KR101841209B1 - 매립전극을 구비한 양방향 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매립전극을 구비한 양방향 센서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 매립전극을 구비한 양방향 센서는, 제1전극층 및 제2전극층이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층과 공통 전극층이 분리층을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 구성된 센싱스택과; 상기 센싱스택의 측면들 중 제1측면의 일측에 구비되어 상기 제1전극층과 전기적으로 연결되는 제1전극단자와; 상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면의 타측에 구비되어 상기 제2전극층과 전기적으로 연결되며 상기 제1전극단자와는 이격되는 제2전극단자와; 상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면과 대향하는 제2측면의 일측에 구비되어 상기 공통전극층과 전기적으로 연결되는 공통전극단자와; 상기 제1측면 또는 상기 제2측면과 모서리를 공유하는 제3측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제1전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제1센싱면과; 상기 제3측면과 대향하는 제4측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제2전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제2센싱면을 구비한다.

Description

매립전극을 구비한 양방향 센서{Bidirectional sensor having buried electrode}
본 발명은 매립전극을 구비한 양방향 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 센싱면적을 자유롭게 조절 할 수 있고 센서의 센싱능력을 향상시킬 수 있는 매립전극을 구비한 양방향 센서에 관한 것이다.
일반적으로 가스나, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등을 센싱하기 위한 센서의 구조 및 제조방법이 개발되어 왔다.
이러한 센서는 대부분이 기판 상에 한 쌍의 센싱 전극패턴을 형성하고, 한쌍의 센싱 전극패턴에 감응물질을 도포한 센싱막을 형성하여 센서를 구성한다.
이러한 센서는 상기 센싱막에 가스나 기타 광이 접촉되면, 상기 센싱막의 전기전도도(또는 저항값)가 변화하게 되고, 상기 전기전도도의 변화를 측정함에 의해 센싱이 이루어지는 방식을 가진다.
이러한 센서의 대부분은 실리콘 기판을 이용한 박막형성 등의 반도체 공정 을 이용하여 제조되거나 알루미나 기판 등을 이용한 후막형성 공정을 이용하여 제조되고 있어 그 제조비용이 비싸고, 공정이 복잡하다는 단점이 있으며, 센싱전극의 단락이나 단선에 의한 불량 또는 박리에 의한 불량이 많다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-1389971(2014.04.22.)의 매립형 전극을 구비한 센서가 개발된 바 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1389971(2014.04.22.)에서 개시하는 종래의 매립형 전극을 구비한 센서는 다양한 형태를 제시하고는 있지만, 궁극적으로는 센싱스택의 일측면에 센싱면을 형성하여 센서를 구성하는 방식을 취하고 있다. 그러나 이 경우 하나의 센싱면을 가져 표준가스와 측정가스를 동시에 측정하면서 비교하고자 하는 경우 등에 있어 불편이 존재하여 왔다.
또한 센싱면적을 늘리고자 하는 경우에도 제한이 센싱스택의 사이즈를 더 크게 만들어야 하는 등 센싱면의 확장에 문제점이 있으며 센싱능력의 향상면에 있어서도 제한이 많다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1389971(2014.04.22.)
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 매립전극을 구비한 양방향 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조비용이 적고, 제조공정이 단순하면서도 미세패턴의 형성이 가능한 매립전극을 구비한 양방향 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정밀한 센싱이 가능하고, 센싱면적의 확대가 가능하고 센싱능력을 향상시킬 수 있는 매립전극을 구비한 양방향 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 센싱전극의 길이나 폭의 조절, 사이즈 조절 등이 자유로운 매립전극을 구비한 양방향 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매립전극을 구비한 양방향 센서를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 매립전극을 구비한 양방향 센서는, 제1전극층 및 제2전극층이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층과 공통 전극층이 분리층을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 구성된 센싱스택과; 상기 센싱스택의 측면들 중 제1측면의 일측에 구비되어 상기 제1전극층과 전기적으로 연결되는 제1전극단자와; 상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면의 타측에 구비되어 상기 제2전극층과 전기적으로 연결되며 상기 제1전극단자와는 이격되는 제2전극단자와; 상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면과 대향하는 제2측면의 일측에 구비되어 상기 공통전극층과 전기적으로 연결되는 공통전극단자와; 상기 제1측면 또는 상기 제2측면과 모서리를 공유하는 제3측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제1전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제1센싱면과; 상기 제3측면과 대향하는 제4측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제2전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제2센싱면을 구비한다.
상기 공통전극단자, 상기 제1전극단자 및 상기 제1센싱면을 구비하는 제1센서와; 상기 공통전극단자, 상기 제2전극단자 및 상기 제2센싱면을 구비하는 제2센서를 구비할 수 있다.
상기 제1전극층은 상기 제1측면의 일측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2전극층은 상기 제1측면의 타측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 공통전극층은 상기 제2측면으로는 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다.
상기 공통전극층은 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층과 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층되고, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층은 서로 중첩되지 않도록 적층될 수 있다.
상기 센싱스택의 각 측면은 두께방향으로 절단되거나 연마되어 편평을 이룬 상태에서 전극단자 또는 센싱면이 형성될 수 있다.
상기 공통전극층은, 제1공통전극층과 제2공통전극층이 서로 이격되어 형성되고, 상기 제1공통전극층은 상기 제1전극층과 적어도 일부가 중첩되도록 형성되고, 상기 제2공통전극층은 상기 제2전극층과 적어도 일부가 중첩되도록 형성되며, 상기 공통전극단자는, 상기 센싱스택의 제2측면의 일측에 구비되어 상기 제1공통전극층과 전기적으로 연결되는 제1공통전극단자와, 상기 센싱스택의 제2측면의 타측에 구비되어 상기 제2공통전극층과 전기적으로 연결되는 제2공통전극단자를 구비할 수 있다.
상기 제1공통전극층은 상기 제2측면의 일측으로 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2공통전극층은 상기 제2측면의 타측으로 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제1전극층은 상기 제1측면의 일측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2전극층은 상기 제1측면의 타측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스나, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하다. 또한 분리층의 두께를 조절함에 의해 센싱전극들 사이의 간격을 미세하게 할 수 있고, 센싱전극들로 기능하는 전극층의 폭이나 길이의 조절이 용이하고, 제조공정이 단순하며, 제조비용을 적게 할 수 있다. 그리고, 센싱전극들이 센싱스택의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생되지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있다. 또한 상기 전극층의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 여러개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱감도를 높이는 기존의 멀티플렉서 방식의 센서가 필요없이 하나의 센싱스택을 이용한 하나의 센서 또는 복수의 센서들로 대응가능한 장점이 있다. 그리고, 종래의 센서들의 경우에는 실리콘 등의 기판 상에 전극이 형성되는 구조로, 전극의 길이나 센싱면을 늘리거나 줄이는 것이 불가능하나, 본 발명의 경우는 매립형 전극을 가지므로, 센싱전극들의 폭이나 길이의 조절이 용이하고 센싱면의 사이즈조절이 용이하다.
종래의 일측면을 센싱면으로 사용하는 센서에 비하여 양측면을 센싱면으로 사용하므로, 센싱면적을 향상시킬 수 있고, 동시에 2가지 이상의 가스 등에 대한 센싱이 가능하여 센싱능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고,
도 2는 도 1의 센싱스택의 완성상태 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 센서의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고,
도 5는 도 4의 센싱스택의 완성상태 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 센서의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고,
도 8은 도 7의 센싱스택의 완성상태 사시도이고,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 센서의 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서의 제조공정순서도들이다, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고, 도 2는 도 1의 센싱스택의 완성상태 사시도이고, 도 3은 도 2에 전극단자를 형성하여 구성한 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 센서의 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 센서(300a)는 센싱스택(100a), 공통전극단자(230), 제1전극단자(220a), 제2전극단자(220b)를 구비한다.
상기 센싱스택(100a)은 제1전극층(120a) 및 제2전극층(120b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층(120)과 공통 전극층(130)이 분리층(110)을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 형성된다.
상기 센싱스택(100a)은 도 1에 도시된 공정순서에 의해 형성된다.
우선 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 분리층(110)을 형성한다. 상기 분리층(110)은 세라믹이나 수지 등의 절연성 재질이나 압전성 재질, 반도체성 재질 등 센서의 기능이나 감지대상에 따라 그 재질이 달라질 수 있다.
다음으로 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 분리층(110) 상에 분리 전극층(120)을 형성한다. 상기 분리전극층(120)에는 제1전극층(120a) 및 제2전극층(120b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되게 된다.
상기 제1전극층(120a)은 상기 센싱스택(100a)의 제1측면(S1)의 일측(도면상에서 좌측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택의 제1측면(S1)의 타측(도면상에서 우측) 및 제2측면(S2)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(120b)은 상기 센싱스택(100a)의 제1측면(S1)의 타측(도면상에서 우측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택의 제1측면(S1)의 일측(도면상에서 좌측) 및 제2측면(S2)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제1측면(S1)과 상기 제2측면(S2)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
상기 제1측면 및 상기 제2측면을 제외한 측면들 중 적어도 두개의 측면들(S3,S4)이 센싱면으로 사용되기 때문에, 센싱면으로 사용하고자 하는 측면에 상기 제1전극층(120a) 또는 제2전극층(120b)이 노출되지 않은 경우는 후속공정에서 절단이나 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 것이 가능하기 때문에 상기 제1전극층(120a) 또는 제2전극층(120b)은 센싱면으로 사용되는 측면으로 반드시 노출될 필요는 없다.
상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)은 백금, 은, 금, 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
추가적으로 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 형성될 수 있고, 상기 제2전극층(120b)은 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100a)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 할 수 있다. 즉 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않고, 상기 제2전극층(120b)은 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100a)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않도록 할 수 있다.
다음으로 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 분리전극층(120) 상에 분리층(110) 및 공통전극층(130)이 순차적으로 적층 형성된다. 상기 분리전극층(120) 상에 형성되는 분리층(110)은 도 1의 (a)에서 형성되는 분리층(110)과 동일재질로 형성되므로, 동일한 부호 및 명칭으로 표현하였다.
상기 공통전극층(130)은 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)과 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층되고, 상기 제1전극층(120a)과 상기 제2전극층(120b)은 서로 중첩되지 않도록 적층되게 된다.
상기 공통전극층(130)은 제2측면으로는 노출되고 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되는 점을 제외하고는 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)과 재질이나 형성방법이 동일할 수 있다.
상기 제1측면 및 상기 제2측면을 제외한 측면들 중 적어도 두개의 측면들(S3,S4)이 센싱면으로 사용되기 때문에, 센싱면으로 사용하고자 하는 측면에 상기 공통전극층(130)이 노출되지 않은 경우는 후속공정에서 절단이나 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 것이 가능하기 때문에 상기 공통전극층(130)은 센싱면으로 사용되는 측면으로 반드시 노출될 필요는 없다.
상기 공통전극층(130)은 백금, 은, 금, 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
추가적으로 상기 공통전극층(130)은 상기 제2측면(S2)과 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분과 이의 인접부분, 및 상기 제2측면(S2)과 상기 센싱스택(100a)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분과 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 할 수 있다. 즉 상기 공통전극층(130)은 상기 제2측면(S2)과 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않고, 상기 제2측면(S2)과 상기 센싱스택(100a)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않도록 할 수 있다.
그리고 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)의 과정을 반복적으로 수행하여 분리층(110), 분리전극층(120), 분리층(110), 공통전극층(130)의 순차적 적층구조가 반복적으로 배열되는 구조를 가지는 센싱스택(100a)을 형성하게 된다. 상기 센싱스택(100a)의 최상부는 분리층(110)으로 둘러싸이도록 최상부에 형성된 공통전극층(130)의 상부에 분리층(110)이 추가로 형성될 수 있다.
상기 센싱스택(100a)은 필요에 따라 분리층(110)들 사이에 형성되는 분리전극층(120) 및 상기 공통전극층(130)의 개수나 두께는 다양하게 조절하는 것이 가능하다.
상기 센싱스택(100a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 분리층(110)들이 동일재질로 형성되는 경우, 하나의 분리층(110)의 내부에 분리전극층(120)들 및 공통전극층(130)들이 각각 교대로 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현될 수 있다. 그리고, 상기 센싱스택(100a)의 측면들 중, 제1측면(S1), 제2측면(S2) 및 상기 센싱면으로 사용되는 측면(S3,S4)을 제외한 나머지 부분은 분리층(110)으로 둘러싸이는 구조를 가질 수 있다.
여기서 상기 제1전극층(120a)은 길이방향을 기준으로 제2측면으로는 노출되지 않고 제1측면의 일측으로는 노출되도록 형성되어, 센서의 제1센싱전극으로 사용되기 위한 것이며, 상기 제2전극층(120b)은 길이방향을 기준으로 제2측면으로는 노출되지 않고 제1측면의 타측으로는 노출되도록 형성되어, 센서의 제2센싱전극으로 사용되기 위한 것이며, 상기 공통전극층(130)은 길이방향을 기준으로 제1측면으로는 노출되지 않고 제2측면으로는 노출되도록 형성되어 센서의 공통 센싱전극으로 사용되기 위한 것이다.
이후 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센싱스택(100a)의 제1측면(S1)의 일측에 상기 제1전극층(120a)을 전기적으로 서로 연결하는 제1전극단자(220a)를 형성하고, 제1측면(S1)의 타측에 상기 제2전극층(120b)을 전기적으로 서로 연결하는 제2전극단자(220b)를 형성한다. 그리고 상기 센싱스택(100a)의 제2측면(S2)에 상기 공통전극층(130)을 전기적으로 서로 연결하는 공통전극단자(230)를 형성한다.
상기 제1전극단자(220a), 상기 제2전극단자(220b) 및 상기 공통전극단자(230)는 센서(300a)의 외부연결을 위한 단자로서 기능한다.
이후 필요에 따라 상기 센싱스택(100a)을 상부에서 하부방향으로 절단하는 커팅공정이나 연마공정을 통해 상기 센싱스택(100a)의 전극단자와 연결되지 않는 측면들인 제3측면(S3) 및 제4측면에 센싱면을 형성하는 공정이 추가될 수 있다. 여기서 상기 제1전극층(120a), 상기 제2전극층(120b) 및 상기 공통전극층(130)이 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3) 및 상기 제4측면(S4)로 노출되어 있는 경우에는 별도의 센싱면 형성공정이 필요하지 않을 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 커팅공정 또는 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 공정이 필요하게 된다.
그리고, 상기 커팅공정이나 연마공정은 상기 제1측면(S1) 또는 상기 제2측면(S4)에 전극단자들(220a,220b,230)을 형성하고자 할 때, 상기 공통전극층(130), 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)의 각각의 측면으로의 노출정도가 다를 수 있기 때문에 이를 정리하기 위해 필요할 수 있다. 그리고 센싱면으로 선택된 측면에서 상기 공통전극층(130), 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)의 노출정도가 다를 수 있기 때문에 이를 정리하기 위해 필요할 수 있다.
상기 커팅이나 연마공정은 상기 센서의 센싱전극의 폭이나 길이 조절을 위해서도 수행될 수 있다.
상기 커팅공정이나 연마공정을 하게 되면, 커팅면이나 연마면에 커팅이나 연마 부산물이 남아있을 수 있다. 이러한 부산물을 제거하기 위해 상기 커팅면이나 연마면에 대한 에칭공정이나 세정공정 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다.
본 발명에서는 상기 센싱스택(100a)의 상기 제1측면(S1) 및 상기 제2측면(S2)을 제외한 나머지 측면들 중 적어도 두 개의 측면(S3,S4)을 센싱면으로 사용하거나, 상기 센싱스택(100a)을 상부에서 하부방향으로 자른 적어도 두개의 양단면(측면)을 센싱면으로 사용하게 된다.
상기 센싱면에는 상기 제1전극층(120a), 상기 제2전극층(120b), 상기 공통전측층(130)이 노출되게 된다. 정확하게는 상기 센싱스택(100a)의 제3측면(S3)에 형성되는 제1센싱면에는 상기 제1전극층(120a) 및 상기 공통전극층(130)의 측면이 노출되고, 상기 센싱스택(100a)의 제4측면(S4)에 형성되는 제2센싱면에는 상기 제2전극층(120b) 및 상기 공통전극층(130)의 측면이 노출되게 된다. 상기 제3측면(S3)과 상기 제4측면(S4)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
그리고 상기 센싱면에 센싱하고자 하는 물질에 대응되는 감응물질을 도포하고 필요에 따라 히터(히팅패턴)를 더 형성하여 센서를 구성할 수 있다.
센서로 동작하도록 하기 위해 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 센싱하고자 하는 물질에 대응하는 다양한 종류의 감응물질이 도포될 수 있다. 예를 들어, 수소감지를 위한 센서로 사용되는 경우에 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 수소감응물질, 가령 백금촉매가 도포될 수 있다. 이 경우 백금촉매의 도포를 용이하게 하기 위해 산화아연막을 먼저 형성 한 후에 상기 백금 촉매를 도포할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서(300a)는 하나의 센싱스택(100a)에 대하여 적어도 2개의 센서로 기능하는 양방향 센서가 가능하게 된다.
즉 제1전극단자(220a), 공통전극단자(230) 및 제3측면(S3)의 제1센싱면을 구비하는 제1센서와, 제2전극단자(220b), 공통전극단자(230) 및 제4측면(S4)의 제2센싱면을 구비하는 제2센서를 구비하는 양방향 센서 구조를 가지게 된다.
이에 따라, 제1센서와 제2센서 사이를 격벽으로 막은 상태에서 제1센서에서는 표준가스(또는 기준가스)를 센싱하고, 제2센서에서는 측정대상 가스를 센싱하도록 하여 비교 측정하는 것이 가능해진다. 또한 제1센서와 제2센서가 두종류 이상의 측정가스들을 각각 독립적으로 센싱하는 것이 가능해지게 된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 센서(300a)는 센싱전극을 구성하는 전극층(120,130)이 센싱스택(100a)의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선 등의 불량이 발생될 여지가 없어 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 전극층(120,130)의 개수나 두께 또는 이들 사이의 간격을 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 종래의 여러개의 센서를 병렬 또는 직렬 연결하는 등의 복잡한 절차 없이 하나의 센싱스택(100a)을 이용하여 센싱감도를 높이는 것이 가능하다. 그리고, 센싱면적의 조절이 가능하고, 센싱능력을 향상시키는 것이 가능하다. 또한 하나의 센싱스택에 대하여 적어도 2개의 독립된 센서로 기능할 수 있어 센싱능력을 향상시킬 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서의 제조공정순서도들이다, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고, 도 5는 도 4의 센싱스택의 완성상태 사시도이고, 도 6은 도 5에 전극단자를 형성하여 구성한 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 센서(300b)의 사시도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 센서(300b)는 센싱스택(100b), 공통전극단자(230), 제1전극단자(220a), 제2전극단자(220b)를 구비한다.
상기 센싱스택(100b)은 제1전극층(120a) 및 제2전극층(120b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층(120)과 공통 전극층(130)이 분리층(110)을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 형성된다.
상기 센싱스택(100b)은 도 4에 도시된 공정순서에 의해 도 5에 도시된 바와 같은 구조로 형성된다.
상기 센싱스택(100b)은 본 발명의 제1실시예의 센싱스택(100a)과 비교하는 경우에, 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100b)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 형성되고, 제2전극층(120b) 또한 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100b)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 구성된다는 점을 제외하고는 본 발명의 제1실시예의 경우와 동일한 구성을 가진다.
이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 센서(300b)는 상기 센싱스택(100b)의 제1측면(S1)의 일측에 상기 제1전극층(120a)을 전기적으로 서로 연결하는 제1전극단자(220a)가 형성되고, 상기 제1측면(S1)의 타측에 상기 제2전극층(120b)을 전기적으로 서로 연결하는 제2전극단자(220b)가 형성되고, 상기 센싱스택(100b)의 제2측면(S2)에 상기 공통전극층(130)을 전기적으로 서로 연결하는 공통전극단자(230)가 형성된 구조를 가진다.
상기 제1전극단자(220a), 상기 제2전극단자(220b) 및 상기 공통전극단자(230)는 센서(300b)의 외부연결을 위한 단자로서 기능한다.
본 발명에서는 상기 센싱스택(100b)의 상기 제1측면(S1) 및 상기 제2측면(S2)을 제외한 나머지 측면들 중 적어도 두 개의 측면(S3,S4)을 센싱면으로 사용하거나, 상기 센싱스택(100b)을 상부에서 하부방향으로 자른 적어도 두개의 양단면(측면)을 센싱면으로 사용하게 된다.
따라서, 커팅공정을 통해 단면을 형성함에 의해 센싱면을 형성할 수도 있고, 연마공정을 통해 상기 센싱스택(100b)의 측면을 센싱면으로 사용하는 것이 가능하다.
상기 센싱면에는 상기 제1전극층(120a), 상기 제2전극층(120b), 상기 공통전측층(130)이 노출되게 된다. 정확하게는 상기 센싱스택(100b)의 제3측면(S3)에 형성되는 제1센싱면에는 상기 제1전극층(120a) 및 상기 공통전극층(130)의 측면이 노출되고, 상기 센싱스택(100b)의 제4측면(S4)에 형성되는 제2센싱면에는 상기 제2전극층(120b) 및 상기 공통전극층(130)의 측면이 노출되게 된다. 상기 제3측면(S3)과 상기 제4측면(S4)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
상기 센싱면에 센싱하고자 하는 물질에 대응되는 감응물질을 도포하고 필요에 따라 히터(히팅패턴)를 더 형성하여 센서를 구성할 수 있다.
센서로 동작하도록 하기 위해 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 센싱하고자 하는 물질에 대응하는 다양한 종류의 감응물질이 도포될 수 있다. 예를 들어, 수소감지를 위한 센서로 사용되는 경우에 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 수소감응물질, 가령 백금촉매가 도포될 수 있다. 이 경우 백금촉매의 도포를 용이하게 하기 위해 산화아연막을 먼저 형성 한 후에 상기 백금 촉매를 도포할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 센서(300b)는 하나의 센싱스택(100b)에 대하여 적어도 2개의 센서로 기능하는 양방향 센서가 가능하게 된다
즉 제1전극단자(220a), 공통전극단자(230) 및 제3측면(S3)의 제1센싱면을 구비하는 제1센서와, 제2전극단자(220b), 공통전극단자(230) 및 제4측면(S4)의 제2센싱면을 구비하는 제2센서를 구비하는 양방향 센서 구조를 가지게 된다.
이에 따라, 제1센서와 제2센서 사이를 격벽으로 막은 상태에서 제1센서에서는 표준가스(또는 기준가스)를 센싱하고, 제2센서에서는 측정대상 가스를 센싱하도록 하여 비교 측정하는 것이 가능해진다. 또한 제1센서와 제2센서가 두종류 이상의 측정가스들을 각각 독립적으로 센싱하는 것이 가능해지게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 양방향 센서(300b)는 센싱전극을 구성하는 전극층(120,130)이 센싱스택(100b)의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선 등의 불량이 발생될 여지가 없어 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 전극층(120,130)의 개수나 두께 또는 이들 사이의 간격을 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 종래의 여러개의 센서를 병렬 또는 직렬 연결하는 등의 복잡한 절차 없이 하나의 센싱스택(100b)을 이용하여 센싱감도를 높이는 것이 가능하다. 그리고, 센싱면적의 조절이 가능하고, 센싱능력을 향상시키는 것이 가능하다. 또한 하나의 센싱스택에 대하여 적어도 2개의 독립된 센서로 기능할 수 있어 센싱능력을 향상시킬 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서의 제조공정순서도들이다, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 매립전극을 가지는 양방향 센서를 구성하는 센싱스택의 제조공정을 순서대로 나타낸 제조공정 사시도이고, 도 8은 도 7의 센싱스택의 완성상태 사시도이고, 도 9는 도 8에 전극단자를 형성하여 구성한 본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 센서(300c)의 사시도이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 센서(300c)는 센싱스택(100c), 제1공통전극단자(230a), 제2공통전극단자(230b), 제1전극단자(220a), 제2전극단자(220b)를 구비한다.
상기 센싱스택(100a)은 제1전극층(120a) 및 제2전극층(120b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층(120)과 공통 전극층(130)이 분리층(110)을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 형성된다.
상기 센싱스택(100a)은 도 7에 도시된 공정순서에 의해 형성된다.
우선 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 분리층(110)을 형성한다. 상기 분리층(110)은 세라믹이나 수지 등의 절연성 재질이나 압전성 재질, 반도체성 재질 등 센서의 기능이나 감지대상에 따라 그 재질이 달라질 수 있다.
다음으로 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 분리층(110) 상에 분리 전극층(120)을 형성한다. 상기 분리전극층(120)에는 제1전극층(120a) 및 제2전극층(120b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되게 된다.
상기 제1전극층(120a)은 상기 센싱스택(100c)의 제1측면(S1)의 일측(도면상에서 좌측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택의 제1측면(S1)의 타측(도면상에서 우측) 및 제2측면(S2)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(120b)은 상기 센싱스택(100c)의 제1측면(S1)의 타측(도면상에서 우측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택의 제1측면(S1)의 일측(도면상에서 좌측) 및 제2측면(S2)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제1측면(S1)과 상기 제2측면(S2)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
상기 제1측면 및 상기 제2측면을 제외한 측면들 중 적어도 두개의 측면들(S3,S4)이 센싱면으로 사용되기 때문에, 센싱면으로 사용하고자 하는 측면에 상기 제1전극층(120a) 또는 제2전극층(120b)이 노출되지 않은 경우는 후속공정에서 절단이나 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 것이 가능하기 때문에 상기 제1전극층(120a) 또는 제2전극층(120b)은 센싱면으로 사용되는 측면으로 반드시 노출될 필요는 없다.
상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)은 백금, 은, 금, 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
추가적으로 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 형성될 수 있고, 상기 제2전극층(120b)은 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 할 수 있다. 즉 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않고, 상기 제2전극층(120b)은 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않도록 할 수 있다.
물론 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1전극층(120a)은 상기 제1측면(S1)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 형성될 수 있고, 상기 제2전극층(120b)은 상기 제1측면(S1)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 할 수 있다.
다음으로 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 분리전극층(120) 상에 분리층(110) 및 공통전극층(130)이 순차적으로 적층 형성된다. 상기 분리전극층(120) 상에 형성되는 분리층(110)은 도 1의 (a)에서 형성되는 분리층(110)과 동일재질로 형성되므로, 동일한 부호 및 명칭으로 표현하였다.
상기 공통전극층(130)에는 제1공통전극층(130a) 및 제2공통전극층(130b)이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되게 된다.
상기 제1공통전극층(130a)은 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 일측(도면상에서 좌측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 타측(도면상에서 우측) 및 제1측면(S1)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제2공통전극층(130b)은 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 타측(도면상에서 우측)으로는 노출되고, 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 일측(도면상에서 좌측) 및 제1측면(S1)으로는 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 제1측면(S1)과 상기 제2측면(S2)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
상기 제1측면 및 상기 제2측면을 제외한 측면들 중 적어도 두개의 측면들(S3,S4)이 센싱면으로 사용되기 때문에, 센싱면으로 사용하고자 하는 측면에 상기 제1공통전극층(130a) 또는 제2공통전극층(130b)이 노출되지 않은 경우는 후속공정에서 절단이나 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 것이 가능하기 때문에 상기 제1공통전극층(130a) 또는 제2공통전극층(130b)은 센싱면으로 사용되는 측면으로 반드시 노출될 필요는 없다.
상기 제1공통전극층(130a) 및 상기 제2공통전극층(130b)은 백금, 은, 금, 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
추가적으로 상기 제1공통전극층(130a)은 도 1의 공통전극층(130)의 경우와 같이 상기 제2측면(S2)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 형성될 수 있고, 상기 제2공통전극층(130b)은 도 1의 공통전극층(130)의 경우와 같이, 상기 제2측면(S2)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분 및 이의 인접부분으로 노출되지 않도록 할 수 있다. 즉 상기 제1공통전극층(130a)은 상기 제2측면(S2)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않고, 상기 제2공통전극층(130b)은 상기 제2측면(S2)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분에 형성되지 않도록 할 수 있다.
물론 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1공통전극층(130a)은 상기 제2측면(S2)의 일측과 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 형성될 수 있고, 상기 제2공통전극층(130b)은 상기 제2측면(S2)의 타측과 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)이 공유하는 모서리 부분으로 노출되도록 할 수 있다.
상기 제1공통전극층(130a)은 상기 제1전극층(120a)과 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층되고, 상기 제2공통전극층(130b)과 상기 제2전극층(120b) 또한 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층되게 된다. 여기서 상기 제1공통전극층(130a)과 상기 제2전극층(120b)과는 서로 중첩되지 않도록 적층되고, 상기 제2공통전극층(130b)과 상기 제1전극층(120a) 또한 서로 중첩되지 않도록 적층되게 된다.
상기 제1공통전극층(130a) 및 상기 제2공통전극층(130b)는 제2측면으로는 노출되고 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되는 점을 제외하고는 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b)과 재질이나 형성방법이 동일할 수 있다.
상기 제1측면 및 상기 제2측면을 제외한 측면들 중 적어도 두개의 측면들(S3,S4)이 센싱면으로 사용되기 때문에, 센싱면으로 사용하고자 하는 측면에 상기 공통전극층(130)이 노출되지 않은 경우는 후속공정에서 절단이나 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 것이 가능하기 때문에 상기 제1공통전극층(130a) 및 상기 제2공통전극층(130b)은 센싱면으로 사용되는 측면으로 반드시 노출될 필요는 없다.
상기 제1공통전극층(130a) 및 상기 제2공통전극층(130b)은 백금, 은, 금, 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
그리고 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 도 7의 (a) 및 도 1의 (b)의 과정을 반복적으로 수행하여 분리층(110), 분리전극층(120), 분리층(110), 공통전극층(130)의 순차적 적층구조가 반복적으로 배열되는 구조를 가지는 센싱스택(100c)을 형성하게 된다. 상기 센싱스택(100c)의 최상부는 분리층(110)으로 둘러싸이도록 최상부에 형성된 공통전극층(130)의 상부에 분리층(110)이 추가로 형성될 수 있다.
상기 센싱스택(100c)은 필요에 따라 분리층(110)들 사이에 형성되는 분리전극층(120) 및 상기 공통전극층(130)의 개수나 두께는 다양하게 조절하는 것이 가능하다.
상기 센싱스택(100c)은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 분리층(110)들이 동일재질로 형성되는 경우, 하나의 분리층(110)의 내부에 분리전극층(120)들 및 공통전극층(130)들이 각각 교대로 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현될 수 있다. 그리고, 상기 센싱스택(100c)의 측면들 중, 제1측면(S1), 제2측면(S2) 및 상기 센싱면으로 사용되는 측면(S3,S4)을 제외한 나머지 부분은 분리층(110)으로 둘러싸이는 구조를 가질 수 있다.
여기서 상기 제1전극층(120a)은 길이방향을 기준으로 제2측면으로는 노출되지 않고 제1측면의 일측으로는 노출되도록 형성되어, 센서의 제1센싱전극으로 사용되기 위한 것이며, 상기 제2전극층(120b)은 길이방향을 기준으로 제2측면으로는 노출되지 않고 제1측면의 타측으로는 노출되도록 형성되어, 센서의 제2센싱전극으로 사용되기 위한 것이다. 또한, 상기 제1공통전극층(130a)은 길이방향을 기준으로 제1측면으로는 노출되지 않고 제2측면의 일측으로는 노출되도록 형성되어 센서의 제1공통 센싱전극으로 사용되기 위한 것이고, 상기 제2공통전극층(130b)은 길이방향을 기준으로 제1측면으로는 노출되지 않고 제2측면의 타측으로는 노출되도록 형성되어 센서의 제2공통 센싱전극으로 사용되기 위한 것이다.
이후 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 센싱스택(100c)의 제1측면(S1)의 일측에 상기 제1전극층(120a)을 전기적으로 서로 연결하는 제1전극단자(220a)를 형성하고, 제1측면(S1)의 타측에 상기 제2전극층(120b)을 전기적으로 서로 연결하는 제2전극단자(220b)를 형성한다. 그리고 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 일측에 상기 제1공통전극층(130a)을 전기적으로 서로 연결하는 제1공통전극단자(230a)를 형성하고, 상기 센싱스택(100c)의 제2측면(S2)의 타측에 상기 제2공통전극층(130b)을 전기적으로 서로 연결하는 제2공통전극단자(230b)를 형성하게 된다.
상기 제1전극단자(220a), 상기 제2전극단자(220b) 및 상기 제1공통전극단자(230a) 및 상기 제2공통전극단자(230b)는 센서(300c)의 외부연결을 위한 단자로서 기능한다.
이후 필요에 따라 상기 센싱스택(100c)을 상부에서 하부방향으로 절단하는 커팅공정이나 상기 센싱스택(100c)의 전극단자와 연결되지 않는 측면들인 제3측면(S3) 및 제4측면에 센싱면을 형성하는 공정이 추가될 수 있다. 여기서 상기 제1전극층(120a), 상기 제2전극층(120b) 및 상기 공통전극층(130)이 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3) 및 상기 제4측면(S4)로 노출되어 있는 경우에는 별도의 센싱면 형성공정이 필요하지 않을 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 커팅공정 또는 연마공정을 통해 센싱면을 형성하는 공정이 추가될 수 있다.
그리고, 상기 커팅공정이나 연마공정은 상기 제1측면(S1) 또는 상기 제2측면(S4)에 전극단자들(220a,220b,230a,230b)을 형성하고자 할 때, 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b), 제1공통전극층(130a)과 제2공통전극층(130b)의 각각의 측면으로의 노출정도가 다를 수 있기 때문에 이를 정리하기 위해 필요할 수 있다. 그리고 센싱면으로 선택된 측면에서 제1전극층(120a) 및 상기 제2전극층(120b), 제1공통전극층(130a)과 제2공통전극층(130b)의 노출정도가 다를 수 있기 때문에 이를 정리하기 위해 필요할 수 있다.
상기 커팅이나 연마공정은 상기 센서의 센싱전극의 폭이나 길이 조절을 위해서도 수행될 수 있다.
상기 커팅공정이나 연마공정을 하게 되면, 커팅면이나 연마면에 커팅이나 연마 부산물이 남아있을 수 있다. 이러한 부산물을 제거하기 위해 상기 커팅면이나 연마면에 대한 에칭공정이나 세정공정 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다.
본 발명에서는 상기 센싱스택(100c)의 상기 제1측면(S1) 및 상기 제2측면(S2)을 제외한 나머지 측면들 중 적어도 두 개의 측면(S3,S4)을 센싱면으로 사용하거나, 상기 센싱스택(100c)을 상부에서 하부방향으로 자른 적어도 두개의 양단면(측면)을 센싱면으로 사용하게 된다.
상기 센싱면에는 상기 제1전극층(120a), 상기 제2전극층(120b), 상기 제1공통전극층(130a) 및 제2공통전측층(130b)이 노출되게 된다. 정확하게는 상기 센싱스택(100c)의 제3측면(S3)에 형성되는 제1센싱면에는 상기 제1전극층(120a) 및 상기 제1공통전극층(130a)의 측면이 노출되고, 상기 센싱스택(100c)의 제4측면(S4)에 형성되는 제2센싱면에는 상기 제2전극층(120b) 및 상기 제2공통전극층(130b)의 측면이 노출되게 된다. 상기 제3측면(S3)과 상기 제4측면(S4)은 서로 대향하는 측면일 수 있다.
상기 센싱면에 센싱하고자 하는 물질에 대응되는 감응물질을 도포하고 필요에 따라 히터(히팅패턴)를 더 형성하여 센서를 구성할 수 있다.
센서로 동작하도록 하기 위해 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 센싱하고자 하는 물질에 대응하는 다양한 종류의 감응물질이 도포될 수 있다. 예를 들어, 수소감지를 위한 센서로 사용되는 경우에 상기 제1센싱면 및 제2센싱면에는 수소감응물질, 가령 백금촉매가 도포될 수 있다. 이 경우 백금촉매의 도포를 용이하게 하기 위해 산화아연막을 먼저 형성 한 후에 상기 백금 촉매를 도포할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 센서(300c)는 하나의 센싱스택(100c)에 대하여 적어도 2개의 센서로 기능하는 양방향 센서가 가능하게 된다.
즉 제1전극단자(220a), 제1공통전극단자(230a) 및 제3측면(S3)의 제1센싱면을 구비하는 제1센서와, 제2전극단자(220b), 제2공통전극단자(230b) 및 제4측면(S4)의 제2센싱면을 구비하는 제2센서를 구비하는 양방향 센서 구조를 가지게 된다.
이에 따라, 제1센서와 제2센서 사이를 격벽으로 막은 상태에서 제1센서에서는 표준가스(또는 기준가스)를 센싱하고, 제2센서에서는 측정대상 가스를 센싱하도록 하여 비교 측정하는 것이 가능해진다. 또한 제1센서와 제2센서가 두종류 이상의 측정가스들을 각각 독립적으로 센싱하는 것이 가능해지게 된다.
본 발명의 제3실시예에 따른 양방향 센서(300c)는 센싱전극을 구성하는 전극층(120,130)이 센싱스택(100c)의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선 등의 불량이 발생될 여지가 없어 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 전극층(120,130)의 개수나 두께 또는 이들 사이의 간격을 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 종래의 여러개의 센서를 병렬 또는 직렬 연결하는 등의 복잡한 절차 없이 하나의 센싱스택(100c)을 이용하여 센싱감도를 높이는 것이 가능하다. 그리고, 센싱면적의 조절이 가능하고, 센싱능력을 향상시키는 것이 가능하다. 또한 하나의 센싱스택에 대하여 적어도 2개의 독립된 센서로 기능할 수 있어 센싱능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 각 실시예들에서 상기 센싱스택(100a,100b,100c)은 원형 또는 다각형의 단면구조를 가질 수 있다. 이 경우 전극층의 개수를 필요한 만큼 늘리고, 센싱면의 개수를 늘리게 되면, 다양한 개수의 독립된 센서가 가능한 장점이 있다. 상기 센싱스택(100a,100b,100c)이 원형 단면구조를 가지는 경우에는 각 측면(S1,S2,S3,S4)은 외주면에서 서로 이격된 면을 의미할 수 있다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
100a,100b,100c : 센싱스택 120 : 분리전극층
120a : 제1전극층 120b : 제2전극층
130 : 공통전극층 130a : 제1공통전극층
130b: 제2공통전극층 125,135 : 전극층
220a,220b,230,230a,230b : 전극단자 110 : 분리층
1S1,S2,S3,S4 : 측면

Claims (7)

  1. 매립전극을 구비한 양방향 센서에 있어서:
    제1전극층 및 제2전극층이 서로 이격되어 하나의 층에 형성되는 분리 전극층과 공통 전극층이 분리층을 개재하여 두께방향으로 적층 매립되어 구성된 센싱스택과;
    상기 센싱스택의 측면들 중 제1측면의 일측에 구비되어 상기 제1전극층과 전기적으로 연결되는 제1전극단자와;
    상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면의 타측에 구비되어 상기 제2전극층과 전기적으로 연결되며 상기 제1전극단자와는 이격되는 제2전극단자와;
    상기 센싱스택의 측면들 중 상기 제1측면과 대향하는 제2측면의 일측에 구비되어 상기 공통전극층과 전기적으로 연결되는 공통전극단자와;
    상기 제1측면 또는 상기 제2측면과 모서리를 공유하는 제3측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제1전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제1센싱면과;
    상기 제3측면과 대향하는 제4측면에서 상기 공통전극층 및 상기 제2전극층의 측면이 노출되어 형성되는 제2센싱면을 구비하여,
    상기 공통전극단자, 상기 제1전극단자 및 상기 제1센싱면으로 제1센서를 구성하고, 상기 공통전극단자, 상기 제2전극단자 및 상기 제2센싱면으로 제2센서를 구성하여, 하나의 센싱스택에 복수의 독립된 센서들이 형성된 구조를 가짐을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전극층은 상기 제1측면의 일측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2전극층은 상기 제1측면의 타측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 공통전극층은 상기 제2측면으로는 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성됨을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 공통전극층은 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층과 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층되고, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층은 서로 중첩되지 않도록 적층됨을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 센싱스택의 각 측면은 두께방향으로 절단되거나 연마되어 편평을 이룬 상태에서 전극단자 또는 센싱면이 형성됨을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통전극층은, 제1공통전극층과 제2공통전극층이 서로 이격되어 형성되고, 상기 제1공통전극층은 상기 제1전극층과 적어도 일부가 중첩되도록 형성되고, 상기 제2공통전극층은 상기 제2전극층과 적어도 일부가 중첩되도록 형성되며,
    상기 공통전극단자는, 상기 센싱스택의 제2측면의 일측에 구비되어 상기 제1공통전극층과 전기적으로 연결되는 제1공통전극단자와, 상기 센싱스택의 제2측면의 타측에 구비되어 상기 제2공통전극층과 전기적으로 연결되는 제2공통전극단자를 구비하여,
    상기 제1전극단자, 상기 제1공통전극단자 및 상기 제1센싱면으로 상기 제1센서를 구성하고, 상기 제2전극단자, 상기 제2공통전극단자 및 상기 제2센싱면으로 상기 제2센서를 구성함을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1공통전극층은 상기 제2측면의 일측으로 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2공통전극층은 상기 제2측면의 타측으로 노출되고 상기 제1측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제1전극층은 상기 제1측면의 일측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성되고, 상기 제2전극층은 상기 제1측면의 타측으로 노출되고 상기 제2측면으로는 노출되지 않도록 형성됨을 특징으로 하는 매립전극을 구비한 양방향 센서.
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