to the heater electrode pads 142a and 142b and heat is generated in the heater electrode pattern 140, the resistance value of the temperature sensor pattern 150 formed adjacent to the heater electrode pattern 140 changes. At this time, since the resistivity is a function of temperature, the resistance value may also change in accordance with the change of the resistivity of the temperature sensor pattern 150. The change of the resistance value of the temperature sensor pattern 150 may be sensed and the calibration method may be performed based on the change amount.

도 8은 히터의 소비전력에 따른 온도센서의 저항 및 히터의 온도에 대한 그래프이다. 도 8을 참조하면, 히터의 소비전력과 온도센서의 저항과의 관계, 및 히터의 소비전력과 히터의 온도와의 관계가 나타난다. 나타난 바와 같이 히터의 소비전력이 증가함에 따라 온도센서의 저항값 및 히터의 온도가 선형적으로 비례하여 증가하는 경향성을 파악할 수 있다. 다만, 도 8에 도시된 수치는 절대적인 수치가 아니고 예시적인 것이며, 전극패턴의 재료 또는 외부 온도 환경에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법은 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화를 센싱하는 것으로 기술되었지만, 히터의 소비전력에 따른 히터의 온도의 선형적 비례관계를 이용하여 히터의 온도값의 변화를 센싱함으로써, 이를 기초로 캘리브레이션 방법을 수행할 수 있음은 자명하다.8 is a graph showing the resistance of the temperature sensor and the temperature of the heater according to the power consumption of the heater. Referring to Fig. 8, the relationship between the power consumption of the heater and the resistance of the temperature sensor, and the relationship between the power consumption of the heater and the temperature of the heater are shown. As shown in the figure, the tendency that the resistance value of the temperature sensor and the temperature of the heater linearly increase in proportion to the increase of the power consumption of the heater can be grasped. However, the numerical values shown in Fig. 8 are illustrative rather than absolute, and may vary depending on the material of the electrode pattern or the external temperature environment. Although the method of calibrating the micro gas sensor according to the embodiment of the present invention is described as sensing the change in the resistance value of the temperature sensor pattern 150, it is also possible that the linear proportional relationship of the temperature of the heater with the power consumption of the heater It is obvious that the calibration method can be performed based on the sensing of the change in the temperature value of the heater.

도 9는 온도센서의 저항에 따른 히터의 온도에 대한 그래프이다. 전술한 바와 같이 온도에 따른 비저항 값이 변화하므로, 이에 따라 온도센서패턴(150)의 저항값이 변화한다. 한편, 히터의 온도와 온도센서의 저항값은 비례관계이므로, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량으로부터 히터의 온도 변화를 유추할 수 있다.9 is a graph of the temperature of the heater according to the resistance of the temperature sensor. The resistance value of the temperature sensor pattern 150 changes according to the change of the resistivity value according to the temperature as described above. On the other hand, since the temperature of the heater is proportional to the resistance of the temperature sensor, the temperature change of the heater can be deduced from the variation of the resistance value of the temperature sensor pattern 150. [

한편, 가스를 검출하기 위해 사용되는 감지물질(174)은 온도에 매우 민감하여, 최적온도로 감지물질(174)의 온도가 유지되지 않는 경우 감지물질(174)이 가스와 반응하지 않게 된다. 따라서 감지물질(174)의 온도를 가스와 반응하기에 최적인 온도로 유지하는 것은 중요한 문제가 된다. 이 때, 감지물질(174)이 가스와 반응하기에 최적인 온도는 감지물질(174)이 가스와 최적으로 반응할 때의 히터의 온도와 같다. 따라서 이 온도를 히터 기준 온도(TH)로 정의한다. 또한, 히터 기준 온도(TH)일 때의 측정되는 온도센서패턴(150)의 저항값을 온도센서 기준 저항값(RS)으로 정의한다. 히터 기준 온도(TH)는 모든 감지물질(174)에 대하여 동일한 것이 아니고, 각 감지물질(174)이 가스와 최적으로 반응할 때의 온도이므로 감지물질(174)의 종류에 따라 다양할 수 있다.On the other hand, the sensing material 174 used to detect the gas is very sensitive to temperature, so that when the temperature of the sensing material 174 is not maintained at the optimum temperature, the sensing material 174 does not react with the gas. Therefore, maintaining the temperature of the sensing material 174 at a temperature optimum for reacting with the gas becomes an important problem. At this time, the optimum temperature for the sensing material 174 to react with the gas is equal to the temperature of the heater when the sensing material 174 optimally reacts with the gas. Therefore, this temperature is defined as the heater reference temperature (T H ). The resistance value of the temperature sensor pattern 150 measured when the heater reference temperature T H is defined as the temperature sensor reference resistance value R S. The heater reference temperature T H is not the same for all sensing materials 174 and may vary depending on the type of sensing material 174 since it is the temperature at which each sensing material 174 is optimally reacting with the gas .

도 10은 히터의 소비전력에 따른 온도센서의 저항에 대한 그래프이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 온도센서 기준 저항(RS)을 얻기 위한 히터의 소비전력을 히터 기준 소비전력(PH)으로 정의한다. 온도센서의 저항은 그 물성에 따라 온도에 따른 비저항의 값이 변화한다. 한편, 도 10에 도시된 그래프는 예시적인 것이며, 캘리브레이션 장치를 사용하는 외부 온도 환경에 따라 감지물질(174)이 최적의 감도를 가지기 위한 온도가 될 때의 히터 기준 소비전력(PH)의 값은 변화할 수 있다.10 is a graph showing the resistance of the temperature sensor according to the power consumption of the heater. As shown in FIG. 10, the power consumption of the heater for obtaining the temperature sensor reference resistance R S is defined as the heater reference power consumption P H. The resistance of the temperature sensor varies with the temperature depending on its physical properties. The graph shown in FIG. 10 is for illustrative purposes only, and the value of the heater reference power consumption P H when the temperature of the sensing material 174 becomes the optimum sensitivity according to the external temperature environment using the calibration apparatus Can change.

온도센서패턴(150)의 저항값과 온도센서 기준 저항값(RS)이 같아 저항값의 변화가 없는 경우, 감지물질(174)의 온도가 가스와 반응하기에 최적의 온도로 유지되고 있는 것으로, 추가적인 캘리브레이션이 필요하지 않다. 따라서 측정된 시점에서 히터전극패턴(140)의 소비전력이 변화하도록 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 조절할 필요가 없다. 한편, 온도센서패턴(150)의 저항값과 온도센서 기준 저항(RS)값이 달라 저항값의 변화가 측정된 경우에서, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 증가한 경우에는, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 증가량에 대한 전압의 증가분을 기존에 가해지던 전압에서 감소시켜 히터전극패턴(140)에 인가한다. 또한, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 감소된 경우에는, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 감소량에 대한 전압의 감소분을 기존에 가해지던 전압에서 증가시켜 히터전극패턴(140)에 인가한다.When the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is equal to the reference resistance value R S of the temperature sensor, there is no change in the resistance value, the temperature of the sensing material 174 is maintained at an optimal temperature for reacting with the gas , No additional calibration is required. Therefore, it is not necessary to adjust the voltage applied to the heater electrode pattern 140 so that the power consumption of the heater electrode pattern 140 changes at the time of measurement. On the other hand, in the case where the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is different from the resistance value of the temperature sensor reference resistor R S , and the variation of the resistance value is measured, The increase of the voltage with respect to the increase of the power consumption corresponding to the variation of the resistance value of the sensor pattern 150 is reduced from the voltage applied to the heater pattern 140 and applied to the heater electrode pattern 140. When the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is reduced, the decrease in the voltage with respect to the amount of reduction in the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is increased And then applied to the heater electrode pattern 140.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법의 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 히터전극패드(142a, 142b)에 전압이 인가되어 히터전극패턴(140)의 저항에 의하여 열이 발생하면, 발생된 열은 감지물질(174)에 전달되어 감지물질(174)이 반응할 수 있는 최적의 온도가 되도록 가열할 수 있다. 히터전극패드(142a, 142b)에 전압이 인가되어 히터전극패턴(140)의 발열온도가 변화되면, 히터전극패턴(140)에 인접하여 형성된 온도센서패턴(150)의 저항값이 변화하게 된다. 따라서 이러한 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화를 센싱하여 이 변화량을 기초로 캘리브레이션 방법을 수행할 수 있다.7 is a flowchart of a micro gas sensor calibration method according to another embodiment of the present invention. 7, when a voltage is applied to the heater electrode pads 142a and 142b to generate heat due to the resistance of the heater electrode pattern 140, the generated heat is transmitted to the sensing material 174, Can be heated to an optimum temperature at which the reaction can be carried out. The resistance value of the temperature sensor pattern 150 formed adjacent to the heater electrode pattern 140 changes when a voltage is applied to the heater electrode pads 142a and 142b and the heating temperature of the heater electrode pattern 140 changes. Therefore, the change of the resistance value of the temperature sensor pattern 150 can be sensed and the calibration method can be performed based on the change amount.

한편, 온도센서패턴(150)의 저항값을 센싱하는 단계는 히터전극패턴(140)의 발열온도가 변화되기 전의 온도센서패턴(150)의 저항값과 히터전극패턴(140)의 발열온도가 변화된 후 온도센서패턴(150)의 저항값의 차를 그 변화량으로 센싱한다. 또한, 센싱한 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 양(+)의 값인지 음(-)의 값인지 판단한다. 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 양(+)인 경우, 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량을 도출하고, 그 전압의 변화량 만큼 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 감소시켜 히터전극패턴(140)에 인가한다. 또한, 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량이 음(-)인 경우, 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량을 도출하고, 그 전압의 변화량 만큼 히터전극패턴(140)에 가해지는 전압을 증가시켜 히터전극패턴(140)에 인가한다. 따라서 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화량을 기초로 하여 히터전극패턴(140)에 인가되는 전압의 크기를 캘리브레이션 함으로써, 히터의 온도를 히터 기준 온도(TH)에 수렴하도록 조절한다.The step of sensing the resistance value of the temperature sensor pattern 150 may include sensing the resistance value of the temperature sensor pattern 150 before the heating temperature of the heater electrode pattern 140 is changed and the heating temperature of the heater electrode pattern 140 The difference in resistance value of the post-temperature sensor pattern 150 is sensed by the amount of change. Further, it is determined whether the change amount of the resistance value of the sensed temperature sensor pattern 150 is positive (+) or negative (-) value. When the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is positive, a variation amount of the voltage corresponding to the variation amount of the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value is derived and the heater electrode pattern 140 Is applied to the heater electrode pattern 140 by reducing the voltage applied to the heater electrode pattern 140. When the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern 150 is negative, a variation amount of the voltage corresponding to the variation amount of the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value is derived, The voltage applied to the heater electrode pattern 140 is increased and applied to the heater electrode pattern 140. Thus, by calibrating the magnitude of the voltage applied to the heater electrode pattern 140 based on the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern 150, the temperature of the heater is adjusted to converge to the heater reference temperature T H.

이러한 캘리브레이션 방법을 반복적으로 수행함으로써, 히터는 설정된 히터 기준 온도로 수렴하고 또한 유지된다. 따라서, 이러한 캘리브레이션 방법에 의하여 히터가 자동적으로 일정한 온도를 유지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 감지물질(174)이 가스를 검출하기 위한 최적의 온도를 유지함으로써, 다양한 외부 온도 환경(저온 환경, 고온 환경)에서도 감지센서가 최적의 성능을 발휘하도록 외부 온도 환경과 열평형을 이루게 하는 이점이 있다.By repeatedly performing this calibration method, the heater converges and is maintained at the set heater reference temperature. Accordingly, there is an advantage that the heater can automatically maintain a constant temperature by such a calibration method. In addition, the sensing material 174 maintains the optimum temperature for detecting the gas, thereby achieving thermal equilibrium with the external temperature environment so that the sensing sensor can exhibit optimal performance even in various external temperature environments (low temperature environment, high temperature environment) There is an advantage.

한편, 히터전극패턴(140)의 계속적인 사용에 의하여 히터전극패턴(140)의 열화가 발생함으로써, 히터전극패턴(140)의 저항값이 변화할 수 있다. 이러한 히터전극패턴(140)의 저항값 변화에 따라 히터전극패턴(140)에 인가된 전압에 따른 소비전력 또한 변화한다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법을 사용하면 온도센서패턴(150)의 저항값의 변화로부터 히터전극패턴(140)의 온도 변화를 판단하게 되므로, 히터전극패턴(140)의 저항 변화에 능동적으로 히터전극패턴(140)에 인가되는 전압을 캘리브레이션 함으로써 감지센서가 최적의 성능을 발휘하도록 유지하는 이점이 있다. 결과적으로, 이러한 캘리브레이션 방법을 사용함으로써 가스를 검출하는 캘리브레이션 장치(10)의 수명을 연장하는 이점을 가진다.On the other hand, since the heater electrode pattern 140 deteriorates due to continuous use of the heater electrode pattern 140, the resistance value of the heater electrode pattern 140 can be changed. The power consumption according to the voltage applied to the heater electrode pattern 140 also changes according to the change in the resistance value of the heater electrode pattern 140. However, if the calibration method of the micro gas sensor according to the embodiment of the present invention is used, the temperature change of the heater electrode pattern 140 is determined from the change of the resistance value of the temperature sensor pattern 150, The voltage applied to the heater electrode pattern 140 is actively calibrated to maintain the sensing sensor to exhibit the optimum performance. As a result, the use of such a calibration method has the advantage of extending the life of the calibration device 10 which detects the gas.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 마이크로 가스센서 캘리브레이션 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention is not limited to the micro gas sensor calibration method according to the present invention. It will be apparent that modifications and improvements can be made by those skilled in the art.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

10 : 캘리브레이션 장치
100 : 베이스 기판 110 : 제1 멤브레인
120 : 제2 멤브레인 130 : 캐비티
140 : 히터전극패턴 142a, 142b : 히터전극패드
150 : 온도센서패턴 152a, 152b : 온도센서패드
160 : 절연막 170 : 감지전극패턴
172a, 172b : 감지전극패드 174 : 감지물질10: Calibration device
100: base substrate 110: first membrane
120: second membrane 130: cavity
140: heater electrode pattern 142a, 142b: heater electrode pad
150: temperature sensor pattern 152a, 152b: temperature sensor pad
160: insulating film 170: sensing electrode pattern
172a, 172b: sensing electrode pad 174: sensing material

Claims (3)

히터전극패턴에 전압을 인가하여 발열시키는 단계;
상기 히터전극패턴에 인접하여 배치된 온도센서패턴의 저항값의 변화를 센싱하는 단계; 및
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계;를 포함하는 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법.Applying a voltage to the heater electrode pattern to generate heat;
Sensing a change in resistance value of a temperature sensor pattern disposed adjacent to the heater electrode pattern; And
And adjusting a voltage applied to the heater electrode pattern so that a variation amount of power consumption of the heater electrode pattern corresponding to a variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated. 청구항 1에 있어서,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계는,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 증가하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 증가량에 대한 전압의 증가분만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 감소시켜 상기 히터전극패턴에 인가하고,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 감소하는 방향으로 변화된 경우, 상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 소비전력의 감소량에 대한 전압의 감소분만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 히터전극패턴에 인가하는 단계를 더 포함하는 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법.The method according to claim 1,
The step of adjusting a voltage applied to the heater electrode pattern such that a variation amount of power consumption of the heater electrode pattern corresponding to a variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated,
The voltage applied to the heater electrode pattern is decreased by an increment of the voltage with respect to the increase of the power consumption corresponding to the variation of the resistance value of the temperature sensor pattern when the variation of the resistance value of the temperature sensor pattern is changed To the heater electrode pattern,
The voltage applied to the heater electrode pattern is increased by a decrease in voltage with respect to a reduction amount of the power consumption corresponding to the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern when the variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is changed And applying the voltage to the heater electrode pattern. 청구항 1에 있어서
상기 히터전극패턴에 인접하여 배치된 온도센서패턴의 저항값의 변화를 센싱하는 단계는,
상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화됨에 따라, 상기 온도센서패턴의 저항값이 변화되는 단계;
상기 온도센서패턴이 상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화되기 전의 온도센서패턴의 저항값과 상기 히터전극패턴의 발열온도가 변화된 후 상기 온도센서패턴의 저항값의 차를 그 변화량으로 센싱하는 단계; 및
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 양(+)의 값인지 (-)의 값인지 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량에 대응되는 상기 히터전극패턴의 소비전력의 변화량이 보상되도록 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 조절하는 단계는,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 양(+)인 경우에는, 그 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량 만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 감소시켜 상기 히터전극패턴에 인가하고,
상기 온도센서패턴의 저항값의 변화량이 음(-)인 경우에는, 그 대응되는 소비전력의 변화량에 대응되는 전압의 변화량 만큼 상기 히터전극패턴에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 히터전극패턴에 인가하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 가스센서의 캘리브레이션 방법.Claim 1
Sensing the change in the resistance value of the temperature sensor pattern disposed adjacent to the heater electrode pattern,
Changing the resistance value of the temperature sensor pattern as the heating temperature of the heater electrode pattern is changed;
Sensing the difference between the resistance value of the temperature sensor pattern before the heating temperature of the heater electrode pattern is changed and the resistance value of the temperature sensor pattern after the heating temperature of the heater electrode pattern is changed by the amount of change; And
And determining whether a change amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is a positive value or a negative value,
The step of adjusting a voltage applied to the heater electrode pattern such that a variation amount of power consumption of the heater electrode pattern corresponding to a variation amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is compensated,
When the amount of change in the resistance value of the temperature sensor pattern is positive, a voltage applied to the heater electrode pattern is decreased by a variation amount of the voltage corresponding to the corresponding amount of change in the power consumption, and the voltage is applied to the heater electrode pattern ,
When the change amount of the resistance value of the temperature sensor pattern is negative, a voltage applied to the heater electrode pattern is increased by a change amount of the voltage corresponding to the corresponding change amount of the power consumption, and the voltage is applied to the heater electrode pattern Further comprising the step of:
KR1020170086512A 2017-07-07 2017-07-07 Calibration method for micro gas sensor KR20190005607A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170086512A KR20190005607A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Calibration method for micro gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170086512A KR20190005607A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Calibration method for micro gas sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190005607A true KR20190005607A (en) 2019-01-16

Family

ID=65280870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170086512A KR20190005607A (en) 2017-07-07 2017-07-07 Calibration method for micro gas sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190005607A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020235768A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 엘지전자 주식회사 Sensor assembly and control method therefor
KR20200136190A (en) * 2019-05-27 2020-12-07 엘지전자 주식회사 Odor sensor assembly and control method for the same
KR20220029141A (en) * 2020-09-01 2022-03-08 신수환 Gas sensor with baseline calibration function and control method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809421B1 (en) 2006-09-29 2008-03-05 한국전자통신연구원 Gas sensor having nano size sensing material and method of sensing using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809421B1 (en) 2006-09-29 2008-03-05 한국전자통신연구원 Gas sensor having nano size sensing material and method of sensing using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020235768A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 엘지전자 주식회사 Sensor assembly and control method therefor
KR20200134795A (en) * 2019-05-23 2020-12-02 엘지전자 주식회사 Sensor assembly and control method for the same
KR20200136190A (en) * 2019-05-27 2020-12-07 엘지전자 주식회사 Odor sensor assembly and control method for the same
KR20220029141A (en) * 2020-09-01 2022-03-08 신수환 Gas sensor with baseline calibration function and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210311006A1 (en) Gas sensors including microhotplates with resistive heaters, and related methods
CN110494743B (en) Gas sensing method and device
Simon et al. Micromachined metal oxide gas sensors: opportunities to improve sensor performance
KR101931044B1 (en) Multifunctional potentiometric gas sensor array with an integrated temperature control and temperature sensors
US10416140B2 (en) Gas sensor with temperature control
CN112005105B (en) Sensor for determining the thermal capacity of natural gas
US10942141B2 (en) Multi-parametric sensor with bridge structure
US9829455B2 (en) Gas detector
US11467110B2 (en) Method for operating a sensor device
KR20190005607A (en) Calibration method for micro gas sensor
US10942157B2 (en) Gas sensor device for detecting gases with large molecules
JP2017166826A (en) Gas sensor
CN210803349U (en) Device for detecting gas
US11635401B2 (en) Sensor device, method for manufacturing a sensor device and sensor assembly
KR102204974B1 (en) Micro gas sensor and micro gas sensor module
JP4798961B2 (en) HEATER DEVICE AND GAS SENSOR DEVICE USING THE SAME
US20200049647A1 (en) Sensor Device and Electronic Assembly
JP2010091299A (en) Combustible gas detector
JP3929845B2 (en) Combustible gas detector
US6796166B1 (en) All polymer humidity sensor based on laser carbonized polyimide substrate
JP2010066009A (en) Thin film gas sensor
JP2023074870A (en) Flow sensor and gas detector
KR20200025203A (en) Gas sensor and manufacturing method of the same
TWI728735B (en) Thermal reactive pressure detector
JP2023070839A (en) Flow sensor and gas detector