KR101826265B1 - Gas sensor package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 이산화탄소(CO2) 등 가스의 존재 및 농도를 감지하는 가스센서 패키지에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a gas sensor package that senses the presence and concentration of a gas, such as carbon dioxide (CO2).
근래 들어, 정보통신기술(Information & Communication Technology, ICT) 또는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 기술의 패러다임이 OS(Operating System) 및 하드웨어를 중심으로 하는 경쟁에서 벗어나 센서를 활용하여 다양한 기능 및 가치 있는 UX(User Experience, 사용자 경험)를 제공하는 방향으로 전환됨에 따라 센서에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다.Recently, the paradigm of Information & Communication Technology (ICT) or Internet of Things (IoT) technology has shifted away from competition based on OS (Operating System) and hardware, The demand for sensors is rapidly increasing as they are shifting toward providing the UX (User Experience).
특히, CO2 센서, TVOC(Total Volatile Organic Compounds) 센서 등은 대표적인 실내환경 모니터링 센서로, 이들은 환경규제 준수 및 공조에너지 절감이라는 산업 트렌드와 맞물려 HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning) 시스템, 건물에너지관리시스템(Building Energy Management System, BEMS), 스마트 홈(smart home) 및 각종 IoT 서비스의 구현을 위한 핵심적 부품으로서 범용 시장에서의 수요가 증가하고 있다.In particular, CO2 sensors and TVOC (Total Volatile Organic Compounds) sensors are representative indoor environmental monitoring sensors. They are combined with industrial trends such as compliance with environmental regulations and reduction of air-conditioning energy. HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning) (Building Energy Management System, BEMS), smart home, and various IoT services.
가스의 존재 및 농도를 감지하는 가스센서 중 현재 가장 많이 사용되고 있는 방식은 고체전해질(solid electrolyte) 가스센서 및 금속산화물반도체(metal oxide semiconductor, MOS) 가스센서이다. 이들은 구조가 간단하면서도 수명이 길고 생산단가가 저렴하여 대량 수요를 기반으로 다양한 분야에 적용되고 있다.Among the gas sensors that detect the presence and concentration of the gas, the most widely used methods are solid electrolyte gas sensors and metal oxide semiconductor (MOS) gas sensors. They are simple in structure, have a long life span and low in production cost, and are applied to various fields based on mass demand.
도 1은 일반적인 가스센서 패키지가 도시된 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로, 가스센서 패키지는 스템(1)(또는, 기판) 및 보호캡(3)을 포함한다. 스템(1)은 가스센서소자를 지지하도록 구성되고, 보호캡(3)은 지지된 가스센서소자를 덮어 가스센서소자를 외부로부터 보호한다. 보호캡(3)은 스템(1)의 상부에 접착제에 의하여 접착된다. 가스센서소자는 고체전해질 가스센서 또는 금속산화물반도체 가스센서를 포함할 수 있다.1 is a perspective view showing a general gas sensor package. 1, the gas sensor package generally includes a stem 1 (or a substrate) and a
이와 같은 가스센서 패키지는 보호캡(3)이 금속으로 이루어진다. 때문에, 열용량이 작은 금속의 특성상, 보호캡(3) 내의 가스센서소자의 구동온도가 보호캡(3) 외부의 온도 변화에 따라 단시간에 큰 폭으로 변화될 수 있고, 이로 인하여 가스센서소자의 측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다.In such a gas sensor package, the
또한, 스템(1)과 보호캡(3)을 조립하는 데 이용된 접착제(접착제층)가 가스센서소자의 상시 고온 구동온도로 인하여 손상되면서 접착제의 접착력이 점차적으로 약화될 수 있고, 이로 인하여 스템(1)과 보호캡(3) 사이의 결합 부분에 대한 기밀성 및 내구성 저하 문제가 발생될 수 있다. 그리고, 접착제가 가스센서소자의 상기 고온 구동온도로 가열됨에 따라 접착제로부터 가스가 발생될 수 있고, 접착제로부터의 발생 가스에 의하여 가스센서소자의 측정 정확도가 저하될 수 있다.Further, the adhesive (adhesive layer) used to assemble the
본 발명의 실시예는 가스센서소자를 수용하는 보호캡의 기능성 및 장기 사용성 향상 면에서 보다 유리한 가스센서 패키지를 제공하는 데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a gas sensor package which is more advantageous in terms of improving the functionality and long-term usability of the protective cap accommodating the gas sensor element.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.The problems to be solved are not limited thereto, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예에 따르면, 프린트기판인 메인기판과; 상기 메인기판 상에 장착되어 상기 메인기판의 배선과 전기적으로 연결된 가스센서소자와; 상기 가스센서소자를 덮어서 외부와 차단하는 보호캡을 포함하고, 상기 보호캡은, 하단이 개방되고 내부에 상기 가스센서소자를 수용하는 소자 수용공간이 마련된 캡 본체와; 상기 캡 본체의 하단에 상기 캡 본체의 하단을 따라 구비되며 금속으로 이루어지고 하면의 전체가 솔더링(soldering)에 의하여 상기 메인기판 상에 접합된 플랜지를 포함하며, 상기 캡 본체는 열용량이 금속에 비하여 큰 물질을 포함하는, 가스센서 패키지가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a main substrate which is a printed substrate; A gas sensor element mounted on the main substrate and electrically connected to a wiring of the main substrate; And a protective cap covering the gas sensor element and shielding the gas sensor element from the outside, wherein the protective cap includes: a cap body having a lower end opened and having an element accommodating space for accommodating the gas sensor element therein; And a flange which is provided along the lower end of the cap body at the lower end of the cap body and is made of metal and the entire lower surface is soldered to the main board, A gas sensor package may be provided that includes a large material.
상기 보호캡은, 상기 플랜지의 상부로부터 상기 캡 본체의 벽체 쪽으로 돌출됨으로써, 상기 벽체의 하단을 거쳐 상기 벽체 속에 매몰된 적어도 하나 이상의 보강프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 보강프레임은 상기 캡 본체의 성형 시에 상기 벽체 속에 매몰되어 상기 벽체에 박힐 수 있다.The protective cap may further include at least one reinforcing frame protruding from the upper portion of the flange toward the wall of the cap body to be buried in the wall through the lower end of the wall. The reinforcing frame may be buried in the wall during the molding of the cap body so as to be embedded in the wall.
상기 보강프레임은 수직방향에 대하여 경사진 상태로 상기 벽체에 매몰될 수 있다.The reinforcing frame may be embedded in the wall in a state inclined with respect to the vertical direction.
상기 보강프레임에는 상기 벽체와 상기 보강프레임 간의 구조적 결합을 위한 결합구멍, 결합돌기 및 결합홈 중 적어도 어느 하나 이상이 단수 또는 복수로 마련될 수 있다.The reinforcement frame may be provided with at least one or more than one of engagement holes, engagement projections, and engagement grooves for structural coupling between the wall and the reinforcement frame.
상기 캡 본체에는 상기 소자 수용공간을 상기 캡 본체의 외부와 연통시키는 가스 출입통로가 마련될 수 있다. 상기 가스 출입통로는, 상기 소자 수용공간과 연통하는 제1 통로와; 상기 제1 통로로부터 연장되어 외부와 연통하는 제2 통로를 포함할 수 있다.The cap body may be provided with a gas inlet / outlet passage for communicating the element accommodating space with the outside of the cap body. Wherein the gas inlet / outlet passage includes: a first passage communicating with the element accommodating space; And a second passage extending from the first passage and communicating with the outside.
상기 제2 통로는, 상기 제1 통로로부터 연장된 제1 구멍과; 상기 제1 구멍으로부터 연장된 제2 구멍을 포함할 수 있다. 상기 제1 구멍의 단면적은 상기 제1 통로에 비하여 크고, 상기 제2 구멍의 단면적은 상기 제1 구멍에 비하여 커서, 상기 제1 통로와 상기 제1 구멍 사이 및 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍 사이에는 각각 제1 단차면 및 제2 단차면이 마련될 수 있다.The second passage includes: a first hole extending from the first passage; And a second hole extending from the first hole. Wherein a cross-sectional area of the first hole is larger than that of the first passage, and a cross-sectional area of the second hole is larger than that of the first hole, so that a distance between the first passage and the first hole, A first step difference surface and a second step difference surface may be provided, respectively.
상기 제1 단차면에는 제1 가스 투과부재, 제1 수분 투과억제부재 또는 서로 적층된 제1 가스 투과부재와 제1 수분 투과억제부재가 부착될 수 있다. 상기 제2 단차면에는 제2 가스 투과부재, 제2 수분 투과억제부재 또는 서로 적층된 제2 가스 투과부재와 제2 수분 투과억제부재가 부착될 수 있다. 이에 따라, 양쪽 개구가 각각 차단된 상기 제1 구멍에는 필터가 수용될 수 있다.The first stepped surface may be provided with a first gas permeable member, a first moisture permeable restricting member, or a first gas permeable member and a first moisture permeable restricting member laminated to each other. The second stepped surface may be provided with a second gas permeable member, a second moisture permeable restricting member, or a second gas permeable member and a second moisture permeable restricting member laminated to each other. Thus, the filter can be received in the first hole in which both openings are blocked.
상기 캡 본체는 열용량이 금속에 비하여 큰 합성수지와 세라믹 중 선택된 어느 하나 이상의 물질로 성형될 수 있다.The cap body may be formed of at least one material selected from a large synthetic resin and a ceramics having a larger heat capacity than the metal.
상기 캡 본체는, 열용량이 금속에 비하여 큰 합성수지 등의 물질로 이루어진 단열코팅층을 포함하고, 상기 단열코팅층에 의하여 피복될 수 있다.The cap body includes a heat insulating coating layer made of a material such as a synthetic resin having a heat capacity larger than that of a metal, and may be coated with the heat insulating coating layer.
본 발명의 실시예에 따르면, 메인기판, 상기 메인기판 상의 가스센서소자 및 상기 가스센서소자를 덮는 보호캡을 포함하고, 상기 보호캡은, 하단이 개방되고 내부에 상기 가스센서소자를 수용하는 소자 수용공간이 마련되며 금속으로 이루어지고 상기 메인기판 상에 하단이 솔더링에 의하여 장착된 캡 본체와; 상기 캡 본체에 피복된 단열층을 포함하는, 가스센서 패키지가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas sensor device including a main substrate, a gas sensor element on the main substrate, and a protection cap covering the gas sensor element, A cap body having a housing space and formed of metal and having a lower end mounted on the main board by soldering; And a heat insulating layer coated on the cap body.
상기 가스센서소자는, 고체전해질 가스센서를 포함하는 타입, 금속산화물반도체 가스센서를 포함하는 타입, 또는 상기 고체전해질 가스센서와 상기 금속산화물반도체 가스센서 중 적어도 어느 하나 이상이 구비된 복합가스센서를 포함하는 타입일 수 있다.The gas sensor element may be a type including a solid electrolyte gas sensor, a type including a metal oxide semiconductor gas sensor, or a composite gas sensor provided with at least one of the solid electrolyte gas sensor and the metal oxide semiconductor gas sensor It can be a type that includes.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.Means for solving the problems will be more specifically and clarified through the embodiments, drawings, and the like described below. In addition, various solution means other than the above-mentioned solution means may be further proposed.
본 발명의 실시예에 의하면, 가스센서소자를 수용하는 보호캡이 금속에 비하여 큰 열용량을 가진 합성수지, 세라믹 등의 물질을 포함하기 때문에, 보호캡 외부의 온도 변화가 보호캡 내 가스센서소자에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있고, 이로써 가스센서소자의 구동온도를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the protective cap accommodating the gas sensor element includes a material such as synthetic resin or ceramic having a large heat capacity as compared with the metal, the temperature change outside the protective cap affects the gas sensor element in the protective cap. The influence can be largely reduced and the driving temperature of the gas sensor element can be more stably maintained.
또한, 보호캡의 바닥을 구성하는 플랜지가 금속으로 이루어지고 메인기판 상에 솔더링으로 장착되기 때문에, 메인기판과 보호캡 사이의 결합 부분에 대하여 우수한 기밀성 및 내구성으로 장기 사용성을 보장할 수 있다. 아울러, 메인기판 상에 회로부품 등을 솔더링으로 장착할 때 보호캡도 함께 솔더링에 의하여 장착할 수 있기 때문에, 보호캡 장착을 위한 별도의 공정을 추가함이 없이 보호캡을 장착할 수 있다.In addition, since the flange constituting the bottom of the protective cap is made of metal and is mounted on the main board by soldering, the long-term usability can be ensured by the excellent airtightness and durability of the joint portion between the main board and the protective cap. In addition, since the protection cap can be soldered together with the circuit board when the circuit components are soldered on the main board, the protection cap can be mounted without adding a separate process for mounting the protection cap.
또한, 플랜지로부터 보강프레임이 돌출되어 캡 본체의 벽체에 매몰되기 때문에, 캡 본체를 구조적으로 보강할 수 있다. 그리고, 캡 본체의 벽체에 매몰된 보강프레임에 구멍이나 돌기나 홈이 형성되기 때문에, 캡 본체와 보강프레임 간의 결합력을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또, 보강프레임이 수직방향에 대하여 경사지기 때문에, 캡 본체와 보강프레임이 분리되는 것을 적극적으로 방지할 수 있다.Further, since the reinforcing frame protrudes from the flange and is buried in the wall of the cap body, the cap body can be structurally reinforced. Since a hole, a projection or a groove is formed in the reinforcing frame embedded in the wall of the cap body, the coupling force between the cap body and the reinforcing frame can be greatly improved. Further, since the reinforcing frame is inclined with respect to the vertical direction, it is pos- sible to positively prevent the cap body from separating from the reinforcing frame.
제1 구멍의 단면적이 제1 통로보다 크고, 제2 구멍의 단면적이 제1 구멍보다 크기 때문에, 제1 통로와 제1 구멍 사이 및 제1 구멍과 제2 구멍 사이에 각각 가스 투과부재나 수분 투과억제부재가 부착되는 부착면(제1 단차면 및 제2 단차면)을 확보할 수 있고, 이로써 가스 투과부재나 수분 투과억제부재의 부착 작업을 간편하고 신속하게 수행할 수 있다. 또, 제1 구멍과 제2 구멍 사이의 부착면(제2 단차면)에 부착된 가스 투과부재나 수분 투과억제부재가 제2 구멍에 수용됨에 따라 각종 외력으로 인하여 손상되거나 탈락되는 것을 방지할 수 있다.Since the cross-sectional area of the first hole is larger than that of the first passage and the cross-sectional area of the second hole is larger than that of the first hole, a gas permeable member or a water permeable member is provided between the first passage and the first hole, (The first stepped surface and the second stepped surface) to which the restraining member is attached can be ensured, whereby the attaching operation of the gas permeable member and the moisture permeation suppressing member can be carried out easily and quickly. In addition, since the gas permeable member or the moisture permeation suppressing member attached to the attachment face (second-stage contact face) between the first hole and the second hole is accommodated in the second hole, it is possible to prevent damage or fall- have.
도 1은 일반적인 가스센서 패키지가 도시된 사시도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 사시도와 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 마운팅 프레임이 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 사시도이다.1 is a perspective view showing a general gas sensor package.
2 and 3 are a perspective view and an exploded perspective view showing a gas sensor package according to a first embodiment of the present invention.
4 is a sectional view showing a gas sensor package according to the first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing the mounting frame shown in Fig.
6 is a cross-sectional view showing a gas sensor package according to a second embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a gas sensor package according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For a better understanding of the invention, it is to be understood that the size of elements and the thickness of lines may be exaggerated for clarity of understanding. Further, the terms used to describe the embodiments of the present invention are mainly defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may be changed depending on the intentions and customs of the user and the operator. Therefore, the terminology should be interpreted based on the contents of the present specification throughout.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지를 나타내는 사시도, 분해사시도 및 단면도이다.2 to 4 are a perspective view, an exploded perspective view, and a cross-sectional view showing a gas sensor package according to a first embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지는 메인기판(프린트기판, 10), 메인기판(10) 상에 장착된 가스센서소자(20), 그리고 메인기판(10) 상에서 가스센서소자(20)를 덮는 보호캡(30)을 포함한다.2 to 4, the gas sensor package according to the first embodiment of the present invention includes a
메인기판(10) 상에는 가스센서소자(20)의 구동을 위한 각종의 회로부품(전자부품)이 장착될 수 있다. 일례로, 회로부품은 IC(Integrated Circuit), 저항, 콘덴서(condenser) 등일 수 있다. 회로부품 중 일부는 가스센서소자(20)와 근접하게 배치되어 보호캡(30)에 의하여 가스센서소자(20)와 함께 덮일 수 있다.Various circuit components (electronic components) for driving the
회로부품은 솔더링으로 장착될 수 있다. 구체적으로, 회로부품의 장착은, 메인기판(10)에서 회로부품을 장착할 배선 상에 솔더 페이스트(solder paste)를 스크린 인쇄법 등으로 도포한 후, 도포된 솔더 페이스트에 회로부품을 배치한 다음, 솔더 페이스트를 용융시키고 재응고시키는, 리플로우 솔더링(reflow soldering)에 의하여 이루어질 수 있다.Circuit components can be soldered. Specifically, the circuit components are mounted by applying a solder paste on the wiring to be mounted with circuit components on the
가스센서소자(20)는, 센서 본체 및 센서 본체를 고온의 구동온도로 가열하는 히터를 포함할 수 있다. 센서 본체는, 센싱부의 제1 면에 마련된 제1 전극 및 센싱부의 제1 면 또는 그 맞은편인 제2 면에 마련된 제2 전극을 포함할 수 있다.The
이와 같은 가스센서소자(20)는, 센싱부가 고체전해질이고, 감지전극인 제1 전극과 기준전극인 제2 전극에서 측정된 기전력이 주변의 가스 농도에 따라 네른스트(Nernst) 식에 의하여 변화되는 원리를 이용하여 가스의 존재를 감지하고 가스의 농도를 측정하도록 구성된 고체전해질 가스센서를 포함할 수 있다.Such a
또는, 가스센서소자(20)는, 센싱부가 금속산화물반도체이고, 금속산화물반도체의 전기 전도도가 가스의 흡착과 산화, 환원반응에 의하여 변화되는 원리를 이용하여 가스의 존재를 감지하고 가스의 농도를 측정(금속산화물반도체의 전기 전도도 변화를 제1 전극과 제2 전극에 의하여 측정)하도록 구성된 금속산화물반도체 가스센서를 포함할 수 있다.Alternatively, the
또는, 가스센서소자(20)는, 다양한 종류의 가스 검출을 위하여, 복수 타입의 가스센서(고체전해질 가스센서, 금속산화물반도체 가스센서 등)가 적절하게 조합된 복합가스센서를 포함할 수 있다.Alternatively, the
가스센서소자(20)는 솔더링에 의하여 메인기판(10) 상에 장착될 수 있다. 다시 말해, 회로부품의 장착에 이용된 리플로우 솔더링으로 장착될 수 있다. 이를 위하여, 가스센서소자(20)는 메인기판(10)의 배선과의 전기적 연결을 위한 콘택트 패드(contact pad)를 포함할 수 있다.The
도 4에 도시된 바와 같이, 보호캡(30)은, 우수한 내열성과 금속에 비하여 큰 열용량을 가진 합성수지(또는, 세라믹)로 이루어진 캡 본체(100) 및 금속으로 이루어진 마운팅 프레임(mounting frame, 200)을 포함한다.4, the
캡 본체(100)는 그 하단이 개방된 구조를 가진다. 캡 본체(100)는 내부에 소자 수용공간(105)이 마련된다. 소자 수용공간(105)은, 캡 본체(100)의 개방된 하단과 연통된 구조를 가지며, 가스센서소자(20)를 수용한다. 앞서 언급하였듯이, 회로부품 중 일부가 보호캡(30)에 의하여 가스센서소자(20)와 함께 덮인 경우, 소자 수용공간(105)에는 회로부품이 가스센서소자(20)와 함께 수용된다. 도 2 내지 도 4에는 캡 본체(100)가 사각형 구조의 횡단면을 가지도록 형성된 것으로 도시되어 있으나, 캡 본체(100)는 원형 구조 또는 사각형 이외의 다각형 구조의 횡단면을 가지도록 형성될 수도 있다. 이러한 캡 본체(100)는 둘레가 상측으로 갈수록 점차 축소되는 형상으로 형성될 수 있다.The
도 5는 마운팅 프레임(200)이 도시된 사시도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 마운팅 프레임(200)은, 캡 본체(100)의 하단에 캡 본체(100)의 둘레방향을 따라 구비되어 보호캡(30)의 바닥을 구성하는 고리형(도면에 따르면, 사각의 고리형) 구조의 플랜지(flange, 210), 그리고 플랜지(210)로부터 상측방향으로 일체형으로 연장되어 캡 본체(100)를 구성하는 벽체에 매몰된 적어도 하나 이상의 보강프레임(220)을 포함한다. 플랜지(210)와 보강프레임(220)은 일체형이 아니라 서로 결합될 수도 있다. 이 경우, 플랜지(210)는 금속으로 이루어지는 반면, 보강프레임(220)은 금속이 아닌 다른 재질(바람직하게로는, 강도가 우수하면서 열용량이 금속에 비하여 큰 물질)로 이루어질 수 있다.5 is a perspective view showing the mounting
이와 같은 보호캡(30)은 메인기판(10) 상에 장착된 상태로 가스센서소자(20)를 덮어서 가스센서소자(20)를 외부로부터 보호한다. 보호캡(30)의 장착을 위하여, 금속의 플랜지(210)는 리플로우 솔더링에 의하여 메인기판(10)에 접합된다. 보호캡(30)을 장착할 배선 상에 솔더 페이스트(도면부호 SP 참조)를 도포하고, 도포된 솔더 페이스트에 플랜지(210)가 접하도록 보호캡(30)을 배치한 다음, 솔더 페이스트를 용융 후 재응고시키면, 플랜지(210)가 접합되면서 보호캡(30)이 메인기판(10) 상에 장착된다. 물론, 보호캡(30)을 장착하는 데 있어서, 이용되는 메인기판(10)의 배선은 고리형 구조인 플랜지(210)에 대응되는 고리형으로 형성되고, 이용되는 솔더 페이스트는 고리형의 배선을 따라 도포된다.The
보호캡(30)을 솔더링으로 장착 가능한 구성에 따르면, 회로부품, 가스센서소자(20) 및 보호캡(30)을 장착할 각각의 배선 상에 모두 솔더 페이스트를 도포하고, 도포된 각각의 솔더 페이스트에 회로부품, 가스센서소자(20) 및 보호캡(30)을 배치한 다음, 솔더 페이스트들을 동시에 용융시키고 재응고시킴으로써, 회로부품, 가스센서소자(20) 및 보호캡(30)을 메인기판(10)에 단일 공정으로 장착할 수 있다. 이에, 가스센서 패키지의 제조공정을 단순화할 수 있다.According to the configuration in which the
또한, 솔더링에 의하면, 메인기판(10)과 보호캡(30)의 결합 부분의 기밀성과 내구성이 우수하므로 한층 향상된 장기 사용성을 보장할 수 있다.Further, according to soldering, since the airtightness and durability of the joint portion of the
이와 같이 장착된 보호캡(30)은, 보호캡(30)의 바닥을 제외한 나머지를 구성하는 캡 본체(100)가 금속에 비하여 큰 열용량을 가진 합성수지로 이루어지기 때문에, 보호캡(30) 외부의 온도 변화가 보호캡(30) 내부의 가스센서소자(20)에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지는 가스센서소자(20)의 구동온도를 보다 안정적으로 유지할 수 있는 등 주변의 환경 변화가 가스센서소자(20)의 성능에 미치는 영향 최소화라는 보호캡(30)의 기능성을 극대화할 수 있다.Since the
도시된 바는 없으나, 캡 본체(100)에는 가스센서소자(20)의 구동온도를 보다 더 안정적으로 유지할 목적으로 단열물질로 이루어진 단열층이 마련될 수 있다. 단열층은 캡 본체(100)의 내표면과 외표면 중 적어도 어느 하나 이상에 부분 또는 전체적으로 피복될 수 있다.Although not shown, the
보강프레임(220)은 플랜지(210)의 상부로부터 캡 본체(100)의 벽체를 향하여 돌출된다. 보강프레임(220)은, 캡 본체(100)의 벽체에 매몰됨으로써, 캡 본체(100)를 구조적으로 보강함과 아울러 캡 본체(100)와 마운팅 프레임(200)을 결합한다.The reinforcing
보강프레임(220)은 인서트 사출성형에 의하여 캡 본체(100)의 벽체에 매몰될 수 있다. 보강프레임(200)에는 결합구멍(222)이 마련된다. 결합구멍(222)은 적어도 하나 이상 구비된다. 결합구멍(222)에 의하면, 결합구멍(222)에 캡 본체(100)를 이루는 합성수지가 충전되기 때문에, 캡 본체(100)와 보강프레임(220)가 서로 구조적으로 견고하게 결합된다. 실시 조건 등에 따라서는, 결합구멍(222) 대신 볼록한 돌기 또는 오목한 홈을 적용할 수도 있다.The reinforcing
도 4에 도시된 바와 같이, 캡 본체(100)에는 소자 수용공간(105)을 캡 본체(100)의 외부와 연통시키는 가스 출입통로(110, 120)가 마련된다. 가스 출입통로(110, 120)는 캡 본체(100)의 상부에 배치될 수 있다.4, the
가스 출입통로(110, 120)는 제1 통로(110)와 제2 통로(120)를 포함한다. 제1 통로(110)는 소자 수용공간(105)과 연통하도록 형성된다. 제2 통로(120)는, 제1 통로(110)와 연통하는 제1 구멍(122), 그리고 제1 구멍(122)을 캡 본체(100)의 외부와 연통시키는 제2 구멍(124)을 포함한다. 물론, 제1 구멍(122)은 제1 통로(110)로부터 연장되고, 제2 구멍(124)은 제1 구멍(122)으로부터 연장된다.The gas inlet and
제1 통로(110)로부터 연장된 제1 구멍(122)은 제1 통로(110)에 비하여 큰 단면적을 가지도록 형성된다. 이에, 제1 통로(110)와 제1 구멍(122) 사이에는 단차면(제1 단차면)이 형성된다. 그리고, 제1 구멍(122)으로부터 연장된 제2 구멍(124)은 제1 구멍(122)에 비하여 큰 단면적을 가지도록 형성되어, 제1 구멍(122)과 제2 구멍(124) 사이에도 단차면(제2 단차면)이 형성된다.The first hole (122) extending from the first passage (110) is formed to have a larger cross sectional area than the first passage (110). Thus, a stepped surface (first stepped surface) is formed between the
제1 통로(110)와 제1 구멍(122) 사이의 단차면(제1 단차면)에는 제1 가스 투과부재(42)가 부착된다. 그리고, 제1 구멍(122)과 제2 구멍(124) 사이의 단차면(제2 단차면)에는 제2 가스 투과부재(44)가 부착된다. 제1 가스 투과부재(42) 및 제2 가스 투과부재(44)는 가스 투과성 필름, 부직포 등일 수 있다.A first gas
실시 조건 등에 따라서는, 제1 가스 투과부재(42) 대신 수분 투과억제부재를 적용할 수도 있다. 또는, 제2 가스 투과부재(44) 대신 수분 투과억제부재를 적용할 수도 있다. 또는, 제1 가스 투과부재(42)와 제2 가스 투과부재(44) 중 적어도 어느 하나에 수분 투과억제부재를 적층시켜서 수분 투과억제부재를 함께 적용할 수도 있다. 수분 투과억제부재는 가스에 대해서는 투과성을 가지나 수분에 대해서는 투과를 억제할 수 있는 기능성 필름일 수 있다.The water permeation suppressing member may be applied instead of the first gas
제1 통로(110)와 제1 구멍(122) 사이의 단차면 및 제1 구멍(122)과 제2 구멍(124) 사이의 단차면에 의하면, 제1 가스 투과부재(42)(또는, 수분 투과억제부재)와 제2 가스 투과부재(44)(또는, 수분 투과억제부재)를 부착하는 데 요구되는 부착면을 확보할 수 있고, 이에 따라 제1 가스 투과부재(42)와 제2 가스 투과부재(44)를 용이하게 부착할 수 있다.According to the stepped surface between the
제2 구멍(124)에 의하면, 제2 가스 투과부재(44)( 및/또는, 수분 투과억제부재)가 수용되기 때문에, 제2 가스 투과부재(44)로의 접근이 어렵고, 이에 따라 제2 가스 투과부재(44)가 외력으로 손상되거나 탈락되는 것을 방지할 수 있다.Since the
양쪽 개구가 제1 가스 투과부재(42)와 제2 가스 투과부재(44)에 의하여 각각 차단된 제1 구멍(122)에는 수분이 소자 수용공간(105)으로 유입되거나 측정 대상으로 하는 가스 이외의 가스가 소자 수용공간(105)으로 유입되는 것을 방지하는 필터(46)가 수용된다. 필터(46)는 분체, 성형체 또는 페이스트 형태일 수 있다.Moisture is introduced into the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스센서 패키지는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스센서 패키지와 비교하여 볼 때, 기타 구성 및 그 작용은 모두 동일한 것에 대하여, 보강프레임(220)의 구성만이 상이하다.6 is a cross-sectional view showing a gas sensor package according to a second embodiment of the present invention. 6, the gas sensor package according to the second embodiment of the present invention is similar to the gas sensor package according to the first embodiment of the present invention, And
이를 살펴보면, 보강프레임(220)은 수직방향에 대하여 일정한 각도 경사지도록 돌출되어 캡 본체(100)의 벽체에 매몰된다.The
보강프레임(220)이 수직방향에 대하여 경사진 구성에 의하면, 캡 본체(100)와 마운팅 프레임(200)이 이격되는 방향으로 캡 본체(100)나 마운팅 프레임(200)에 외력이 작용하여 캡 본체(100)와 마운팅 프레임(200)이 분리되는 것을 적극 방지할 수 있다.An external force acts on the
보강프레임(220)이 수직방향에 대하여 경사진 구성으로 인한 캡 본체(100)와 마운팅 프레임(200)의 분리 방지효과 극대화를 위하여, 보강프레임(220)은, 비틀린 형상으로 형성될 수도 있고, 휘어진 형상으로 형성될 수도 있다. 또는, 보강프레임(220)은, 복수로 구비되고, 모두 내측방향이나 외측방향으로 경사지도록 형성될 수도 있다.The reinforcing
실시 조건 등에 따라서는 보강프레임(220)이 수직방향에 대하여 경사진 구성과의 복합적인 작용으로 캡 본체(100)와 마운팅 프레임(200)의 분리를 방지하는 결합구멍(222)을 보강프레임(220)에서 제거할 수도 있다.The engaging
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스센서 패키지가 도시된 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스센서 패키지는, 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 가스센서 패키지와 비교하여 볼 때, 기타 구성 및 작용은 모두 동일한 것에 대하여, 보호캡(30A)의 구성만이 상이하다. 상이한 점을 설명하면 다음과 같다.7 is a perspective view showing a gas sensor package according to a third embodiment of the present invention. As shown in Fig. 7, the gas sensor package according to the third embodiment of the present invention is different from the gas sensor package according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention in other constructions and operations Only the constitution of the
가스센서소자를 덮는 보호캡(30A)은, 하단이 개방되고 내부에 소자 수용공간(도 4와 도 6의 도면부호 105 참조)이 마련되며 캡 본체, 그리고 캡 본체에 피복된 단열층(230)을 포함한다.The
본 발명의 제3 실시예에 따른 가스센서 패키지는 캡 본체가 금속으로 이루어진다. 금속의 캡 본체는 메인기판(10)에 하단이 솔더링으로 접합된다. 용이한 솔더링 작업을 위하여, 캡 본체는 그 하단에 캡 본체의 둘레방향을 따라 구비되어 보호캡(30A)의 바닥을 구성하는 고리형(도 7에 따르면, 사각의 고리형) 구조의 플랜지를 가질 수 있다.The gas sensor package according to the third embodiment of the present invention has a cap body made of metal. The cap body of the metal is soldered to the lower end of the
단열층(230)은, 보호캡(30A) 외부의 온도 변화가 보호캡(30A) 내의 가스센서소자에 미치는 영향을 감소시키는 역할을 하는바, 단열물질로 이루어질 수도 있고, 합성수지, 세라믹 등 열용량이 금속에 비하여 큰 물질로 이루어질 수도 있다. 이러한 단열층(230)은 캡 본체의 내표면과 외표면 중 적어도 어느 하나 이상에 부분 또는 전체적으로 피복될 수 있다.The
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Further, the technical ideas described in the embodiments of the present invention may be performed independently of each other, or two or more may be implemented in combination with each other.
10 : 메인기판
20 : 가스센서소자
30, 30A : 보호캡
42 : 제1 가스 투과부재
44 : 제2 가스 투과부재
46 : 필터
100 : 합성수지의 캡 본체
105 : 소자 수용공간
110 : 제1 통로
120 : 제2 통로
122 : 제1 구멍
124 : 제2 구멍
200 : 금속의 마운팅 프레임
210 : 플랜지
220 : 보강프레임
230 : 단열층10: main substrate
20: Gas sensor element
30, 30A: Protective cap
42: first gas permeable member
44: second gas permeable member
46: Filter
100: cap body of synthetic resin
105: element accommodating space
110: first passage
120: second passage
122: first hole
124: Second hole
200: Metal mounting frame
210: Flange
220: reinforcement frame
230: insulating layer
Claims (7)
상기 보호캡은, 하단이 개방되고 내부에 상기 가스센서소자를 수용하는 소자 수용공간이 마련된 캡 본체와; 상기 캡 본체의 하단에 상기 캡 본체의 하단을 따라 구비되며 금속으로 이루어지고 하면의 전체가 솔더링에 의하여 상기 프린트기판 상에 접합된 플랜지를 포함하며,
상기 캡 본체는 열용량이 금속에 비하여 큰 물질을 포함하는,
가스센서 패키지.A printed board; A gas sensor element mounted on the printed board and electrically connected to the wiring of the printed board; And a protective cap covering the gas sensor element and shielding the gas sensor element from the outside,
The cap includes a cap body having a lower end thereof opened and having an element accommodating space for accommodating the gas sensor element therein; And a flange which is provided along the lower end of the cap body at the lower end of the cap body and is made of metal and the entire lower surface is bonded to the printed board by soldering,
Wherein the cap body comprises a material having a heat capacity greater than that of the metal,
Gas sensor package.
상기 보호캡은, 상기 플랜지의 상부로부터 상기 캡 본체의 벽체 쪽으로 돌출되고 상기 벽체 속에 매몰되어 상기 벽체에 박힌 적어도 하나 이상의 보강프레임을 더 포함하는,
가스센서 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the protective cap further comprises at least one reinforcing frame protruding from the top of the flange toward the wall of the cap body and embedded in the wall to be embedded in the wall.
Gas sensor package.
상기 보강프레임은 수직방향에 대하여 경사진 상태로 상기 벽체에 매몰된,
가스센서 패키지.The method of claim 2,
Wherein the reinforcement frame is buried in the wall in a state inclined with respect to the vertical direction,
Gas sensor package.
상기 보강프레임에는 상기 벽체와 상기 보강프레임의 구조적 결합을 위한 구멍, 돌기 및 홈 중 적어도 어느 하나 이상이 마련된,
가스센서 패키지.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the reinforcing frame is provided with at least one of a hole, a projection and a groove for structural coupling between the wall and the reinforcing frame,
Gas sensor package.
상기 캡 본체에는 상기 소자 수용공간을 외부와 연통시키는 가스 출입통로가 마련되고,
상기 가스 출입통로는, 상기 소자 수용공간과 연통하는 제1 통로와; 상기 제1 통로로부터 연장되어 외부와 연통하는 제2 통로를 포함하며,
상기 제2 통로는, 상기 제1 통로로부터 연장된 제1 구멍과; 상기 제1 구멍으로부터 연장된 제2 구멍을 포함하고,
상기 제1 구멍의 단면적은 상기 제1 통로보다 크고, 상기 제2 구멍의 단면적은 상기 제1 구멍보다 커서, 상기 제1 통로와 상기 제1 구멍 사이 및 상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍 사이에는 각각 제1 단차면 및 제2 단차면이 마련되며,
상기 제1 단차면 및 상기 제2 단차면에는 제1 가스 투과부재 및 제2 가스 투과부재가 각각 부착되고, 양쪽 개구가 상기 제1 가스 투과부재와 상기 제2 가스 투과부재에 의하여 각각 차단된 상기 제1 구멍에는 필터가 수용된,
가스센서 패키지.The method according to any one of claims 1 to 3,
The cap body is provided with a gas inlet / outlet passage for communicating the element accommodating space with the outside,
Wherein the gas inlet / outlet passage includes: a first passage communicating with the element accommodating space; And a second passage extending from the first passage and communicating with the outside,
The second passage includes: a first hole extending from the first passage; And a second hole extending from the first hole,
Wherein a cross-sectional area of the first hole is larger than that of the first passage, and a cross-sectional area of the second hole is larger than that of the first hole, and between the first passage and the first hole and between the first hole and the second hole A first stage surface and a second stage surface are provided, respectively,
Wherein the first gas permeable member and the second gas permeable member are attached to the first stepped surface and the second stepped surface, respectively, and both openings are blocked by the first gas permeable member and the second gas permeable member, In the first hole,
Gas sensor package.
상기 캡 본체는 열용량이 금속에 비하여 큰 합성수지와 세라믹 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진,
가스센서 패키지.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the cap body is made of at least one selected from a synthetic resin having a heat capacity greater than that of a metal and ceramic,
Gas sensor package.
상기 캡 본체는, 열용량이 금속에 비하여 큰 물질로 이루어진 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층에 의하여 피복된,
가스센서 패키지.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the cap body includes a coating layer made of a material having a heat capacity greater than that of metal,
Gas sensor package.
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ID=61228013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170024753A KR101826265B1 (en) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Gas sensor package |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101826265B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004020313A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Mazda Motor Corp | APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING NOx |
JP4572767B2 (en) * | 2005-07-20 | 2010-11-04 | 富士電機システムズ株式会社 | Inspection method of gas sensor and gas leak alarm |
JP2012078089A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Figaro Eng Inc | Gas sensor |
-
2017
- 2017-02-24 KR KR1020170024753A patent/KR101826265B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004020313A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Mazda Motor Corp | APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING NOx |
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Legal Events
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
R401 | Registration of restoration |