KR101761185B1 - 입자상 물질 센서 - Google Patents

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최회명
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Abstract

본 발명은 입자상 물질, 예를 들면, 차량의 배기관 내의 그을음(soot)과 같은 입자상 물질을 감지하는 센서에 관한 것이다. 본 발명은 절연체 기판과, 그 절연체 기판에 형성된 감지부와, 상기 절연체 기판을 가열하도록 구성된 히터를 포함하며, 상기 감지부의 저항값의 변화를 통해서 입자상 물질을 감지하는 입자상 물질 센서로서, 상기 감지부는, 상기 절연기판의 일면에 형성되며, 복수의 띠 형태의 제1단위 패턴들을 포함하며, 상기 제1단위 패턴들은 상기 제1단위 패턴들의 폭 방향을 따라서 일정한 간격으로 배열된 제1감지 패턴과, 상기 제1단위 패턴들의 사이사이에 배치되며, 상기 제1단위 패턴들과 전기적으로 분리된 띠 형태의 제2단위 패턴들을 포함하는 제2감지 패턴과, 서로 인접하는 제1단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제1단위 패턴들을 서로 연결하는 제1전극 패턴과, 서로 인접하는 제2단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제2단위 패턴들을 서로 연결하는 제2전극 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.

Description

입자상 물질 센서{Particulate matter sensor}
본 발명은 입자상 물질, 예를 들면, 차량의 배기관 내의 그을음(soot)과 같은 입자상 물질을 감지하는 센서에 관한 것이다.
엔진의 배기관에 설치되어, 입자상 물질을 감지하는 센서인 그을음 센서는 일반적으로 감지부의 저항의 변화를 측정하는 방식으로 입자상 물질을 감지한다. 이러한 센서는 디젤 입자 필터(diesel particulate filter, DPF)의 하류 측에 배치되어 DPF의 작동을 감시하는 용도로 사용될 수 있다. DPF가 제대로 작동되지 않는 경우, 그을음 센서는 과도한 그을음을 감지하여 차량 엔진 제어 유닛(ECU)에 경고를 발생시킬 수 있다.
종래의 그을음 센서는 일반적으로, 알루미나(Al2O3) 등의 부도체 기판과 기판에 인쇄 공정을 통해서 형성되는 전도성 패턴을 포함한다. 그리고 기판에는 센서를 가열하여 센서의 표면에 부착된 그을음을 제거하기 위한 히터가 내장된다.
종래의 전도성 패턴은 빗(comb) 또는 손가락 형태의 두 개의 전극이 서로 맞물린 것과 같은 형태인 인터디지털 구조(interdigital structure)를 갖는다. 두 개의 전극은 서로 전기적으로 분리되어 있다.
배기가스의 그을음이 센서의 표면에 부착되면, 카본은 두 개의 전극 사이에 낮은 저항의 단락 경로를 형성하여, 전극 사이의 저항을 낮춘다. 더 많은 그을음이 부착될 수록 전극 사이의 저항은 더 낮아진다. 따라서 전극 사이의 저항은 그을음이 부착된 양을 측정하는 수단이 될 수 있다.
공개특허공보 제2013-0002329호 공개특허공보 제2008-0031033호 미국특허공보 US 7,954,230 미국특허공보 US 7,543,477
상술한 바와 같이, 종래의 입자상 물질 센서는 감지부로서 인터디지털 구조의 전극 패턴을 사용하였다. 인터디지털 구조의 전극 패턴은 구조가 간단하다는 장점이 있다. 그러나 전기전진(electromigration) 현상이나, 반복되는 열부하에 의한 크랙 발생 등에 의해서 전극 패턴의 일부가 끊어지면서 측정 오차가 발생하거나, 민감도가 떨어진다는 문제가 있다. 특히, 종래의 인터디지털 구조의 전극 패턴은 각각의 핑거부들을 연결하고 있는 뼈대 부분이 중간에서 끊어지면 끊어진 위치에 따라서 상당부분의 핑거부들에 전원이 인가되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 개선하기 위한 것으로서, 센서의 감도를 높일 수 있으며, 전극 패턴에 손상이 생겨도 민감도가 거의 떨어지지 않는 새로운 구조의 감지부를 구비한 입자상 물질 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 절연체 기판과, 그 절연체 기판에 형성된 감지부와, 상기 절연체 기판을 가열하도록 구성된 히터를 포함하며, 상기 감지부의 저항값의 변화를 통해서 입자상 물질을 감지하는 입자상 물질 센서로서, 상기 감지부는, 상기 절연기판의 일면에 형성되며, 복수의 띠 형태의 제1단위 패턴들을 포함하며, 상기 제1단위 패턴들은 상기 제1단위 패턴들의 폭 방향을 따라서 일정한 간격으로 배열된 제1감지 패턴과, 상기 제1단위 패턴들의 사이사이에 배치되며, 상기 제1단위 패턴들과 전기적으로 분리된 띠 형태의 제2단위 패턴들을 포함하는 제2감지 패턴과, 서로 인접하는 제1단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제1단위 패턴들을 서로 연결하는 제1전극 패턴과, 서로 인접하는 제2단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제2단위 패턴들을 서로 연결하는 제2전극 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.
또한, 상기 절연체 기판에는 상기 제1감지 패턴과 전기적으로 연결된 복수의 제1전도성 비아홀들이 형성되며, 상기 제1전극 패턴은 인접하는 제1단위 패턴들 중 하나와 연결되어 있는 제1전도성 비아홀들과 다른 하나와 연결되어 있는 제1전도성 비아홀들을 적어도 두 개 이상의 경로로 서로 연결하도록 구성되며, 상기 절연체 기판에는 상기 제2감지 패턴과 전기적으로 연결된 복수의 제2전도성 비아홀들이 형성되며, 상기 제2전극 패턴은 인접하는 제2단위 패턴들 중 하나와 연결되어 있는 제2전도성 비아홀들과 다른 하나와 연결되어 있는 제2전도성 비아홀들을 적어도 두 개 이상의 경로로 서로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.
또한, 각각의 제1단위 패턴은 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1연결 영역들을 포함하며, 각각의 제1연결 영역들에는 적어도 하나의 상기 제1전도성 비아홀이 연결되며, 각각의 제2단위 패턴은 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치되며, 상기 제1연결 영역과 대각선으로 엇갈리게 배치되는 제2연결 영역들을 포함하며, 각각의 제2연결 영역들에는 적어도 하나의 상기 제2전도성 비아홀이 연결되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.
또한, 상기 제1단위 패턴들과 제2단위 패턴들은 입자상 물질의 흐름을 가로막는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.
또한, 상기 제1단위 패턴과 제2단위 패턴 사이의 간격은 상기 제1단위 패턴의 폭의 5 내지 10%인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서를 제공한다.
본 발명에 따른 입자상 물질 센서는 감도가 높으며, 전극 패턴에 손상이 생겨도 민감도가 거의 떨어지지 않는다는 장점이 있다. 또한, 전극 패턴이 기판에 내장되므로 전극 패턴이 손상될 가능성도 매우 낮다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자상 물질 센서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자상 물질 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 5는 전극 패턴의 다른 예들을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 센서와 종래의 센서의 민감도를 비교하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.
다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자상 물질 센서의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자상 물질 센서의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 일부를 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 단면도이다.
도 2와 6에 도시된 바와 같이, 입자상 물질 센서는 절연체 기판(10)과 입자상 물질의 농도의 변화를 전기 신호로 변환하는 감지부(50) 및 감지부(50)가 입자상 물질에 의해서 오염되었을 때 입자상 물질을 제거하기 위해 감지부(50)를 고온으로 가열하는 역할을 하는 히터(60)를 포함한다. 절연체 기판(10)은 전기 저항이 매우 큰 알루미나(Al2O3), 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia, YSZ) 등의 세라믹 기판으로 이루어질 수 있다.
감지부(50)는 절연체 기판(10)의 상면에 형성되는 감지 패턴(20)과, 절연체 기판(10)에 내장되는 제1전극 패턴(30) 및 제2전극 패턴(40)을 포함한다.
도 3, 4 및 6에 도시된 바와 같이, 감지 패턴(20)은 서로 다른 극성의 전극 패턴과 연결되는 제1감지 패턴(21) 및 제2감지 패턴(22)을 포함한다. 제1감지 패턴(21)은 복수의 제1단위 패턴(23)들을 포함한다. 제1단위 패턴(23)들은 길이가 길고 폭이 좁은 띠 형태이다. 예를 들어, 긴 직사각형 형태일 수 있다. 제1단위 패턴(23)들은 제1단위 패턴(23)의 폭 방향을 따라서 일정한 간격으로 배열된다. 간격은 제1단위 패턴(23)들의 폭에 비해서 크다. 제1단위 패턴(23)들은 전기 전도성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다. 절연체 기판(10)의 전기 저항이 매우 크므로, 인접한 제1단위 패턴(23)들은 전기적으로 서로 분리된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 제1단위 패턴(23)은 하나 이상의 제1연결 영역(25)을 포함한다. 복수의 제1연결 영역(25)들은 포함할 때에는 제1연결 영역(25)들이 제1단위 패턴(23)의 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치된다. 본 실시예에서는 각각의 제1단위 패턴(23)이 세 개의 제1연결 영역(25)들을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 제1연결 영역(25)은 하나일 수도 있으며, 두 개 또는 네 개 이상일 수도 있다.
제2감지 패턴(22)은 복수의 제2단위 패턴(24)들을 포함한다. 제2단위 패턴(24)들은 제1단위 패턴(23)들과 동일한 형태이며, 제1단위 패턴(23)들의 사이사이에 배치된다. 제2단위 패턴(24)들은 제1단위 패턴(23)들과 마찬가지로 전기 전도성 물질로 이루어진다.
각각의 제2단위 패턴(24)은 하나 이상의 제2연결 영역(26)을 포함한다. 복수의 제2연결 영역(26)들은 포함할 때에는 제2연결 영역(26)들이 제2단위 패턴(24)의 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치된다. 제2연결 영역(26)은 제1연결 영역(25)과 대각선으로 엇갈리게 배치된다.
제1단위 패턴(23)들 및 제2단위 패턴(24)들은 입자상 물질의 흐름을 가로막는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 입자상 물질의 흐름 방향과 제1단위 패턴(23)들의 길이방향이 대체로 직교하도록 제1단위 패턴(23)과 제2단위 패턴(24)들을 배치하는 것이 바람직하다. 제1단위 패턴(23)들과 제2단위 패턴(24)들 사이에 형성되는 전기장의 방향과 입자상 물질의 유동방향이 대체로 평행을 이루기 때문에 입자상 물질이 제1단위 패턴(23)들 및 제2단위 패턴(24)들에 달라붙기 용이하기 때문이다. 배기가스에 포함된 입자상 물질 중에서 60 내지 80% 정도의 입자상 물질은 전하를 띄고 있어서 전기장에 반응하여 포집될 수 있다.
제1단위 패턴(23)과 제2단위 패턴(24) 사이의 간격은 제1단위 패턴(23) 및 제2단위 패턴(24)의 폭의 5 내지 10%인 것이 바람직하다. 전하를 띄고 있는 입자상 물질의 포집률이 상승하여 신호의 민감도가 증가하기 때문이다. 예를 들어, 제1단위 패턴(23)의 폭은 약 58㎛이고 패턴 사이의 간격은 약 4㎛일 수 있다.
도 2와 6에 도시된 바와 같이, 감지 패턴(20)의 상면은 보호층(29)에 의해서 덮일 수 있다. 보호층(29)은 배기가스에 의해서 감지 패턴(20)이 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 전기 저항이 큰 물질로 이루어진다. 예를 들어, 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 보호층(29)의 두께가 두꺼워지면 입자상 물질 센서의 감도가 떨어지므로, 가능하면 얇은 것이 바람직하다.
도 3과 4에서 가장 쉽게 확인할 수 있듯이, 제1전극 패턴(30)은 절연체 기판 층(10-1)을 사이에 두고 제1감지 패턴(21)의 아래에 위치한다. 제1단위 패턴(23)들과 제1전극 패턴(30)은 절연체 기판 층(10-1)에 형성된 복수의 제1전도성 비아홀(35)들을 통해서 연결된다. 제1전도성 비아홀(35)은 절연체 기판 층(10-1)에 관통구멍을 형성한 후 관통구멍의 내면에 전도성 물질을 도포하는 방법으로 형성할 수 있다.
각각의 제1단위 패턴(23)은 그 제1단위 패턴(23)의 제1연결 영역(25)들에 대응하는 위치에 형성된 제1전도성 비아홀(35)들과 연결된다. 하나의 제1연결 영역(25)에는 적어도 하나의 제1전도성 비아홀(35)이 연결된다. 본 실시예에서는 여섯 개의 제1전도성 비아홀(35)들이 하나의 제1연결 영역(25)과 연결되는 것으로 도시되어 있다. 제1전도성 비아홀(35)들은 제1단위 패턴(23)의 길이방향으로 2열로 형성된다. 도시된 바와 같이, 2열로 형성될 경우 아래 열은 아래쪽으로 인접한 제1단위 패턴(23)과의 연결을 위한 것이며, 위 열은 위쪽으로 인접한 제1단위 패턴(23)과의 연결을 위한 것이다.
제1전극 패턴(30)은 인접한 두 개의 제1단위 패턴(23)에 각각 연결되어 있는 제1전도성 비아홀(35)들을 서로 연결한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 비아홀(35)들을 위아래 직선으로 1 대 1로 연결하고, 다시 대각선으로 연결할 수도 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 위아래로 직선으로 1 대 1로 연결하거나, 대각선으로 연결하거나, 지그재그 형태로 연결할 수도 있다.
제2전극 패턴(40)은 제1전극 패턴(30)과 마찬가지로 절연체 기판 층(10-1)을 사이에 두고 제2감지 패턴(22)의 아래에 위치하며, 제1전극 패턴(30)과 제1감지 패턴(21)을 연결하는 방식과 동일한 방식으로 제2감지 패턴(22)과 연결된다. 제2연결 영역(26)은 제1연결 영역(25)과 대각선으로 엇갈리게 배치되므로, 제2전극 패턴(40)은 제1전극 패턴(30)과 겹치지 않고 제2전도성 비아홀(45)들을 서로 연결할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1전극 패턴(30)과 제2전극 패턴(40)의 일측에는 각각 리드선(33, 43)이 연장되어 있으며, 리드선(33, 43)의 끝단에는 단자(34, 44)가 형성된다. 이 단자(34, 44)들은 다시 절연체 기판(10)에 형성된 전도성 비아홀(11)들을 통해서 절연체 기판(10)의 상면에 형성된 단자들(36, 46)과 연결된다. 그리고 입자상 물질 센서는 이 단자들(36, 46)을 통해서 입자상 물질 센서 외부의 측정장치 또는 제어장치에 전기신호를 전달한다.
도 2와 6에 도시된 바와 같이, 히터(60)는 절연체 기판(10)의 하부에 내장된다. 히터(60)는 발열량을 높이기 위해 사행형으로 형성한다. 히터(60)는 650℃ 정도의 높은 온도까지 절연체 기판(10)을 가열하여, 센서의 표면에 부착된 그을음입자를 제거하는 역할을 한다. 히터(60)와 히터(60)에서 연장된 히터 전극(61)은 백금으로 이루어질 수 있다. 히터 전극(61)은 절연체 기판(10)의 하면에 형성된 단자(65)와 비아홀(11)을 통해서 연결된다.
또한, 제2전극 패턴(40)과 히터(60) 사이의 절연체 기판(10)에는 온도 센서(70)가 내장될 수 있다. 온도 센서(70)는 온도가 증가함에 따라서 저항 값이 증가하는 금속의 특징을 이용한 온도 센서일 수 있다. 온도 센서(70)는 절연체 기판(10)에 내장된 박막 또는 후막 형태의 패턴으로 이루어질 수 있다. 온도 센서(70)의 리드선(71)도 절연체 기판(10)에 형성된 전도성 비아홀(11)을 통해서 절연체 기판(10)의 하면에 형성된 단자(65)와 연결된다.
도 7은 도 1에 도시된 입자상 물질 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1단위 패턴(23)들과 제2단위 패턴(24)들 사이에는 절연체 기판(10)을 통한 제1전도성 경로(A)와, 보호층(29)을 통한 제2전도성 경로(B)가 형성된다. 만약, 입자상 물질 센서의 보호층(29) 위에 그을음(S)과 같이, 보호층(29)에 비해서 전기 전도도가 높은 입자성 물질이 부착되면, 제1단위 패턴(23)와 제2단위 패턴(24) 사이에 새로운 전도성 경로인 제3전도성 경로(C)가 형성된다. 제3전도성 경로(C)는 두께 방향의 보호층(29)과 그을음(S)을 통과하는 경로이다.
여기서, 제1전도성 경로(A)와 제2전도성 경로(B)는 전기 저항이 매우 높은 세라믹 재료만으로 전 경로가 구성되어 있으므로, 전기 저항이 매우 크다. 반면에, 제3전도성 경로(C)는 단위 패턴들 사이의 간격에 비해서 훨씬 얇은 두께의 보호층(29)과 전기 저항이 비교적 낮은 그을음(S)으로 이루어지므로, 가장 전기 저항이 낮다.
세 개의 경로는 병렬로 연결되어 있으므로, 제1단위 패턴(23)들과 제2단위 패턴(24)들 사이의 저항은 제3전도성 경로(C)의 저항에 의해서 거의 결정된다. 그리고 제3전도성 경로(C)의 저항은 보호층(29) 위에 부착된 그을음(S)의 양이 증가함에 따라서 감소하게 된다. 따라서 제1단위 패턴(23)들과 제2단위 패턴(24)들에 각각 연결된 제1전극 패턴(30)과 제2전극 패턴(40) 사이의 저항을 측정하면, 보호층(29) 위에 부착된 그을음(S)의 양을 계산할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 센서와 종래의 센서의 민감도를 비교하기 위한 도면이다. 도 8에서 x축은 정규화된 시간을 나타내며, y축은 정규화된 전기 신호를 나타낸다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 센서는 종래의 센서에 비해서 신호 민감도가 우수하다.
이하, 상술한 입자상 물질 센서의 제조방법에 대해서 일예를 설명한다.
먼저, 절연체 기판의 각각의 층을 위한 그린 시트를 제조한다. 그린 시트는 알루미나 또는 이트리아 안정화 지르코니아 분말, 유기용제 및 유기 바인더 등을 혼합하여 슬러리를 제조한 후 에이징을 통해서 슬러리 내의 기포를 제거하고 테이프 캐스팅 등의 방법으로 슬러리를 시트 형태로 성형하고, 성형된 시트를 건조하는 방법으로 제조할 수 있다.
다음, 그린 시트에 비아홀을 형성하고, 스크린 프린팅 방법으로 감지 패턴 층을 인쇄하고, 그 위에 보호층을 인쇄한다. 스크린 프린팅 과정에서 비아홀의 내면에도 전도성 물질이 도포된다. 그리고 다른 그린 시트에 비아홀을 형성하고, 스크린 프린팅 방법으로, 제1전극 패턴 층과 제2전극 패턴 층을 인쇄한다.
다음, 그린 시트에 온도 센서 층을 인쇄하고, 다른 그린 시트에 백금 히터 층도 인쇄한다.
다음, 인쇄된 그린 시트들을 정렬하여 순서대로 적층한다.
다음, 적층된 미소결 상태의 입자상 물질 센서를 진공 포장한 후 압착하여 복수의 입자상 물질 센서가 포함되어 있는 그린 바를 제조한다.
다음, 그린 바를 절단하여 단위 입자상 물질 센서들로 분리한다.
다음, 하소공정을 통해서 단위 입자상 물질 센서들에 포함되어 있는 용제와 결합제 및 연화제를 제거한다.
다음, 소결을 통해서 단위 입자상 물질 센서를 완성한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10: 절연체 기판 20: 감지 패턴
21: 제1감지 패턴 22: 제2감지 패턴
23: 제1단위 패턴 24: 제2단위 패턴
25: 제1연결 영역 26: 제2연결 영역
29: 보호층 30: 제1전극 패턴
35: 제1전도성 비아홀 40: 제2전극 패턴
45: 제2전도성 비아홀 50: 감지부
60: 히터 70: 온도 센서

Claims (5)

  1. 절연체 기판과, 그 절연체 기판에 형성된 감지부와, 상기 절연체 기판을 가열하도록 구성된 히터를 포함하며, 상기 감지부의 저항값의 변화를 통해서 입자상 물질을 감지하는 입자상 물질 센서에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 절연체 기판의 일면에 형성되며, 복수의 띠 형태의 제1단위 패턴들을 포함하며, 상기 제1단위 패턴들은 상기 제1단위 패턴들의 폭 방향을 따라서 일정한 간격으로 배열된 제1감지 패턴과,
    상기 제1단위 패턴들의 사이사이에 배치되며, 상기 제1단위 패턴들과 전기적으로 분리된 띠 형태의 제2단위 패턴들을 포함하는 제2감지 패턴과,
    서로 인접하는 제1단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제1단위 패턴들을 서로 연결하는 제1전극 패턴과,
    서로 인접하는 제2단위 패턴들이 적어도 두 개 이상의 경로를 통해서 연결되도록 제2단위 패턴들을 서로 연결하는 제2전극 패턴을 포함하며,
    상기 절연체 기판에는 상기 제1감지 패턴과 전기적으로 연결된 복수의 제1전도성 비아홀들이 형성되며, 상기 제1전극 패턴은 인접하는 제1단위 패턴들 중 하나와 연결되어 있는 제1전도성 비아홀들과 다른 하나와 연결되어 있는 제1전도성 비아홀들을 적어도 두 개 이상의 경로로 서로 연결하도록 구성되며,
    상기 절연체 기판에는 상기 제2감지 패턴과 전기적으로 연결된 복수의 제2전도성 비아홀들이 형성되며, 상기 제2전극 패턴은 인접하는 제2단위 패턴들 중 하나와 연결되어 있는 제2전도성 비아홀들과 다른 하나와 연결되어 있는 제2전도성 비아홀들을 적어도 두 개 이상의 경로로 서로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 제1단위 패턴은 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1연결 영역들을 포함하며, 각각의 제1연결 영역들에는 적어도 하나의 상기 제1전도성 비아홀이 연결되며,
    각각의 제2단위 패턴은 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 배치되며, 상기 제1연결 영역과 대각선으로 엇갈리게 배치되는 제2연결 영역들을 포함하며, 각각의 제2연결 영역들에는 적어도 하나의 상기 제2전도성 비아홀이 연결되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1단위 패턴들과 제2단위 패턴들은 입자상 물질의 흐름을 가로막는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1단위 패턴과 제2단위 패턴 사이의 간격은 상기 제1단위 패턴의 폭의 5 내지 10%인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서.
  5. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090217737A1 (en) 2005-11-08 2009-09-03 Robert Bosch Gmbh Sensor Element for Gas Sensors and Method for Operating Same
JP2011247650A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Denso Corp 粒子状物質検出センサ、及び粒子状物質検出センサユニット
JP2013231627A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Nippon Soken Inc 粒子状物質検出素子とその製造方法、並びに、粒子状物質検出センサ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090217737A1 (en) 2005-11-08 2009-09-03 Robert Bosch Gmbh Sensor Element for Gas Sensors and Method for Operating Same
JP2011247650A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Denso Corp 粒子状物質検出センサ、及び粒子状物質検出センサユニット
JP2013231627A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Nippon Soken Inc 粒子状物質検出素子とその製造方法、並びに、粒子状物質検出センサ

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