KR102465281B1 - Gas sensor - Google Patents

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KR102465281B1
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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판의 일면 상에 형성된 히터; 상기 히터와 이격되어 상기 기판의 일면 상에 형성된 감지 전극; 및 적어도 일부가 상기 히터 및 감지 전극을 덮도록 형성된 감지층을 포함하는 가스 센서를 제시한다.The present invention is a substrate; a heater formed on one surface of the substrate; a sensing electrode spaced apart from the heater and formed on one surface of the substrate; and a sensing layer, at least a portion of which is formed to cover the heater and the sensing electrode.

Description

가스 센서{Gas sensor}gas sensor

본 발명은 가스 센서에 관한 것으로, 특히 반도체식 가스 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a semiconductor type gas sensor.

최근의 생활 환경오염 및 건강에 대한 관심의 증가로 각종 환경 유해가스의 감지에 대한 필요성이 크게 증가하고 있다. 독성 가스와 폭발성 가스 검지의 수요에 의해 계속된 발전을 이루어온 유해성 가스 센서는 오늘날에는 건강 관리, 생활환경 모니터링, 산업 안전, 가전과 스마트 홈, 국방과 테러 등에 대한 인간 삶의 질 향상 등의 요구로 많은 수요가 발생하고 있다. 따라서, 가스 센서는 재해 없는 사회 구현을 위한 수단이 될 것이며, 이에 따라 환경 유해 가스의 보다 정확한 측정과 제어가 요구되고 있다.With the recent increase in environmental pollution and health concerns, the need for detection of various environmental harmful gases is greatly increased. Toxic gas sensors, which have been continuously developed due to the demand for detection of toxic and explosive gases, are now required to improve the quality of human life for health care, living environment monitoring, industrial safety, home appliances and smart homes, national defense and terrorism. There is a lot of demand for it. Therefore, the gas sensor will be a means for realizing a disaster-free society, and accordingly, more accurate measurement and control of environmental harmful gases is required.

가스 센서는 형태, 구조 및 재료에 따라 반도체식 가스 센서, 고체 전해질식 가스 센서, 접촉 연소식 가스 센서 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서 반도체식 가스 센서는 저농도에서 출력의 변화가 커서 감도가 좋고 내구성이 양호한 장점이 있다. 반도체식 가스 센서는 대체로 100℃∼500℃에서 동작되기 때문에 저항의 변화를 감지하기 위한 감지 전극과, 감지 전극 상에 도포된 감지 물질과, 감지 물질의 온도를 높이기 위한 히터(발열체)를 포함하여 구성된다. 이러한 반도체식 가스 센서는 히터를 이용하여 가열할 때 감지 물질에 가스가 흡착되면 흡착된 가스에 의해 감지 전극과 감지 물질 사이의 전기적 특성 변화가 발생되고, 이를 측정한다.The gas sensor may be classified into a semiconductor type gas sensor, a solid electrolyte type gas sensor, a catalytic combustion gas sensor, and the like according to a shape, structure, and material. Among them, the semiconductor-type gas sensor has a large output change at a low concentration, and has good sensitivity and good durability. Since the semiconductor-type gas sensor is generally operated at 100°C to 500°C, it includes a sensing electrode to detect a change in resistance, a sensing material applied on the sensing electrode, and a heater (heating element) to increase the temperature of the sensing material. is composed When the semiconductor gas sensor is heated using a heater, when gas is adsorbed to the sensing material, a change in electrical characteristics between the sensing electrode and the sensing material is generated by the adsorbed gas, and this is measured.

그런데, 반도체식 가스 센서는 예를 들어 금속 산화물 반도체를 감지 물질로 이용하는 경우 동작 온도가 250℃∼400℃로 비교적 높기 때문에 반복적인 동작에 따른 열충격으로 인하여 감지 물질이 탈리되는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 반도체식 가스 센서는 동작 온도가 높기 때문에 인접한 부품에 열을 전달할 수 있다. 예를 들어, 반도체식 가스 센서가 인쇄회로기판(PCB) 등에 실장될 수 있는데, 가스 센서의 열이 인쇄회로기판에 전달되어 인쇄회로기판 또는 인쇄회로기판에 실장되어 반도체식 가스 센서에 인접한 부품이 열에 의해 영향을 받을 수 있다. 즉, 반도체식 가스 센서로부터 전달된 열에 의해 부품이 손상되거나, 부품이 정상 동작하지 않는 등의 문제가 발생될 수 있다.However, since the semiconductor gas sensor has a relatively high operating temperature of 250°C to 400°C when, for example, a metal oxide semiconductor is used as a sensing material, a phenomenon in which the sensing material is detached due to thermal shock according to repeated operation may occur. In addition, since the semiconductor gas sensor has a high operating temperature, heat can be transferred to adjacent components. For example, the semiconductor gas sensor may be mounted on a printed circuit board (PCB), etc., the heat of the gas sensor is transferred to the printed circuit board and mounted on the printed circuit board or printed circuit board, so that the parts adjacent to the semiconductor gas sensor are may be affected by heat. That is, a problem such as damage to a component or a malfunction of the component may occur due to the heat transferred from the semiconductor gas sensor.

한편, 종래의 일반적인 가스 센서들은 감지 전극과 PCB 실장을 위한 외부 전극을 와이어 본딩(wire bonding)을 이용하여 연결시킨다. 이러한 종래의 가스 센서의 예가 한국공개특허 제2004-0016605호에 제시되어 있다. 즉, 와이어 본딩 방식은 패키지에 다이 본딩(Die bonding)에 의해 소자를 고정시키고 와이어 본딩에 의하여 조립하거나, 와이어 본딩 후 다이 본딩 접착제를 열적으로 약화시켜 접착력을 없게하여 와이어의 장력에 의해 칩이 공중에 띄워지게 한다. 그런데, 이러한 와이어 본딩 방식은 외부 충격에 약하고, 대량 생산하기 어려운 단점이 있다.On the other hand, conventional general gas sensors connect a sensing electrode and an external electrode for PCB mounting using wire bonding. An example of such a conventional gas sensor is presented in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0016605. That is, in the wire bonding method, the device is fixed to the package by die bonding and assembled by wire bonding, or the die bonding adhesive is thermally weakened after wire bonding to lose the adhesive force, so that the chip is airborne by the tension of the wire. to float on However, this wire bonding method is weak against external impact and has disadvantages in that it is difficult to mass-produce it.

한국공개특허 제2004-0016605호Korean Patent Publication No. 2004-0016605

본 발명은 내충격성을 향상시킬 수 있고, 대량 생산이 가능한 가스 센서를 제공한다.The present invention can improve impact resistance and provides a gas sensor capable of mass production.

본 발명은 외부에 열적인 영향을 적게 미칠 수 있는 가스 센서를 제공한다.The present invention provides a gas sensor that can have a low thermal effect on the outside.

본 발명의 일 양태에 따른 가스 센서는 기판; 상기 기판의 일면 상에 형성된 히터; 상기 히터와 이격되어 상기 기판의 일면 상에 형성된 감지 전극; 및 적어도 일부가 상기 히터 및 감지 전극을 덮도록 형성된 감지층을 포함한다.A gas sensor according to an aspect of the present invention includes a substrate; a heater formed on one surface of the substrate; a sensing electrode spaced apart from the heater and formed on one surface of the substrate; and a sensing layer, at least a portion of which is formed to cover the heater and the sensing electrode.

상기 기판 내에 마련된 복수의 기공을 포함한다.and a plurality of pores provided in the substrate.

상기 복수의 기공은 상기 기판 내의 적어도 일 영역에서 사이즈가 다르거나 기공률이 다르다.The plurality of pores have different sizes or different porosity in at least one region in the substrate.

상기 히터 및 감지 전극 하측의 상기 기판 내에 마련된 개구를 더 포함한다.It further includes an opening provided in the substrate under the heater and the sensing electrode.

상기 히터 및 상기 감지 전극은 상기 기판의 일면 상에 접촉되어 수평 방향으로 이격되어 형성된다.The heater and the sensing electrode are formed to be in contact with one surface of the substrate and spaced apart in a horizontal direction.

상기 히터는 상기 감지 전극을 외측에서 감싸도록 형성된다.The heater is formed to surround the sensing electrode from the outside.

적어도 둘 이상의 상기 히터 및 적어도 둘 이상의 상기 감지 전극이 수평 방향으로 이격되어 형성된다.At least two or more of the heaters and at least two or more of the sensing electrodes are formed to be spaced apart from each other in a horizontal direction.

상기 기판의 측면에 형성되며 상기 히터 및 감지 전극과 각각 연결되는 연결 배선을 더 포함한다.It further includes a connection line formed on a side surface of the substrate and connected to the heater and the sensing electrode, respectively.

상기 기판은 측면 모서리가 모따기되고, 모따기된 영역에 상기 연결 배선이 형성된다.The side edge of the substrate is chamfered, and the connection wiring is formed in the chamfered area.

상기 히터, 감지 전극 및 감지층이 형성된 상기 기판의 일면 상에 상기 감지층의 적어도 일부가 노출되도록 형성된 패시베이션층을 더 포함한다.It further includes a passivation layer formed to expose at least a portion of the sensing layer on one surface of the substrate on which the heater, the sensing electrode, and the sensing layer are formed.

상기 기판을 덮도록 마련되며, 적어도 하나의 개구가 형성된 커버를 더 포함한다.A cover provided to cover the substrate and having at least one opening is further included.

본 발명의 실시 예들에 따른 가스 센서는 기판 상의 동일 평면 상에 히터 및 감지 전극이 형성되고, 그 상부에 감지층이 형성된다. 이렇게 히터, 감지 전극 및 감지층이 동일 평면 상에 형성됨으로써 가스 센서의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 히터와 수직 방향으로 이격되어 감지 전극이 형성되는 종래의 경우 가스 센서의 두께가 두꺼워질 수 있는데, 본 발명은 히터와 감지 전극이 동일 평면 상에 형성됨으로써 가스 센서의 두께를 줄일 수 있다.In the gas sensor according to embodiments of the present invention, a heater and a sensing electrode are formed on the same plane on a substrate, and a sensing layer is formed thereon. In this way, since the heater, the sensing electrode, and the sensing layer are formed on the same plane, the thickness of the gas sensor may be reduced. That is, in the conventional case in which the sensing electrode is vertically spaced apart from the heater, the thickness of the gas sensor may be increased. In the present invention, the thickness of the gas sensor may be reduced by forming the heater and the sensing electrode on the same plane.

또한, 본 발명은 기판이 복수의 기공을 갖는 다공성 구조로 형성됨으로써 히터의 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판이 다공성 구조로 형성됨으로써 기공이 히터을 열을 가두게 되어 열의 외부 방출을 방지할 수 있다. 물론, 기공이 히터이 열을 가두게 됨으로써 방열 특성을 향상시킬 수도 있다.In addition, according to the present invention, since the substrate is formed in a porous structure having a plurality of pores, it is possible to prevent the heat of the heater from being emitted to the outside. That is, since the substrate is formed in a porous structure, the pores trap heat in the heater, thereby preventing external emission of heat. Of course, the heat dissipation characteristics may be improved by the pore trapping the heat of the heater.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 결합 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 일부 투시 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 기판의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 가스 센서의 기판의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 센서의 평면도.1 is a combined perspective view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a partial perspective perspective view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are cross-sectional views of a substrate of a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a substrate of a gas sensor according to a modified example of an embodiment of the present invention.
7 is a plan view of a gas sensor according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided for complete disclosure.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 결합 사시도이고, 도 2는 분리 사시도이며, 도 3은 일부 투시 사시도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서의 기판의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 가스 센서의 기판의 단면도이다.1 is a combined perspective view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view, and FIG. 3 is a partial perspective view. 4 and 5 are cross-sectional views of a substrate of a gas sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate of a gas sensor according to a modified example of an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서(1000)는 기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 히터(200)와, 기판(100) 상에 형성되며 히터(200)와 이격되어 형성된 감지 전극(300)과, 기판(100) 상의 히터(200) 및 감지 전극(300) 상에 형성된 감지층(400)과, 기판(100) 상에 형성된 패시베이션층(500)과, 패시베이션층(500)을 덮도록 마련된 커버(600)를 포함할 수 있다. 또한, 기판(100)의 측면을 통해 히터(200) 및 감지 전극(300)과 연결되는 연결 배선(700)을 더 포함할 수 있다. 한편, 기판(100)의 하면에는 연결 전극(700)과 연결되며 인쇄회로기판(PCB) 등에 실장되는 실장 전극(미도시)이 더 형성될 수도 있다.1 to 3 , a gas sensor 1000 according to an embodiment of the present invention is formed on a substrate 100 , a heater 200 formed on the substrate 100 , and the substrate 100 , A sensing electrode 300 formed to be spaced apart from the heater 200 , a sensing layer 400 formed on the heater 200 and the sensing electrode 300 on the substrate 100 , and a passivation layer formed on the substrate 100 ( 500 ) and a cover 600 provided to cover the passivation layer 500 . In addition, a connection wire 700 connected to the heater 200 and the sensing electrode 300 through the side surface of the substrate 100 may be further included. Meanwhile, a mounting electrode (not shown) connected to the connection electrode 700 and mounted on a printed circuit board (PCB) or the like may be further formed on the lower surface of the substrate 100 .

1. 기판1. Substrate

기판(100)은 대략 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 기판(100)은 수평 방향으로 서로 직교하는 일 방향 및 타 방향(즉, X 방향 및 Y 방향)으로 각각 소정의 길이를 갖고 수직 방향(즉, Z 방향)으로 소정의 높이를 갖는 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 일 방향 및 타 방향의 길이는 서로 다를 수 있고, 동일할 수도 있다. 또한, 높이는 일 방향 및 타 방향의 길이 중 어느 하나보다 작을 수 있다. 물론, 기판(100)은 높이가 일 방향 및 타 방향의 길이보다 길 수 있다. 한편, 기판(100)은 육면체의 측면의 두면이 만나는 모서리가 제거되어 모따기될 수 있다. 즉, 기판(100)은 두 측면이 직각을 이루지 않고, 두 측면 사이에 소정의 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 이렇게 모따기된 기판(100)의 모서리 부분에는 도전 물질을 이용하여 히터(200) 및 감지 전극(300)과 연결되는 연결 배선(700)이 형성될 수 있다.The substrate 100 may be provided in a substantially rectangular parallelepiped shape. That is, the substrate 100 is a rectangular parallelepiped shape having a predetermined length in one direction and another direction (ie, X direction and Y direction) perpendicular to each other in the horizontal direction, respectively, and a predetermined height in the vertical direction (ie, Z direction). can be provided as In this case, the lengths in one direction and the other direction may be different from each other or may be the same. In addition, the height may be smaller than any one of the length in one direction and the other direction. Of course, the height of the substrate 100 may be longer than the length in one direction and the other direction. On the other hand, the substrate 100 may be chamfered by removing the edge where the two surfaces of the side surfaces of the hexahedron meet. That is, the two side surfaces of the substrate 100 may not form a right angle and may be formed to have a predetermined inclination between the two side surfaces. A connection wire 700 connected to the heater 200 and the sensing electrode 300 may be formed on the edge of the chamfered substrate 100 using a conductive material.

이러한 기판(100)은 소정 두께를 갖는 적어도 하나의 세라믹 판을 이용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 저온 동시 소결 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic; LTCC)을 이용하여 제작될 수 있다. LTCC 물질은 Al2O3, SiO2, 유리 물질을 포함할 수 있다. LTCC를 이용하여 기판(100)을 제작하기 위해 예를 들어 Al2O3, 글래스 프릿 등을 포함하는 조성에 B2O3-SiO2계 유리, Al2O3-SiO2계 유리, 기타 세라믹 물질들을 혼합한 후 알코올류 등의 용매로 볼밀(Ball Mill)하여 원료 분말을 준비하는 과정과, 원료 분말과 유기 바인더(binder)를 첨가제로 톨루엔/알코올(toluene/alcohol)계 솔벤트(solvent)에 용해시켜 투입하고 소형 볼 밀(ball mill)로 밀링(milling) 및 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 과정과, 슬러리를 닥터 블레이드(Doctor blade) 등의 방법을 이용하여 원하는 두께의 판으로 제조하는 과정을 실시할 수 있다. 이렇게 제작된 소정 두께의 세라믹 판을 복수 적층한 후 소결하고 소정 사이즈로 절단하여 기판(100)을 제작할 수 있다.The substrate 100 may be manufactured using at least one ceramic plate having a predetermined thickness. For example, the substrate 100 may be manufactured using a low temperature co-fired ceramic (LTCC). The LTCC material may include Al 2 O 3 , SiO 2 , a glass material. In order to fabricate the substrate 100 using LTCC, for example, Al 2 O 3 , B 2 O 3 -SiO 2 glass, Al 2 O 3 -SiO 2 glass, other ceramics in a composition including a glass frit, etc. After mixing the materials, the raw material powder is prepared by ball milling with a solvent such as alcohol, and the raw material powder and the organic binder are added to a toluene/alcohol-based solvent as an additive. The process of preparing a slurry by dissolving it, milling and mixing with a small ball mill, and preparing the slurry into a plate of a desired thickness using a method such as a doctor blade process can be carried out. The substrate 100 may be manufactured by stacking a plurality of the thus-fabricated ceramic plates of a predetermined thickness, sintering them, and cutting them to a predetermined size.

또한, 기판(100)은 복수의 기공(pore)(110)를 포함하여 다공성 구조로 제작될 수 있다. 즉, 기판(100)은 복수의 기공이 분포된 다공성 구조로 제작될 수 있다. 이때, 기판(100)은 1㎚∼30㎛ 정도 크기의 기공이 복수 형성되어 20%∼80%의 기공률을 갖는 다공성 구조로 제작될 수 있다. 여기서, 기공의 직경일 수 있으며, 기공의 직경은 가장 먼 거리의 직경일 수 있다. 또한, 기공률은 소정 면적 또는 체적에 따른 기공의 갯수일 수 있다. 예를 들어, 기공률은 기판(100)의 1㎣의 기공의 갯수일 수 있다. 한편, 기판(100)은 공공률이 클수록 기공 사이의 거리가 짧아지고 기공의 크기가 클수록 기공 사이의 거리가 가까울 수 있다. 이렇게 기판(100)이 복수의 기공을 갖는 다공성 구조로 형성됨으로써 기판(100) 상의 히터(200)에서 발생된 열을 기공이 포획할 수 있고, 그에 따라 가스 센서 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기공이 히터(200)의 열을 가두는 역할을 할 수 있다. 그런데, 기공의 크기가 30㎛를 초과하거나 기공률이 80%를 초과하면 기판(100)의 형상 유지가 어렵거나, 기판(100)의 내구성 또는 내충격성을 저하시킬 수 있다. 또한, 기공의 크기가 1㎚ 미만이거나 기공률이 20% 미만일 경우 히터(200)의 열을 가두는 효과가 적을 수 있다. 따라서, 기판(100)의 내구성 또는 내충격성을 저하시키지 않으면서 열을 가두는 효과를 가질 수 있도록 소정의 크기의 기공이 소정의 기공률로 마련될 수 있다. 또한, 이러한 기공의 사이즈 및 기공률을 기판(100)의 크기 및 히터(200)에서 발생되는 열에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 기판(100)의 크기가 작거나 히터(200)에서 발생되는 열이 클수록 기공 사이즈가 크거나 기공률이 큰 것이 바람직하고, 이와 반대로 기판(100)의 크기가 크거나 히터(200)에서 발생되는 열이 작을수록 기공 사이즈가 작거나 기공률이 작을 수 있다. 즉, 기판(100)이 커질수록 열 분산 공간이 크므로 히터(200)의 발열량이 동일할 경우 기판(100)이 클수록 기공의 사이즈가 작거나 기공률이 작을 수 있다. 또한, 히터(200)의 발열량이 적을수록 동일한 기판(100) 사이즈에서 기공의 사이즈가 작거나 기공률이 작아도 충분한 열 가둠 효과를 얻을 수 있다.Also, the substrate 100 may have a porous structure including a plurality of pores 110 . That is, the substrate 100 may be manufactured in a porous structure in which a plurality of pores are distributed. At this time, the substrate 100 may be manufactured in a porous structure having a porosity of 20% to 80% by forming a plurality of pores having a size of about 1 nm to 30 μm. Here, it may be the diameter of the pore, and the diameter of the pore may be the diameter of the furthest distance. In addition, the porosity may be the number of pores according to a predetermined area or volume. For example, the porosity may be the number of pores of 1 mm 3 of the substrate 100 . Meanwhile, in the substrate 100 , the distance between the pores may be shorter as the porosity increases, and the distance between the pores may be shorter as the size of the pores increases. Since the substrate 100 is formed in a porous structure having a plurality of pores in this way, the pores can capture the heat generated by the heater 200 on the substrate 100, thereby preventing heat from being emitted to the outside of the gas sensor. can That is, the pores may serve to trap the heat of the heater 200 . However, when the size of the pores exceeds 30 μm or the porosity exceeds 80%, it may be difficult to maintain the shape of the substrate 100 , or durability or impact resistance of the substrate 100 may be reduced. In addition, when the size of the pores is less than 1 nm or the porosity is less than 20%, the effect of confining the heat of the heater 200 may be small. Accordingly, pores of a predetermined size may be provided with a predetermined porosity so as to have an effect of trapping heat without reducing durability or impact resistance of the substrate 100 . In addition, the size and porosity of these pores may vary depending on the size of the substrate 100 and heat generated by the heater 200 . For example, the smaller the size of the substrate 100 or the greater the heat generated by the heater 200, the larger the pore size or the higher the porosity is. On the contrary, the larger the size of the substrate 100 or the larger the heater 200 The smaller the heat generated in the , the smaller the pore size or the smaller the porosity. That is, the larger the substrate 100, the larger the heat dissipation space, so if the amount of heat generated by the heater 200 is the same, the larger the substrate 100, the smaller the size of pores or the smaller the porosity. In addition, as the amount of heat generated by the heater 200 is small, a sufficient thermal confinement effect can be obtained even if the size of the pores is small or the porosity is small in the same size of the substrate 100 .

한편, 기판(100)은 영역별로 다른 기공 사이즈를 갖거나 기공률을 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(100)의 수직 방향으로 중앙부는 기공률이 크거나 기공 사이즈가 크고, 그 상측 및 하측은 이보다는 작은 기공 사이즈나 적은 기공률을 가질 수 있다. 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 기판(100)의 하부 표면으로부터 20%의 두께 및 상부 표면으로부터 20%의 두께보다 그 사이의 60%의 두께가 기공 사이즈가 크게 형성될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 기판(100)의 하부 표면으로부터 20%의 두께 및 상부 표면으로부터 20%의 두께보다 그 사이의 60%의 두께가 기공률이 크게 형성될 수 있다. 수직 방향 중앙부의 기공률이 크거나 기공 사이즈가 크게 형성됨으로써 기판(100)의 중앙부에서 열을 가둘 수 있다. 이때, 기판(100)은 수평 방향으로 외측 부분이 중앙부보다 작은 기공 사이즈를 갖거나 적은 기공률을 가질 수 있다. 예를 들어, 수직 방향으로 중앙부 60%의 두께와 수평 방향으로 중앙부 60%의 길이가 수직 방향 및 수평 방향의 다른 영역보다 기공 사이즈가 크거나 기공률이 클 수 있다. 물론, 히터(200)와 접하는 기판(100)의 상측으로부터 하측으로 갈수록 기공률이 커지거나 기공 사이즈가 크게 형성될 수도 있다. 이와 반대로, 히터(200)와 접하는 기판(100)의 상측으로부터 하측으로 갈수록 기공률이 작아지거나 기공 사이즈가 작게 형성될 수도 있다. 이렇게 하측 방향 또는 상측 방향으로 갈수록 기공율 및 기공 사이즈를 다르게 함으로써 열 분포를 하측 또는 상측 방향으로 크게 할 수 있다. 물론, 기판(100)의 수직 방향으로 전체 영역에 고르게 기공률 또는 기공 사이즈를 가짐으로써 열을 기판(100) 내부에 고르게 분산시킬 수도 있다.Meanwhile, the substrate 100 may have a different pore size or porosity for each region. For example, the central portion of the substrate 100 in the vertical direction may have a large porosity or a large pore size, and upper and lower sides thereof may have a smaller pore size or a small porosity. For example, as shown in FIG. 4 , a pore size of 60% between the thickness of 20% from the lower surface and 20% of the thickness from the upper surface of the substrate 100 may be formed to be larger. In addition, as shown in FIG. 5 , a porosity of 60% between the thickness of 20% from the lower surface and 20% from the upper surface of the substrate 100 may be formed to have a greater porosity. Since the porosity of the central portion in the vertical direction is high or the pore size is formed to be large, heat may be confined in the central portion of the substrate 100 . In this case, the outer portion of the substrate 100 in the horizontal direction may have a smaller pore size than the central portion or may have a smaller porosity. For example, a thickness of 60% of the central portion in the vertical direction and a length of 60% of the central portion in the horizontal direction may have a larger pore size or a higher porosity than other regions in the vertical and horizontal directions. Of course, the porosity may increase or the pore size may be formed from the upper side to the lower side of the substrate 100 in contact with the heater 200 . Conversely, the porosity may decrease or the pore size may be formed to decrease from the upper side to the lower side of the substrate 100 in contact with the heater 200 . In this way, by varying the porosity and pore size in the lower or upper direction, the heat distribution can be increased in the lower or upper direction. Of course, heat may be evenly distributed in the substrate 100 by having the porosity or pore size uniformly over the entire area in the vertical direction of the substrate 100 .

또한, 기판(100)의 상부 표면에는 기공이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 히터(200) 및 감지 전극(300)이 형성되는 기판(100)의 상부 표면에는 기공이 형성되지 않을 수 있다. 기판(100)의 상부 표면에 기공이 형성되는 경우 히터(200) 및 감지 전극(300)의 형성이 용이하지 않을 수 있기 때문이다. 즉, 히터(200) 및 감지 전극(300)을 형성할 때 기공을 충진하면서 형성되는데, 기공의 크기에 따라 히터(200) 또는 감지 전극(300)이 단선되는 경우가 발생될 수 있다. 물론, 기판(100)의 표면에 기공이 형성된 상태에서 히터(200) 및 감지 전극(300)이 형성될 수도 있는데, 이 경우 히터(200) 및 감지 전극(300)의 두께는 기공의 크기보다 두꺼운 것이 바람직하다.Also, pores may not be formed on the upper surface of the substrate 100 . That is, pores may not be formed on the upper surface of the substrate 100 on which the heater 200 and the sensing electrode 300 are formed. This is because, when pores are formed on the upper surface of the substrate 100 , it may not be easy to form the heater 200 and the sensing electrode 300 . That is, when the heater 200 and the sensing electrode 300 are formed while filling the pores, the heater 200 or the sensing electrode 300 may be disconnected depending on the size of the pores. Of course, the heater 200 and the sensing electrode 300 may be formed in a state in which pores are formed on the surface of the substrate 100. In this case, the thickness of the heater 200 and the sensing electrode 300 is thicker than the size of the pores. it is preferable

한편, 기판(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 내부에 소정 크기의 개구(120)가 마련될 수 있다. 즉, 히터(200) 및 감지 전극(300) 하측의 기판(100) 내부에 소정 크기의 개구(120)가 마련될 수 있다. 이때, 개구(120)는 히터(200) 및 감지 전극(300)보다 넓은 폭으로 마련될 수 있다. 따라서, 히터(200) 및 감지 전극(300) 하측의 기판(100) 내부에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 이러한 공간은 대략 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(100)은 개구(120)의 상부 및 하부가 막힌 구조를 가질 수 있다. 즉, 기판(100) 내부의 공간 상부 및 평판형의 세라믹 플레이트가 마련됨으로써 기판(100) 내부의 공간이 내부에서 막힌 구조로 마련될 수 있다. 이렇게 기판(100) 내부에 공간이 마련됨으로써 히터(200)로부터 발생된 열이 공간에 머물게 된다. 따라서, 기판(100)이 복수의 기공만을 구비하는 경우에 비해 공간을 구비함으로써 열 가둠 효과를 크게 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the substrate 100 may have an opening 120 having a predetermined size therein as shown in FIG. 6 . That is, the opening 120 of a predetermined size may be provided in the substrate 100 under the heater 200 and the sensing electrode 300 . In this case, the opening 120 may be provided with a width wider than that of the heater 200 and the sensing electrode 300 . Accordingly, a predetermined space may be provided in the substrate 100 under the heater 200 and the sensing electrode 300 . This space may be formed in a substantially cylindrical shape. Also, the substrate 100 may have a structure in which upper and lower portions of the opening 120 are blocked. That is, the space inside the substrate 100 and the flat ceramic plate are provided so that the space inside the substrate 100 is blocked from the inside. By providing a space inside the substrate 100 in this way, the heat generated from the heater 200 stays in the space. Therefore, compared to the case in which the substrate 100 has only a plurality of pores, the thermal confinement effect can be greatly improved by providing a space.

2. 히터2. Heater

히터(200)는 가스 센서가 외부 온도에 영향을 받지 않도록 감지층(400)의 온도를 일정하기 유지시키는 역할을 한다. 즉, 히터(200)는 전원을 공급받아 발열하는 저항으로 구현될 수 있다. 히터(200)는 기판(100)의 두 모서리 부분으로부터 중앙부를 향해 연장 형성되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 히터(200)는 감지 전극(300)의 중앙부를 외측에서 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 히터(200)는 기판(100)의 모서리 부분에서 연결 배선(700)과 연결되는 연결부가 마련되고 연결부로부터 기판(100)의 중앙부로 연장되어 감지 전극(300)을 외측에서 감싸도록 형성될 수 있다. 이러한 히터(200)는 도전성 물질로 형성할 수 있는데, 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), TiN, 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 등의 금속 물질 또는 금속 물질의 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 히터(200)는 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)과 같은 금속 물질의 접착력(adhesion)을 증가시키는 물질 및 금속 물질을 사용하여 이중층으로 구현할 수도 있다. 한편, 히터(200)는 도전성 페이스트를 이용한 인쇄, CVD, PVD, 도금 등의 다양한 방법으로 형성할 수 있다.The heater 200 serves to constantly maintain the temperature of the sensing layer 400 so that the gas sensor is not affected by external temperature. That is, the heater 200 may be implemented as a resistor that receives power and generates heat. The heater 200 may be formed to extend from two corner portions of the substrate 100 toward the central portion. In addition, the heater 200 may be formed in a shape surrounding the central portion of the sensing electrode 300 from the outside. For example, the heater 200 is provided with a connection portion connected to the connection wiring 700 at the edge portion of the substrate 100 , and extends from the connection portion to the central portion of the substrate 100 to surround the sensing electrode 300 from the outside. can be formed. The heater 200 may be formed of a conductive material, for example, gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), molybdenum (Mo), silver (Ag), TiN, tungsten (W), ruthenium. It may be formed using a metal material such as (Ru) or iridium (Ir) or a mixture of metal materials. In addition, the heater 200 may be implemented as a double layer using a metal material and a material that increases adhesion of a metal material such as chromium (Cr) or titanium (Ti). Meanwhile, the heater 200 may be formed by various methods such as printing using a conductive paste, CVD, PVD, plating, and the like.

3. 감지 전극3. Sensing electrode

감지 전극(300)은 감지층(400)과 접촉하여 감지층(400)의 전기적 특성 변화를 감지한다. 이러한 감지 전극(300)은 기판(100)의 두 모서리 부분으로부터 중앙부를 향해 연장 형성되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 히터(200) 및 감지 전극(300)은 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 감지 전극(300)는 기판(100)의 모서리 부분에서 연결 배선(700)과 연결되는 연결부가 마련되고 연결부로부터 기판(100)의 중앙부로 연장되어 히터(200)의 내측에 마련될 수 있다. 즉, 감지 전극(300)은 히터(200)의 연결부가 형성되지 않은 두 모서리 부분에 연결부가 형성되고, 그로부터 연장되어 히터(200)의 내측으로 형성될 수 있다. 이때, 히터(200)의 내측에 형성되는 부분은 소정의 굴곡을 갖도록 형성될 수 있다. 감지 전극(300)이 소정의 굴곡을 갖도록 형성됨으로써 감지층(400)과 접촉되는 면적을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 감지층(400)의 전기적 특성 변화의 감지 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 감지 전극(300)은 히터(200)의 내측에서 이격되어 적어도 둘 이상 마련될 수 있다. 즉, 제 1 감지 전극(310)이 기판(100)의 일측 모서리로부터 히터(200)의 내측으로 연장 형성되며, 제 2 감지 전극(320)이 기판(100)의 타측 모서리로부터 히터(200)의 내측으로 연장 형성될 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 감지 전극(310, 320)은 히터(200)의 내측에서 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 또한, 히터(200)의 내측에 형성된 감지 전극(300)은 대략 'F'자 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 감지 전극(300)은 수평 방향으로 돌출된 적어도 둘 이상의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 전극(300)은 기판(100) 상에 일 방향으로 형성된 제 1 부분과, 그로부터 일 방향과 직교하는 타 방향으로 형성된 제 2 부분을 포함하며, 제 2 부분이 적어도 둘 이상 형성될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 감지 전극(310, 320)은 서로의 돌출 부분이 끼워지도록 형성될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 감지 전극(310, 320)의 제 2 부분이 서로 엇갈리게 형성될 수 있다. The sensing electrode 300 is in contact with the sensing layer 400 to sense a change in electrical characteristics of the sensing layer 400 . The sensing electrode 300 may be formed to extend from two corner portions of the substrate 100 toward the central portion. That is, the heater 200 and the sensing electrode 300 may be formed on the same plane. For example, the sensing electrode 300 is provided with a connection portion connected to the connection wiring 700 at the edge portion of the substrate 100 , and extends from the connection portion to the central portion of the substrate 100 to be provided inside the heater 200 . can That is, the sensing electrode 300 may be formed inside the heater 200 by having connecting portions formed at two corners where the connecting portions of the heater 200 are not formed, and extending therefrom. In this case, the portion formed inside the heater 200 may be formed to have a predetermined curve. Since the sensing electrode 300 is formed to have a predetermined curve, an area in contact with the sensing layer 400 may be increased, and accordingly, the sensing ability of the sensing layer 400 to detect changes in electrical characteristics may be improved. In addition, at least two sensing electrodes 300 may be provided to be spaced apart from the inside of the heater 200 . That is, the first sensing electrode 310 is formed to extend from one edge of the substrate 100 to the inside of the heater 200 , and the second sensing electrode 320 is formed from the other edge of the substrate 100 to the heater 200 . It may be formed to extend inwardly. In this case, the first and second sensing electrodes 310 and 320 may be provided to be spaced apart from each other by a predetermined distance inside the heater 200 . In addition, the sensing electrode 300 formed inside the heater 200 may be formed in an approximately 'F' shape. That is, the sensing electrode 300 may include at least two or more regions protruding in the horizontal direction. For example, the sensing electrode 300 includes a first portion formed on the substrate 100 in one direction and a second portion formed in another direction orthogonal to the one direction therefrom, and at least two second portions are formed therefrom. can be Also, the first and second sensing electrodes 310 and 320 may be formed so that protruding portions of each other are fitted. That is, the second portions of the first and second sensing electrodes 310 and 320 may be formed to cross each other.

이러한 감지 전극(300)은 도전성 물질로 형성할 수 있는데, 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), TiN, 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 등의 금속 물질 또는 금속 물질의 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 감지 전극(300)은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)과 같은 금속 물질의 접착력(adhesion)을 증가시키는 물질 및 금속 물질을 사용하여 이중층으로 구현할 수도 있다. 이때, 감지 전극(300)은 히터(200)와 동일 물질로 형성될 수 있다. 또한, 감지 전극(300)은 히터(200)와 동일 공정으로 형성할 수 있다. 즉, 동일 물질을 동일 공정으로 형성함으로써 히터(200)와 감지 전극(300)이 동시에 형성될 수 있고, 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 감지 전극(300)은 도전성 페이스트를 이용한 인쇄, CVD, PVD, 도금 등의 다양한 방법으로 형성할 수 있다.The sensing electrode 300 may be formed of a conductive material, for example, gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), molybdenum (Mo), silver (Ag), TiN, tungsten (W), It may be formed using a metal material such as ruthenium (Ru) or iridium (Ir) or a mixture of metal materials. In addition, the sensing electrode 300 may be implemented as a double layer using a metal material and a material that increases adhesion of a metal material such as chromium (Cr) or titanium (Ti). In this case, the sensing electrode 300 may be formed of the same material as the heater 200 . In addition, the sensing electrode 300 may be formed in the same process as the heater 200 . That is, by forming the same material by the same process, the heater 200 and the sensing electrode 300 may be simultaneously formed, and may be formed in different shapes. Meanwhile, the sensing electrode 300 may be formed by various methods such as printing using a conductive paste, CVD, PVD, and plating.

4. 감지층4. Sensing layer

감지층(400)은 감지하고자 하는 물질의 양에 따라 전기적 특성이 변화하는 물질을 이용한다. 즉, 감지층(400)은 일정한 온도로 가열된 상태에서 특정의 가스에 노출되면 저항이 변하는 산화주석 등의 세라믹 물질로 형성될 수 있다. 이러한 감지층(400)은 기판(100) 상에 형성되며, 감지 전극(300)의 적어도 일부를 덮도록 마련될 수 있다. 즉, 히터(200) 내측에 소정의 굴곡을 갖도록 형성된 감지 전극(300) 상에 감지층(400)이 형성될 수 있다. 물론, 본 발명은 히터(200) 및 감지 전극(300)이 동일 평면 상에 형성되므로 감지층(400)이 히터(200) 및 감지 전극(300)의 적어도 일부를 덮도록 마련될 수 있다. 히터(200) 및 감지 전극(300) 상에 형성되는 감지층(400)은 감지 전극(300)을 외측에서 감싸는 히터(200)의 라운드한 형상으로 형성된 부분을 덮도록 그 외측까지 연장 형성될 수 있다. 한편, 감지층(400)은 절연체와 도전체의 혼합 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지층(400)은 SnO2, ZnO, Fe2O3, WO3, TiO2 중 선택된 적어도 어느 하나의 모물질에 Pt, Pd, Ag, Ni와 같은 촉매를 혼합한 물질을 포함할 수 있다. 한편, 감지층(400)는 감지 물질이 포함된 페이스트를 인쇄 또는 도포하여 형성할 수 있다.The sensing layer 400 uses a material whose electrical characteristics change according to the amount of the material to be sensed. That is, the sensing layer 400 may be formed of a ceramic material such as tin oxide whose resistance changes when exposed to a specific gas while being heated to a constant temperature. The sensing layer 400 is formed on the substrate 100 and may be provided to cover at least a portion of the sensing electrode 300 . That is, the sensing layer 400 may be formed on the sensing electrode 300 formed to have a predetermined curve inside the heater 200 . Of course, in the present invention, since the heater 200 and the sensing electrode 300 are formed on the same plane, the sensing layer 400 may be provided to cover at least a portion of the heater 200 and the sensing electrode 300 . The sensing layer 400 formed on the heater 200 and the sensing electrode 300 may be formed to extend to the outside so as to cover a portion formed in a round shape of the heater 200 surrounding the sensing electrode 300 from the outside. have. Meanwhile, the sensing layer 400 may include a mixed material of an insulator and a conductor. For example, the sensing layer 400 includes a material in which a catalyst such as Pt, Pd, Ag, or Ni is mixed with at least one parent material selected from SnO 2 , ZnO, Fe 2 O 3 , WO 3 , and TiO 2 . can do. Meanwhile, the sensing layer 400 may be formed by printing or applying a paste containing a sensing material.

5. 패시베이션층5. Passivation layer

패시베이션층(500)은 히터(200), 감지 전극(300) 및 감지층(400)이 형성된 기판(100) 상에 형성된다. 즉, 패시베이션층(500)은 기판(100) 상에 형성된 히터(200, 감지 전극(300) 및 감지층(400)의 적어도 일부를 보호하기 위해 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 패시베이션층(500)은 감지층(400)의 적어도 일부가 노출되도록 하여 감지층(400)이 대기에 노출되도록 한다. 즉, 패시베이션층(500)이 감지층(400)을 완전히 덮을 경우 감지층(400)이 가스를 감지할 수 없으므로 감지층(400)의 적어도 일부가 노출되도록 하는 형상으로 형성된다. 또한, 패시베이션층(500)은 히터(200) 및 감지층(400)의 연결부가 각각 노출되도록 형성될 수 있다. 즉, 패시베이션층(500)은 중앙부가 개방되어 감지층(400)의 적어도 일부를 노출시키고 가장자리 네 영역이 개방되어 히터(200) 및 감지 전극(300)의 연결부를 노출시키는 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(500)은 중앙부에 개구(510)가 형성되어 감지층(400)의 적어도 일부를 노출시키고, 네 모서리 부분에 절개부(520)가 형성되어 히터(200) 및 감지 전극(300)의 연결부를 노출시킬 수 있다. 이러한 패시베이션층(500)은 글래스 물질로 형성될 수 있다. 또한, 패시베이션층(500)은 Al2O3로 형성될 수 있다. 이때, 패시베이션층(500)은 기판(100)을 이루는 물질과 동일 물질로 형성될 수도 있다. 즉, 패시베이션층은 LTCC 물질을 이용하여 형성할 수도 있다.The passivation layer 500 is formed on the substrate 100 on which the heater 200 , the sensing electrode 300 , and the sensing layer 400 are formed. That is, the passivation layer 500 may be formed on the substrate 100 to protect at least a portion of the heater 200 , the sensing electrode 300 , and the sensing layer 400 formed on the substrate 100 . Reference numeral 500 exposes at least a portion of the sensing layer 400 so that the sensing layer 400 is exposed to the atmosphere, that is, when the passivation layer 500 completely covers the sensing layer 400 , the sensing layer 400 Since this gas cannot be sensed, at least a portion of the sensing layer 400 is exposed so that the passivation layer 500 is formed so that the connection portions of the heater 200 and the sensing layer 400 are exposed, respectively That is, the passivation layer 500 is provided in a shape in which the central portion is opened to expose at least a portion of the sensing layer 400 , and four edge regions are opened to expose the connection portion of the heater 200 and the sensing electrode 300 . For example, in the passivation layer 500 , an opening 510 is formed in the central portion to expose at least a portion of the sensing layer 400 , and cutouts 520 are formed in four corner portions to form the heater 200 . ) and the connection portion of the sensing electrode 300. The passivation layer 500 may be formed of a glass material. In addition, the passivation layer 500 may be formed of Al 2 O 3 . The passivation layer 500 may be formed of the same material as that of the substrate 100. That is, the passivation layer may be formed using an LTCC material.

6. 커버6. Cover

커버(600)는 기판(100)의 상부를 덮도록 마련될 수 있다. 즉, 커버(600)는 히터(200), 감지 전극(300), 감지층(400) 및 패시베이션층(500)이 형성된 기판(100)의 상면을 덮도록 마련될 수 있다. 또한, 커버(600)는 기판(100)의 측면에 접촉되어 마련될 수 있다. 이를 위해, 커버(600)는 기판(100)의 상면에 대응되는 평면부와 기판(100)의 측면에 대응되는 수직 연장부를 포함하여 내부에 소정의 공간이 마련된 박스 형태로 마련될 수 있다. 따라서, 기판(100)을 덮도록 커버(600)가 마련되며, 그에 따라 커버(600) 내측에 기판(100)이 수용될 수 있다. 이때, 커버(600)는 내측으로 기판(100)이 수용되고, 기판(100)이 수용된 후 기판(100)이 이탈하지 않을 정도의 크기로 마련될 수 있다. 또한, 커버(600)는 기판(100)의 상면과 대면하는 수평부에 적어도 하나의 개구가 형성될 수 있다. 즉, 커버(600)를 통해 커버(600) 내측으로 가스가 유입될 수 있도록 커버(600)의 일면에는 적어도 하나의 개구가 형성될 수 있다. 이러한 커버(600)는 금속 물질로 형성될 수 있는데, 예를 들어 스테인레스 스틸로 형성될 수 있다. 한편, 커버(600)의 내면에는 절연체가 코팅될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)의 측면과 접촉되는 커버(600)의 수직 연장부 내측에는 절연체가 코팅될 수 있다. 바람직하게는 기판(100)의 모서리 부분에 형성되는 연결 배선(700)에 대면하는 커버(600)의 내측 모서리 영역에 절연체가 코팅될 수 있다.The cover 600 may be provided to cover an upper portion of the substrate 100 . That is, the cover 600 may be provided to cover the upper surface of the substrate 100 on which the heater 200 , the sensing electrode 300 , the sensing layer 400 , and the passivation layer 500 are formed. In addition, the cover 600 may be provided in contact with the side surface of the substrate 100 . To this end, the cover 600 may be provided in the form of a box having a predetermined space therein, including a flat portion corresponding to the upper surface of the substrate 100 and a vertical extension portion corresponding to the side surface of the substrate 100 . Accordingly, the cover 600 is provided to cover the substrate 100 , and accordingly, the substrate 100 may be accommodated inside the cover 600 . In this case, the cover 600 may be provided with a size such that the substrate 100 is accommodated inside, and the substrate 100 does not separate after the substrate 100 is accommodated. In addition, at least one opening may be formed in the cover 600 in a horizontal portion facing the upper surface of the substrate 100 . That is, at least one opening may be formed in one surface of the cover 600 so that gas can be introduced into the cover 600 through the cover 600 . The cover 600 may be formed of a metal material, for example, may be formed of stainless steel. Meanwhile, an insulator may be coated on the inner surface of the cover 600 . For example, an insulator may be coated on the inside of the vertical extension of the cover 600 in contact with the side surface of the substrate 100 . Preferably, an insulator may be coated on the inner edge region of the cover 600 facing the connection wiring 700 formed on the edge portion of the substrate 100 .

7. 연결 배선7. Connection wiring

연결 배선(700)는 외부의 전원을 히터(200) 및 감지 전극(300)에 공급하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 연결 배선(700)은 기판(100)의 측면에 형성될 수 있다. 즉, 연결 배선(700)은 기판(100) 상면의 연결부와 기판(100) 하면의 실장 전극(800) 사이를 연결하도록 마련되며, 이를 위해 기판(100)의 측면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결 배선(700)은 기판(100)의 측면 모서리 부분에 형성될 수 있고, 연결 배선(700)을 형성하기 위해 기판(100)의 측면 모서리 부분은 모따기될 수 있다. 이러한 연결 배선(700)은 도전 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 도전 물질이 포함된 페이스트를 도포하여 연결 전극(700)을 형성할 수 있다. 물론, 연결 전극(700)은 CVD, PVD, 도금 등의 다양한 방법으로 형성할 수도 있다. 한편, 연결 배선(700)은 기판(100)의 내부에 형성될 수도 있다. 즉, 연결 배선(700)은 기판(100)의 소정 영역에 관통홀이 형성되고 관통홀을 도전 물질로 매립하여 형성할 수도 있다.The connection wiring 700 may be provided to supply external power to the heater 200 and the sensing electrode 300 . The connection wiring 700 may be formed on the side surface of the substrate 100 . That is, the connection wiring 700 is provided to connect the connection portion on the upper surface of the substrate 100 and the mounting electrode 800 on the lower surface of the substrate 100 , and for this purpose, may be formed on the side surface of the substrate 100 . For example, the connection wiring 700 may be formed on a side edge portion of the substrate 100 , and the side edge portion of the substrate 100 may be chamfered to form the connection wiring 700 . The connection wiring 700 may be formed using a conductive material, and the connection electrode 700 may be formed by applying a paste containing the conductive material. Of course, the connection electrode 700 may be formed by various methods such as CVD, PVD, plating, and the like. Meanwhile, the connection wiring 700 may be formed inside the substrate 100 . That is, the connection wiring 700 may be formed by forming a through hole in a predetermined region of the substrate 100 and filling the through hole with a conductive material.

한편, 기판(100)의 하면에 실장 전극(미도시)이 더 형성될 수 있다. 즉, 히터(200), 감지 전극(300) 등이 형성된 기판(100)의 일면, 즉 상면과 대향되는 타면, 즉 하면에 실장 전극이 형성될 수 있다. 이러한 실장 전극은 연결 배선(700)과 연결되며 인쇄회로기판(PCB) 등에 실장될 수 있다. 이러한 실장 전극은 기판(100) 상면에 형성된 히터(200) 및 감지 전극(300)의 연결부에 대응되어 기판(100)의 하면에 형성될 수 있다. 즉, 기판(100) 하면의 모서리 부위에 실장 전극(800)이 형성될 수 있다. 실장 전극은 도전 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 도전 물질이 포함된 페이스트를 도포하여 형성할 수 있다. 물론, 실장 전극은 CVD, PVD, 도금 등의 다양한 방법으로 형성할 수도 있다. Meanwhile, a mounting electrode (not shown) may be further formed on the lower surface of the substrate 100 . That is, the mounting electrode may be formed on one surface of the substrate 100 on which the heater 200 , the sensing electrode 300 , and the like are formed, that is, the other surface opposite to the upper surface, that is, the lower surface. These mounting electrodes are connected to the connection wiring 700 and may be mounted on a printed circuit board (PCB) or the like. The mounting electrode may be formed on the lower surface of the substrate 100 to correspond to the connection portion of the heater 200 and the sensing electrode 300 formed on the upper surface of the substrate 100 . That is, the mounting electrode 800 may be formed in a corner portion of the lower surface of the substrate 100 . The mounting electrode may be formed using a conductive material, and may be formed by applying a paste containing the conductive material. Of course, the mounting electrode may be formed by various methods such as CVD, PVD, and plating.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 센서는 기판(100) 상의 동일 평면 상에 히터(200) 및 감지 전극(300)이 형성되고, 그 상부에 감지층(400)이 형성된다. 이렇게 히터(200), 감지 전극(300) 및 감지층(400)이 동일 평면 상에 형성됨으로써 가스 센서의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 히터(200)와 이격되어 감지 전극(300)이 형성됨으로써 가스 센서의 두께가 두꺼워질 수 있는데, 본 발명은 히터(200)와 감지 전극(300)이 동일 평면 상에 형성됨으로써 가스 센서의 두께를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 기판(100)이 복수의 기공을 갖는 다공성 구조로 형성됨으로써 히터(200)의 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판(100)이 다공성 구조로 형성됨으로써 기공이 히터(200)을 열을 가두게 되어 열의 외부 방출을 방지할 수 있다. 물론, 기공이 히터(200)이 열을 가두게 됨으로써 방열 특성을 향상시킬 수도 있다.As described above, in the gas sensor according to an embodiment of the present invention, the heater 200 and the sensing electrode 300 are formed on the same plane on the substrate 100 , and the sensing layer 400 is formed thereon. In this way, since the heater 200, the sensing electrode 300, and the sensing layer 400 are formed on the same plane, the thickness of the gas sensor can be reduced. That is, the thickness of the gas sensor can be increased by forming the sensing electrode 300 spaced apart from the heater 200. In the present invention, the heater 200 and the sensing electrode 300 are formed on the same plane, thereby increasing the thickness of the gas sensor. thickness can be reduced. In addition, according to the present invention, since the substrate 100 is formed in a porous structure having a plurality of pores, heat of the heater 200 may be prevented from being emitted to the outside. That is, since the substrate 100 is formed in a porous structure, the pores trap heat in the heater 200 , thereby preventing external emission of heat. Of course, the heat dissipation characteristic may be improved by the pore heater 200 trapping heat.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 센서의 평면도이다. 즉, 도 7는 기판 상에 복수의 히터(200) 및 감지 전극(300)이 형성된 어레이 타입의 가스 센서를 도시한다.7 is a plan view of a gas sensor according to another embodiment of the present invention. That is, FIG. 7 shows an array type gas sensor in which a plurality of heaters 200 and sensing electrodes 300 are formed on a substrate.

도 7에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 복수의 가스 센서가 마련될 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 소정 간격 이격되어 복수의 히터(200a, 200b, 200c, 200d; 200)가 형성되고, 각각의 히터(200) 내측에 복수의 감지 전극(300a, 300b, 300c, 300d; 300)가 형성될 수 있다. 각각의 히터(200) 및 감지 전극(300)의 형상은 본 발명의 일 실시 예에서 설명된 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 이때, 복수의 히터(200)는 각 형상이 다를 수 있다. 예를 들어, 복수의 히터(200)는 길이, 면적, 저항 등이 다를 수 있다. 복수의 히터(200)가 서로 다른 형상으로 형성됨으로써 히터(200)의 저항이 다를 수 있고, 그에 따라 서로 다른 온도로 발열할 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 히터(200a, 200b, 200c, 200d)가 각각 150℃, 200℃, 300℃ 및 400℃로 발열할 수 있다. 히터(200)가 서로 다른 온도로 발열하기 위해 복수의 히터(200) 각각의 길이, 면적, 재질 등이 다를 수 있다. 예를 들어, 동일 재질의 경우 히터(200)의 길이가 길거나 면적이 작을수록 저항이 증가하므로 높은 온도로 발열할 수 있다.7 , a plurality of gas sensors may be provided on the substrate 100 . That is, a plurality of heaters 200a, 200b, 200c, 200d; 200 are formed on the substrate 100 at a predetermined interval, and a plurality of sensing electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d are formed inside each heater 200 . ; 300) may be formed. Since the shapes of the respective heaters 200 and the sensing electrodes 300 are the same as those described in the embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In this case, the plurality of heaters 200 may have different shapes. For example, the plurality of heaters 200 may have different lengths, areas, resistances, and the like. Since the plurality of heaters 200 are formed in different shapes, resistances of the heaters 200 may be different, and accordingly, heat may be generated at different temperatures. For example, the first to fourth heaters 200a, 200b, 200c, and 200d may generate heat at 150°C, 200°C, 300°C, and 400°C, respectively. In order for the heater 200 to generate heat at different temperatures, the length, area, material, etc. of each of the plurality of heaters 200 may be different. For example, in the case of the same material, the longer the length or the smaller the area of the heater 200, the greater the resistance, so that heat can be generated at a high temperature.

또한, 각각의 가스 센서 상에 형성된 감지층(400)은 동일 물질이거나 다른 물질일 수 있다. 즉, 복수의 감지층(400)이 동일 물질로 이루어져 동일 가스의 서로 다른 농도를 감지할 수 있고, 복수의 감지층(400)이 서로 다른 물질로 이루어져 서로 다른 복수의 가스를 감지할 수도 있다.In addition, the sensing layer 400 formed on each gas sensor may be of the same material or a different material. That is, the plurality of sensing layers 400 may be made of the same material to detect different concentrations of the same gas, and the plurality of sensing layers 400 may be made of different materials to sense a plurality of different gases.

한편, 기판(100) 상에 복수의 히터(200) 및 복수의 감지 전극(300)이 형성되므로 복수의 히터(200) 및 감지 전극(300) 각각의 연결부는 기판(100) 상에 서로 접촉되지 않도록 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 연결 배선(700)은 기판(100)의 측면에 서로 이격되도록 형성되어 복수의 연결부와 각각 연결될 수 있다.Meanwhile, since the plurality of heaters 200 and the plurality of sensing electrodes 300 are formed on the substrate 100 , the connection portions of the plurality of heaters 200 and the sensing electrodes 300 are not in contact with each other on the substrate 100 . It may be spaced apart so as not to be formed. In addition, the connection wiring 700 may be formed to be spaced apart from each other on the side surface of the substrate 100 to be respectively connected to a plurality of connection parts.

상기한 바와 같이 기판(100) 상에 복수의 히터(200) 및 감지 전극(300)이 각각 형성되고, 그 상부에 복수의 감지층(400)이 각각 형성됨으로써 서로 다른 농도의 동일 가스를 감지하거나, 서로 다른 복수의 가스를 감지할 수 있다. 하나의 가스 센서를 이용하여 복수 농도의 가스를 감지하거나 복수의 가스를 감지할 수 있다. 따라서, 가스 센서의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the plurality of heaters 200 and the sensing electrodes 300 are respectively formed on the substrate 100, and the plurality of sensing layers 400 are respectively formed thereon to detect the same gas of different concentrations or , a plurality of different gases can be detected. A single gas sensor may be used to detect a plurality of concentrations of gases or to detect a plurality of gases. Therefore, the utilization efficiency of the gas sensor can be improved.

본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for description and not limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

100 : 기판 200 : 히터
300 : 감지 전극 400 : 감지층
500 : 패시베이션층 600 : 커버
700 : 연결 배선 800 : 실장 전극100: substrate 200: heater
300: sensing electrode 400: sensing layer
500: passivation layer 600: cover
700: connection wiring 800: mounting electrode

Claims (11)

기판;
상기 기판의 일면 상에 형성된 히터;
상기 히터와 이격되어 상기 기판의 일면 상에 형성된 감지 전극;
적어도 일부가 상기 히터 및 감지 전극을 덮도록 형성된 감지층; 및
상기 기판 내에 마련된 복수의 기공을 포함하고,
수직 방향으로 상기 기판의 중앙부의 기공률 또는 기공 사이즈보다 상기 중앙부의 상측 및 하측의 기공률 또는 사이즈가 작은 가스 센서.
Board;
a heater formed on one surface of the substrate;
a sensing electrode spaced apart from the heater and formed on one surface of the substrate;
a sensing layer, at least a portion of which is formed to cover the heater and the sensing electrode; and
It includes a plurality of pores provided in the substrate,
A gas sensor in which the porosity or size of the upper and lower sides of the central part is smaller than the porosity or the pore size of the central part of the substrate in a vertical direction.
 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 히터 및 감지 전극 하측의 상기 기판 내에 마련된 개구를 더 포함하는 가스 센서.
The gas sensor of claim 1, further comprising an opening provided in the substrate under the heater and the sensing electrode.
 청구항 4에 있어서, 상기 히터 및 상기 감지 전극은 상기 기판의 일면 상에 접촉되어 수평 방향으로 이격되어 형성된 가스 센서.
The gas sensor of claim 4 , wherein the heater and the sensing electrode are in contact with one surface of the substrate and are spaced apart in a horizontal direction.
 청구항 5에 있어서, 상기 히터는 상기 감지 전극을 외측에서 감싸도록 형성된 가스 센서.
The gas sensor of claim 5 , wherein the heater surrounds the sensing electrode from the outside.
 청구항 5에 있어서, 적어도 둘 이상의 상기 히터 및 적어도 둘 이상의 상기 감지 전극이 수평 방향으로 이격되어 형성된 가스 센서.
The gas sensor of claim 5 , wherein at least two or more of the heaters and at least two or more of the sensing electrodes are horizontally spaced apart from each other.
 청구항 5에 있어서, 상기 기판의 측면에 형성되며 상기 히터 및 감지 전극과 각각 연결되는 연결 배선을 더 포함하는 가스 센서.
The gas sensor of claim 5 , further comprising a connection line formed on a side surface of the substrate and connected to the heater and the sensing electrode, respectively.
 청구항 8에 있어서, 상기 기판은 측면 모서리가 모따기되고, 모따기된 영역에 상기 연결 배선이 형성된 가스 센서.
The gas sensor of claim 8 , wherein a side edge of the substrate is chamfered, and the connection wiring is formed in the chamfered area.
 청구항 5에 있어서, 상기 히터, 감지 전극 및 감지층이 형성된 상기 기판의 일면 상에 상기 감지층의 적어도 일부가 노출되도록 형성된 패시베이션층을 더 포함하는 가스 센서.
The gas sensor of claim 5 , further comprising a passivation layer formed to expose at least a portion of the sensing layer on one surface of the substrate on which the heater, the sensing electrode, and the sensing layer are formed.
 청구항 9에 있어서, 상기 기판을 덮도록 마련되며, 적어도 하나의 개구가 형성된 커버를 더 포함하는 가스 센서.The gas sensor of claim 9 , further comprising a cover provided to cover the substrate and having at least one opening.
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