KR101755469B1 - 미세 물질 측정 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서는 실리콘으로 이루어진 기판 및 상기 기판 위에 서로 이격되어 위치하는 온도 센서, 히터 전극 및 측정 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 미세 물질 측정 센서에 관한 것이다.
디젤 엔진을 사용하는 차량에는 배기 가스 중 미세 물질(Particulate Matter, PM)을 처리하기 위한 장치로 DPF(Diesel Particulate Filter)가 설치되어 있다.
DPF(Diesel Particulate Filter)는 배기 가스 중 미세 물질을 포집하고, 포집한 미세 물질에 열을 가하여 제거한다. 이러한 미세 물질의 포집 및 제거는 미세 물질 측정 센서를 사용한다.
일반적인 미세 물질 측정 센서는 온도 조절 기능, 가열 기능, 측정 기능을 하는 구조물이 각각 적층되어 있는 다층 구조로 이루어져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미세 물질 측정 센서의 구조를 단순화하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서는 실리콘으로 이루어진 기판 및 상기 기판 위에 서로 이격되어 위치하는 온도 센서, 히터 전극 및 측정 전극을 포함한다.
상기 온도 센서는 상기 기판의 가장자리에 위치하며, 상기 히터 전극을 둘러싸고 있을 수 있다.
상기 측정 전극은 상기 온도 센서 및 상기 히터 전극 위에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 온도 센서 및 상기 히터 전극 위에 위치하는 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서는 상기 절연막 위에 위치하는 높이 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 측정 전극은 상기 높이 부재 위에 위치할 수 있다.
상기 기판은 제1 오목부, 제2 오목부 및 볼록부를 포함할 수 있다.
상기 제1 오목부는 상기 기판의 가장자리에 위치하며, 상기 제2 오목무를 둘러싸고 있을 수 있다.
상기 볼록부는 상기 제1 오목부 및 상기 제2 오목부 사이와 상기 제2 오목부들 사이에 위치할 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 제1 오목부에 위치하고, 상기 히터 전극은 상기 제2 오목부에 위치하고, 상기 측정 전극은 상기 볼록부에 위치할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 미세 물질 측정 센서는 하나의 기판 위에 온도 센서, 히터 전극 및 측정 전극이 위치하고 있으므로, 미세 물질 측정 센서의 구조가 단순화되고, 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위해, 800℃ 이상으로 가열할 필요가 없기 때문에 종래의 기판보다 저가인 실리콘으로 기판을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서를 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서를 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서는 차량 배기 가스 정화 장치인 DPF(Diesel Particulate Filter)의 후단에 설치되어 DPF에 퇴적되는 미세 물질(Particulate Matter, PM)의 양을 측정하고, 측정된 미세 물질의 양이 기준치 이상일 경우, 퇴적된 미세 물질을 제거한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서를 간략하게 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서(100)은 기판(110), 온도 센서(120), 히터 전극(130), 측정 전극(160)을 포함한다. 측정 전극(160) 위로 배기 가스가 지나간다.
기판(110)은 실리콘(Silicon)으로 이루어질 수 있다.
온도 센서(120) 및 히터 전극(130)은 기판(110) 위에 위치하며 서로 이격되어 있다. 온도 센서(120)는 기판(110)의 가장자리 부분에 위치하고, 히터 전극(130)을 둘러싸고 있다.
온도 센서(120), 히터 전극(130) 및 기판(110) 위에 절연막(140)이 위치하고, 절연막(140) 위에 높이 부재(150)가 위치하고, 높이 부재(150) 위에 측정 전극(160)이 위치한다. 높이 부재(150)는 온도 센서(120)와 히터 전극(130) 위에 위치한다. 높이 부재(150)는 온도 센서(120)와 히트 전극(130) 사이에 대응하는 부분 및 히트 전극(130)에 대응하는 부분에 위치한다. 즉, 높이 부재(150)는 히트 전극(130)과 중첩한다. 이에, 높이 부재(150) 위에 위치한 측정 전극(160)도 히터 전극(130)과 중첩한다. 또한, 이에 한정하지 않고, 높이 부재(150)와 측정 전극(160)은 히터 전극(130)과 중첩하지 않을 수도 있다.
측정 전극(160)은 서로 이격되어 있는 복수의 전극을 포함하고, 각 전극은 복수의 가지 전극을 가지는 빗 형상을 가진다. 하나의 전극의 가지 전극은 다른 하나의 전극의 가지 전극과 서로 교대로 배치되어 있다. 여기서, 높이 부재(150)은 복수의 전극 사이에 미세 물질이 퇴적할 수 있는 공간을 확보하는 역할을 한다.
측정 전극(160) 위로 배기 가스가 지나가면, 측정 전극(160) 위에 미세 물질이 퇴적하게 된다. 이 때, 미세 물질은 측정 전극(160) 및 측정 전극(160)을 이루는 복수의 전극 사이에 퇴적된다. 퇴적된 미세 물질의 양에 따라 복수의 전극 사이의 저항 또는 정전 용량이 변화한다. 이러한 복수의 전극 사이의 저항 또는 정전 용량의 변화를 측정하여 미세 물질의 양을 측정한다.
측정된 미세 물질의 양이 기준치를 초과하면, 히터 전극(130)을 사용하여 퇴적된 미세 물질에 열을 가해 퇴적된 미세 물질을 제거한다. 일반적으로 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위한 온도는 약 650℃ 정도이며, 온도 센서(120)에서 이러한 온도를 제어한다.
종래의 경우, 미세 물질 측정 센서는 히터 전극이 위치한 기판, 온도 센서가 위치한 기판 및 측정 전극이 위치한 기판이 차례로 적층된 구조를 가진다. 이러한 구조로 인하여, 히터 전극과 측정 전극 사이에는 두 개의 기판이 위치하게 된다. 이에, 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위해, 일반적인 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위한 온도인 650℃ 보다 더 높은 온도인 800℃ 이상으로 가열해야 한다. 이에 따라, 기판 또한 800℃ 이상의 고온에 견딜 수 있는 기판을 사용해야 한다.
하지만, 본 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서(100)는 하나의 기판(110) 위에 온도 센서(120), 히터 전극(130) 및 측정 전극(160)이 위치하고 있으므로, 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위해, 800℃ 이상으로 가열할 필요가 없다. 이에 따라, 종래의 기판보다 저가인 실리콘으로 기판(110)을 사용할 수 있다.
또한, 하나의 기판(110) 위에 온도 센서(120), 히터 전극(130) 및 측정 전극(160)가 위치함에 따라 미세 물질 측정 센서(100)의 구조가 단순화될 수 있다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서를 간략하게 도시한 도면이다. 도 4는 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서(200)는 기판(210), 기판(210) 위에 위치한 온도 센서(220), 히터 전극(230) 및 측정 전극(240)을 포함한다.
기판(210)은 실리콘으로 이루어져 있으며, 제1 오목부(211), 제2 오목부(212) 및 볼록부(213)를 포함한다. 제1 오목부(211)는 기판(210)의 가장자리를 둘러싸며 위치하고, 제2 오목부(212)는 제1 오목부(211) 사이에 위치한다. 즉, 제1 오목부(211)는 제2 오목부(212)를 둘러싸고 있다. 제1 오목부(211)와 제2 오목부(212) 사이에는 볼록부(213)가 위치한다. 또한, 제2 오목부(212)들 사이에도 볼록부(213)가 위치한다.
제1 오목부(211)에는 온도 센서(220)가 위치하고, 제2 오목부(212)에는 히터 전극(230)이 위치한다. 또한, 볼록부(213)에는 측정 전극(240)이 위치한다. 온도 센서(220), 히터 전극(230) 및 측정 전극(240)은 볼록부(213)에 의해 서로 이격되어 있다.
온도 센서(220), 히터 전극(230) 및 측정 전극(240)의 구조 및 역할은 도 2에 따른 미세 물질 측정 센서의 온도 센서, 히터 전극 및 측정 전극의 구조 및 역할과 동일하다. 이에, 온도 센서(220), 히터 전극(230) 및 측정 전극(240)의 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 미세 물질 측정 센서(200)는 하나의 기판(210) 위에 온도 센서(220), 히터 전극(230) 및 측정 전극(240)이 위치하고 있으므로, 미세 물질 측정 센서(200)의 구조가 단순화되고, 퇴적된 미세 물질을 제거하기 위해, 800℃ 이상으로 가열할 필요가 없기 때문에 종래의 기판보다 저가인 실리콘으로 기판(210)을 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100, 200: 미세 물질 측정 센서
110, 210: 기판 120, 220: 온도 센서
130, 230: 히터 전극 160, 240: 측정 전극
140: 절연막 150: 높이 부재
211, 212: 제1 및 제2 오목부
213: 볼록부
110, 210: 기판 120, 220: 온도 센서
130, 230: 히터 전극 160, 240: 측정 전극
140: 절연막 150: 높이 부재
211, 212: 제1 및 제2 오목부
213: 볼록부
Claims (10)
- 실리콘으로 이루어진 기판,
상기 기판 위에 서로 이격되어 위치하는 온도 센서 및 히터 전극
상기 온도 센서 및 상기 히터 전극 위에 위치하는 절연막, 그리고
상기 절연막 위에 위치하는 측정 전극을 포함하고,
상기 온도 센서는 상기 기판의 가장자리에 위치하며, 상기 히터 전극을 둘러싸고 있는 미세 물질 측정 센서. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 절연막과 상기 측정 전극 사이에 위치하는 높이 부재를 더 포함하는 미세 물질 측정 센서. - 삭제
- 실리콘으로 이루어져 있고, 제1 오목부, 제2 오목부, 그리고 상기 제1 오목부 및 상기 제2 오목부 사이에 위치하는 볼록부를 포함하는 기판,
상기 제1 오목부 내에 위치하는 온도 센서,
상기 제2 오목부 내에 위치하는 히터 전극, 그리고
상기 볼록부 위에 위치하는 측정 전극를 포함하고,
상기 제1 오목부는 상기 기판의 가장자리에 위치하며, 상기 제2 오목부를 둘러싸고 있는 미세 물질 측정 센서. - 삭제
- 삭제
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