KR20040063050A - Module of humidity sensor equipped with heater and humidity sensing method thereof - Google Patents

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KR20040063050A
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Abstract

PURPOSE: A humidity sensor equipped with a heater and a method for measuring humidity by using the same are provided to expand life span of a humidity sensor module by effectively removing impurities penetrating into a humidity detecting layer. CONSTITUTION: A heater pattern is formed on an alumina substrate. Both ends of the heater pattern are formed with pads. Then, an insulation layer(53) is formed on an upper surface of the heater pattern in order to achieve uniform thermal conductivity. A lower electrode is formed on an upper portion of the insulation layer(53) and a pad is connected to the lower electrode. An inorganic humidity detecting layer is formed at an upper portion of the lower electrode. Then, an electrode is connected to one side of the heater pattern after forming a porous upper electrode(56) on an upper portion of the inorganic humidity detecting layer.

Description

히터 내장형 감습센서 모듈 및 이를 이용한 습도 측정 방법{MODULE OF HUMIDITY SENSOR EQUIPPED WITH HEATER AND HUMIDITY SENSING METHOD THEREOF}Heat-absorbing humidity sensor module and humidity measurement method using same {MODULE OF HUMIDITY SENSOR EQUIPPED WITH HEATER AND HUMIDITY SENSING METHOD THEREOF}

본 발명은 히터 내장형 감습센서 모듈에 관한 것으로, 특히 고온 고습 분위기나 온도 변화폭이 큰 가혹한 환경 조건에서 장기간 사용이 가능한 히터 내장형 감습센서 모듈 및 이를 이용한 습도 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heater built-in humidity sensor module, and more particularly, to a heater built-in humidity sensor module and a method for measuring humidity using the same, which can be used for a long time in a high-temperature, high-humidity atmosphere or a harsh environmental condition having a large temperature change range.

감습센서는 온실에서의 야채의 재배, 가습기나 건조기 및 자동조리기 등의 가전제품과, 자동차 및 빌딩내의 습도조절등 다양한 분야에서 사용되고 있다.Humidity sensors are used in various fields such as cultivation of vegetables in greenhouses, home appliances such as humidifiers and dryers and automatic cookers, and humidity control in automobiles and buildings.

이와 같은 감습센서는 그 동작원리에 따라서 써미스터형, 저항형, 커패시터형 등으로 분류된다.Such a humidity sensor is classified into a thermistor type, a resistance type, a capacitor type, etc. according to its operation principle.

저항형이나 커패시터형은 주로 폴리머 등을 감습재료로 사용하여, 폴리머 양단이나 상하측에 적절한 전극 배치를 통하여 폴리머 내부로의 습기 흡착에 따른 전극간 저항변화 또는 커패시턴스 변화를 이용하여 습도를 측정할 수 있게 되며, 이와 같은 종래 저항형 및 커패시터형 감습센서 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The resistance type or capacitor type mainly uses polymer as a moisture-sensing material, and can measure humidity by using resistance change between electrodes or capacitance change due to moisture adsorption into the polymer through proper electrode arrangement on both ends and top and bottom of the polymer. When described in detail with reference to the accompanying drawings, such a conventional resistance-type and capacitor-type humidity sensor and a method for manufacturing the same.

도1a 및 도1b는 종래 저항형 폴리머 감습센서의 제조공정 수순 사시도로서,이에 도시한 바와 같이 기판(1) 상에 두 저항패턴(2,3)을 형성하는 단계(도1a)와; 상기 두 저항패턴(2,3)의 상부측에 폴리머 센싱층(4)을 형성하는 단계(도1b)로 이루어진다.1A and 1B are perspective views illustrating a manufacturing process procedure of a conventional resistive polymer humidity sensor, forming two resistance patterns 2 and 3 on a substrate 1 as shown therein (FIG. 1A); Forming a polymer sensing layer 4 on the upper side of the two resistance patterns (2, 3) (Fig. 1b).

이와 같은 구조의 감습센서는 폴리머 센싱층(4)의 내부로 습기가 흡착되면, 상기 두 저항패턴(2,3)의 저항성분이 변화되어 이를 검출하여 습도의 변화를 검출할 수 있게 된다.When the moisture sensor having such a structure absorbs moisture into the polymer sensing layer 4, the resistance components of the two resistance patterns 2 and 3 are changed to detect the change in humidity.

그러나, 상기 감습재료인 폴리머 센싱층(4)으로 폴리머를 사용하기 때문에 온도 제한이 발생하는데, 유기물인 폴리머는 사용온도가 60℃이상으로 상승하면 재료의 변형이 발생하며, 이와 같은 변형에 의해 감습의 기능이 저하될 수 있다.However, temperature is limited because the polymer is used as the polymer sensing layer 4, which is the moisture sensitive material. When the temperature of the organic polymer rises above 60 ° C., the deformation of the material occurs. May decrease the function of.

또한, 오일이나 다른 오염물이 발생되는 환경에서 장시간 노출되면 센싱층(4)의 표면이 변질되거나, 표면이 막혀 습기가 침투할 수 없게 되어 그 감습특성이 저하된다.In addition, when exposed for a long time in an environment in which oil or other contaminants are generated, the surface of the sensing layer 4 is deteriorated, or the surface is blocked so that moisture cannot penetrate, and the moisture-sensitizing property is lowered.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 칸탈 와이어 히터를 감습소자 주위에 탑재하여 감습재료 표면에 흡착된 수분 또는 오염물질을 제거할 수 있는 무기재료 세라믹 벌크형 감습센서도 개발되었으나, 이는 열용량이커서 전력소모가 크고, 응답속도가 느리며, 패키징에 어려움이 있는 것으로, 그 재현성이나 균일성에 문제가 있기 때문에 극히 제한적으로 응용되고 있다.In order to solve this problem, an inorganic material ceramic bulk type humidity sensor that can remove moisture or contaminants adsorbed on the surface of the moisture absorbent material by mounting a canal wire heater around the moisture absorber has been developed. Its response speed is slow, and packaging is difficult, and its application is extremely limited because of problems in reproducibility and uniformity.

도2a 내지 도2c는 종래 커패시터형 폴리머 감습센서의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(21) 상에 일정한 면적을 가지는 하부전극(22)을 형성하는 단계(도2a)와; 상기 하부전극(22)의 상부에 폴리머 센싱층(23)을 형성하는 단계(도2b)와; 상기 폴리머 센싱층(23)의 상부에 상부전극(24)을 형성하는 단계(도2c)로 제조된다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a conventional capacitor-type polymer moisture sensor, and forming a lower electrode 22 having a predetermined area on the substrate 21 as shown therein (FIG. 2A); Forming a polymer sensing layer 23 on the lower electrode 22 (FIG. 2B); The upper electrode 24 is formed on the polymer sensing layer 23 (FIG. 2C).

상기 구조의 종래 커패시터형 폴리머 감습센서는 폴리머 센싱층(23)에 유입되는 습기의 양에 따라 변화되는 커패시턴스의 크기를 측정하여 습도변화를 검출하게 된다.The conventional capacitor-type polymer moisture sensor having the above structure detects a change in humidity by measuring a magnitude of capacitance that varies according to the amount of moisture introduced into the polymer sensing layer 23.

이때 역시 감습재료로서 폴리머를 사용하기 때문에 상기 설명한 바와 같이 오염문제 및 사용 온도범위의 제한 문제가 그대로 적용된다.At this time, since the polymer is used as the moisture sensitive material, the problem of contamination and the limitation of the use temperature range are applied as described above.

도 3은 종래 써미스터형 절대 습도 감습센서의 구조를 도시한 것으로, 서로 분리된 두개의 써미스터 소자(33, 34)를 적절한 패키징(31, 32)에 의해 한 소자에는 습기가 들어가게 하고(32) 다른 한쪽은 습기가 들어가지 못하도록(31) 설계되어, 그 두 써미스터 소자 재료의 저항차에 의해 습도를 측정함으로써 절대습도 값을 얻을 수 있도록 한다.Figure 3 shows the structure of a conventional thermistor type absolute humidity sensor, two thermistor elements 33, 34 separated from each other by the appropriate packaging (31, 32), one element enters the moisture (32) One side is designed to prevent moisture (31) from entering so that the absolute humidity value can be obtained by measuring the humidity by the resistance difference between the two thermistor element materials.

이때 써미스터 소자(33,34)의 재료는 부온도계수(NTC, NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)나 정온도계수(PTC, POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT)의 온도 특성을 가지는 재료가 사용된다.At this time, the material of the thermistor elements 33 and 34 is a material having a temperature characteristic of a negative temperature coefficient (NTC, NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT) or a positive temperature coefficient (PTC, POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT).

상기 부온도계수는 반도성을 가지는 세라믹이 주로 사용되며, 정온도계수를 가지는 재료로는 Pt 또는 Au등의 금속이 사용된다.As the negative temperature coefficient, a ceramic having semiconductivity is mainly used, and a metal such as Pt or Au is used as a material having a positive temperature coefficient.

써미스터형의 동작원리는 소자양단에 인가전압을 가하여 소자의 온도를 약 200~300℃로 가열한 상태에서 주위 습도변화에 따라 습기에 노출된 써미스터 소자(34)는 열을 빼앗기게 되어 저항이 커지거나, 작아지게 되며, 밀폐된 소자(33)는 저항의 변화가 없기 때문에 이를 보상 소자로 이용함으로써 이들 소자간의 저항차이를 전기적 출력으로 변환하여 습도변화를 검출하게 된다.The operating principle of the thermistor type is that the thermistor element 34 exposed to moisture in accordance with the change of ambient humidity in the state of heating the element temperature to about 200 ~ 300 ℃ by applying the applied voltage across the element deprives heat and the resistance becomes large. In addition, since the sealed element 33 has no change in resistance, the sealed element 33 is used as a compensating element, thereby converting a resistance difference between these elements into an electrical output to detect a change in humidity.

상기와 같은 종래 써미스터형 절대 습도 감습 센서의 신호 처리 방법을 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.A signal processing method of the conventional thermistor-type absolute humidity sensor will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 종래 절대 습도 감습 센서의 신호 처리 회로를 보이며, 도시한 바와 같이 저항 브리시 회로들로부터 소정의 저항비(R1, R2)에 따른 기준 전압을 연산 증폭기(OP-AMP)의 반전입력 단자에 인가하고, 저항 성분을 가지는 써미스터 소자 들(SE1, SE2) 사이의 저항비에 따른 측정 전압을 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 인가하며, 이러한 인가 전압값들의 차이를 반전 증폭하도록 한 차동 증폭 회로를 구성한다. 상기 써미스터 소자들의 저항비를 미세 조정하기위해 가변 저항(VR1)을 이용한다.4 shows a signal processing circuit of a conventional absolute humidity sensor, and as shown in FIG. 4, reference voltages corresponding to predetermined resistance ratios R1 and R2 from resistance brush circuits are inverted input terminals of an operational amplifier OP-AMP. A differential amplification circuit applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and applying a measured voltage according to the resistance ratio between the thermistor elements SE1 and SE2 having a resistance component and inverting and amplifying the difference between the applied voltage values. Configure The variable resistor VR1 is used to finely adjust the resistance ratio of the thermistor elements.

따라서, 차동 증폭되는 증폭도(R3)에 따라 출력 전압(Vo)이 생성된다. 이러한 연산 증폭기를 이용한 차동 증폭이 요구되는 이유는 써미스터 소자들(SE1, SE2)의 저항 변화가 미비하기 때문이며, 이러한 미비한 저항 변화에 따른 전압 변화의 차이를 제어부에서 인식하도록 하기위해서는 그 차이를 수백배 증폭하는 증폭기가 필요하게 된다. 이러한 증폭은 잡음까지 증폭하기 때문에 고가의 쉴드선(Shield wire)를 사용해야 한다.Therefore, the output voltage Vo is generated according to the amplification degree R3 that is differentially amplified. The differential amplification using the operational amplifier is required because the resistance change of the thermistor elements SE1 and SE2 is insignificant. In order for the controller to recognize the difference in the voltage change caused by the insufficient resistance change, the difference is several hundred times. An amplifier to amplify is needed. Since this amplification also amplifies the noise, an expensive shield wire must be used.

상기한 바와 같이 종래 폴리머를 감습재료로 사용하는 감습센서는 사용온도 범위가 10~60℃ 정도로 제한되어 있어 그 사용범위가 제한되고, 감습막 표면상에오염물이나 습기가 흡착되어 그 수명이 짧은 문제점이 있으며, 써미스터를 이용하는 절대습도 감습 센서는 2개의 별도 패키지를 형성해야 하므로 제조 공정이 복잡하며 작은 저항 변화를 증폭하기위한 증폭 회로가 별도로 필요하며 증폭 회로에 의한 잡음이나 회로 구성원의 오차에 의한 출력 오차가 발생하는 문제점이 있었다.As described above, the humidity sensor using the conventional polymer as the moisture sensitive material has a limited use temperature range of about 10 to 60 ° C., which limits its use range, and contaminants or moisture are adsorbed on the surface of the moisture sensitive film to shorten its lifespan. The absolute humidity and humidity sensor using the thermistor has to form two separate packages, which makes the manufacturing process complicated and requires a separate amplification circuit to amplify small resistance changes. There was a problem that an error occurs.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 고온 고습 분위기나 온도 변화가 심한 환경 조건에서 장기간 사용이 가능한 일체화된 구조의 소형 고기능 상대습도 감습 센서와, 이를 이용하여 주변 온도 및 습도에 의한 환경 변화가 보상된 측정치를 산출하도록 하는 히터 내장형 감습센서 모듈 및 이를 이용한 습도 측정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention provides a compact, high-performance relative humidity humidity sensor having an integrated structure that can be used for a long time in a high temperature, high humidity environment or a severe temperature change, and a measured value compensated for environmental changes caused by ambient temperature and humidity using the same. It is an object of the present invention to provide a heater built-in humidity sensor module and a humidity measuring method using the same.

도1a 및 도1b는 종래 상대 감습센서의 일실시 제조공정 수순사시도.Figure 1a and Figure 1b is a perspective view of one embodiment manufacturing process of the conventional relative humidity sensor.

도2a 내지 도2c는 종래 상대 감습센서의 다른 실시 제조공정 수순사시도.Figures 2a to 2c is another embodiment manufacturing process procedure perspective view of a conventional relative humidity sensor.

도3은 종래 절대 감습센서의 구조.3 is a structure of a conventional absolute humidity sensor.

도4는 종래 절대 감습센서의 신호처리 회로.4 is a signal processing circuit of a conventional absolute humidity sensor.

도5a 내지 도5e는 본 발명 감습센서 일실시 제조공정 수순사시도.Figure 5a to 5e is a perspective view of a manufacturing process of the present invention the humidity sensor.

도6은 본 발명 감습센서 모듈의 구조 상면도.Figure 6 is a structural top view of the present invention sensor module.

도7은 본 발명 감습센서 모듈의 단면도.7 is a cross-sectional view of the present invention the sensor module.

도8은 본 발명 감습센서 모듈의 신호처리 회로.8 is a signal processing circuit of the humidity sensor module of the present invention.

도9는 본 발명 감습센서의 밥 200g 연속 데우기 전압출력 그래프.9 is a 200g continuous warming voltage output graph of the present invention the humidity sensor.

도10은 본 발명 감습센서의 밥 200g 연속 데우기 표준화값 출력 그래프.10 is a 200g continuous warming standardized value output graph of the humidity sensor of the present invention.

도11은 본 발명 감습센서의 물 300cc 데우기 전압 출력 그래프.11 is a 300cc warming voltage output graph of the water humidity sensor of the present invention.

도12는 본 발명 감습센서의 물 300cc 데우기 표준화값 출력 그래프.12 is a graph showing the 300cc standardized value of the water output of the humidity sensor of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

51:기판 52:히터51: substrate 52: heater

53:절연막 54:하부전극53: insulating film 54: lower electrode

55:감습막 56:상부전극55: moisture sensitive film 56: upper electrode

70:감습센서 71:연결핀70: humidity sensor 71: connecting pin

72:인쇄회로기판 73:상부 케이스72: printed circuit board 73: upper case

74:하부 케이스 75:신호선74: lower case 75: signal line

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 위치하는 히터 패턴 상부에 절연막, 하부전극, 다공성 무기물 감습막, 다공성 상부 전극 및 외부 연결용 패드부들을 구비한 임피던스 변화형 상대습도 감습센서와; 상기 상대습도 감습센서의 패드와 연결된 외부 핀들과; 상기 외부 핀들을 지지하는 인쇄 회로기판과; 상기 외부 핀들과 연결되어 외부로 연장되는 신호선들과; 상기 신호선의 연장 부분과 습도 검출용 개구부를 제외한 상기 구조물 전면을 밀봉하는 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an impedance-changing relative humidity humidity sensor having an insulating film, a lower electrode, a porous inorganic moisture absorbing film, a porous upper electrode and pads for external connection on the heater pattern located on the substrate. Wow; External pins connected to pads of the relative humidity sensor; A printed circuit board supporting the external pins; Signal lines connected to the external pins and extended to the outside; And a case for sealing the entire surface of the structure except for the extension portion of the signal line and the opening for detecting humidity.

상기 상대습도 감습센서는 알루미나 기판 상에 2개의 패드부를 각 종단에 위치시키며 형성된 히터부와; 상기 히터부 상부에 위치하여 절연 및 균일한 열전달을 수행하는 면상 절연막과; 상기 절연막 상부에 위치하며 새로운 패드와 연결되는 하부 전극과; 상기 하부 전극의 상부 전면에 위치하는 다공성 무기물 감습막과; 상기 무기물 감습막 상부에 위치하고 상기 히터부 패드 중 하나와 연결되는 상부 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The relative humidity sensitivity sensor comprises: a heater part formed by placing two pad parts at each end on an alumina substrate; A planar insulating film positioned above the heater to perform insulation and uniform heat transfer; A lower electrode positioned on the insulating layer and connected to a new pad; A porous inorganic moisture sensitive membrane positioned on an upper front surface of the lower electrode; The upper electrode is positioned on the inorganic moisture-sensitive film and is connected to one of the heater pads.

본 발명은 히터를 장착한 무기물 상대습도 감습센서 모듈을 저항을 통해 전원부와 연결하여 상기 습도 감습센서의 임피던스 변화를 측정하는 방법에 있어서, 소정 시간 동안 상기 상대습도 감습센서 모듈의 히터를 동작시켜 흡착된 습기나 오염물을 제거하는 단계와; 충분한 지연 시간을 가지는 펄스로 전원을 공급하면서 상기 상대습도 감습센서의 전압출력에 의해 임피던스를 획득하는 단계와; 소정 시간에서의 임피던스를 기준으로 검출되는 임피던스를 평균화하여 해당 평균화 값을 기준으로 상대습도를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for measuring an impedance change of the humidity humidity sensor by connecting the inorganic relative humidity humidity sensor module equipped with a heater with a power supply through a resistance, wherein the heater of the relative humidity humidity sensor module is adsorbed for a predetermined time. Removing contaminated moisture or contaminants; Acquiring impedance by the voltage output of the relative humidity humidity sensor while supplying power with a pulse having a sufficient delay time; And averaging the detected impedance based on the impedance at a predetermined time to determine the relative humidity based on the averaged value.

상기 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention as follows.

도5a 내지 도5e는 본 발명 감습센서 일실시 제조공정 수순사시도로서, 도시한 바와 같이, 알루미나(Al2O3)기판 상에 양단이 패드로 이루어진 히터패턴(52)을 형성하는 단계와; 상기 히터패턴(52) 상부에 절연 및 균일한 열전도를 위한 절연막(53)을 형성하는 단계와; 상기 절연막(53) 상부에 하부 전극(54)을 형성하고, 상기 하부 전극(54)과 연결되는 패드를 형성하는 단계와; 상기 형성된 하부 전극(54) 상부에 무기물 감습막(55)을 형성하는 단계와; 상기 감습막(55) 상부에 다공성 상부전극(56)을 형성하고 상기 히터패턴(52)의 일측단에 전극을 연결하는 단계로 이루어진다.5A to 5E illustrate a manufacturing process procedure of one embodiment of the present invention, a method of forming a heater pattern 52 having pads at both ends thereof on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate; Forming an insulating film (53) on the heater pattern (52) for insulation and uniform heat conduction; Forming a lower electrode (54) on the insulating film (53), and forming a pad connected to the lower electrode (54); Forming an inorganic moisture sensitive film 55 on the formed lower electrode 54; Forming a porous upper electrode 56 on the moisture sensitive film 55 and connecting an electrode to one end of the heater pattern 52.

상기와 같이 구성된 히터 내장형 감습센서의 일 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a built-in heater type humidity sensor configured as described above will be described in detail.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 알루미나(Al2O3)기판 상에 이후 형성될 감습재에 흡착된 습기나 오염물을 제거하기위한 히터패턴(52)을 Pt 또는 RuO2로 형성하면서 그 양단을 패드 형태로 구성한다. 상기 히터패턴(52)은 정전압을 인가하면 가열되는데, 이 경우 사용되는 전력 소모는 칸탈 와이어 히터등에 비해 상대적으로 작다. 상기 형성되는 패드의 위치는 실시예에 따라 상이할 수 있다.First, as shown in FIG. 5A, both ends of the heater pattern 52 are formed of Pt or RuO 2 to remove moisture or contaminants adsorbed on a moisture sensitive material to be formed on the alumina (Al 2 O 3 ) substrate. It is configured in the form of a pad. The heater pattern 52 is heated when a constant voltage is applied, in which case the power consumption used is relatively small compared to the Kantal wire heater. The position of the pad to be formed may be different according to the embodiment.

그 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 상기 히터패턴(52) 상부에 절연막(53)을 형성하여 그 상부에 형성할 하부 전극(54)과 히터패턴(52) 간을 전기적으로 절연하며 히터패턴(52)에 의해 발생된 열을 균일하게 하부 전극(54)으로 전달할 수 있도록 한다.Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film 53 is formed on the heater pattern 52 to electrically insulate between the lower electrode 54 and the heater pattern 52 to be formed thereon. The heat generated by 52 can be evenly transferred to the lower electrode 54.

그 다음, 도 5c에 도시한 바와 같이 상기 절연막(53) 상부에 하부 전극(54)을 Pt 또는 RuO2로 형성하고, 상기 하부 전극(54)과 연결되는 패드를 상기 히터패턴(52)의 일부인 패드와는 상이한 부분에 형성한다.Next, as shown in FIG. 5C, a lower electrode 54 is formed of Pt or RuO 2 on the insulating layer 53, and a pad connected to the lower electrode 54 is part of the heater pattern 52. It forms in the part different from a pad.

그 다음, 도 5d에 도시한 바와 같이 상기 형성된 하부 전극(54) 상부에 무기물 감습막(55)을 형성하는데, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)의 혼합물을 감습재로 이용하여 형성한다. 상기 감습재는 폴리머가 아닌 다공성 무기물이므로 사용 온도 범위가 넓고 화학적으로 안정하다. 즉, 수백도의 내열 온도를 가지기 때문에 전자 레인지나 가스 오븐등에서도 사용할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 5D, an inorganic moisture sensitive film 55 is formed on the formed lower electrode 54, using a mixture of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ) as a moisture sensitive material. Form. Since the moisture absorbent is a porous inorganic material, not a polymer, the use temperature range is wide and chemically stable. That is, because it has a heat resistance temperature of several hundred degrees, it can be used in a microwave oven or a gas oven.

그 다음, 도 5e에 도시한 바와 같이 상기 감습막(55) 상부에 다공성 상부전극(56)을 Pt 또는 RuO2로 형성하고 상기 히터패턴(52)의 일측단에 전극을 연결한다.Next, as illustrated in FIG. 5E, the porous upper electrode 56 is formed of Pt or RuO 2 on the moisture sensitive film 55, and an electrode is connected to one end of the heater pattern 52.

따라서, 본 발명의 일실시예는 3개의 전극을 사용하게 되는데, 상기 히터패턴(52)에 형성된 2개의 패드는 각각 접지전위와 히터 구동 전압이 인가될 것이다. 상기 상부 전극(53)은 히터패턴(52)의 패드중 하나와 연결되고 하부 전극(54)은 자신만의 패드에 연결되어 있으므로 이들을 상대습도 감습센서의 두 전극으로 사용하게 된다. 도시된 4개의 패드들 중 연결되지 않은 하나는 외부 핀수를 맞추기위한 것으로 실제로는 무의미한 것이다. 이는 생략될 수 있다.Therefore, an embodiment of the present invention uses three electrodes, and the two pads formed on the heater pattern 52 may be applied with a ground potential and a heater driving voltage, respectively. Since the upper electrode 53 is connected to one of the pads of the heater pattern 52 and the lower electrode 54 is connected to its own pad, they are used as two electrodes of the relative humidity and humidity sensor. The unconnected one of the four pads shown is intended to match the external pin count and is practically meaningless. This can be omitted.

상기 형성된 센서부는 패드를 통해 외부와 연결되기 때문에 이를 실제 응용 제품에 적용하기 위해서는 적절한 패키징이 필요하게 된다. 이제, 상기와 같이 형성된 본 발명 일 실시예의 상대습도 감습센서부를 포함한 모듈의 구조를 설명하도록 한다.Since the formed sensor part is connected to the outside through a pad, proper packaging is required to apply the sensor part to an actual application product. Now, to describe the structure of the module including the relative humidity humidity sensor unit of an embodiment of the present invention formed as described above.

도 5는 본 발명 상대습도 감습센서를 패키징한 모듈의 상부 단면도를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 인쇄 회로기판(61) 상에 4개의 핀들(62)이 연결되어 있으며, 상기 4개의 핀들(62)과 중앙의 상대습도 감습센서부(60)의 각 패드들은 결합 와이어(bonding wire)로 연결되어 있다. 이는 일반적인 반도체 칩의 패키징과 같이 알루미늄 선을 이용하여 각 핀과 연결시킨 것일 수도 있으며, 유사한 수단에 의해 전기적으로 연결한 것일 수도 있다.5 is a cross-sectional view of a module packaged according to the present invention, a relative humidity humidity sensor, and as shown, four pins 62 are connected to a printed circuit board 61, and the four pins 62 are connected to each other. And pads of the relative humidity humidity sensor unit 60 at the center are connected by a bonding wire. This may be connected to each pin by using an aluminum wire as in the packaging of a general semiconductor chip, or may be electrically connected by similar means.

따라서, 상기 방법과 같이 본 발명의 상대습도 감습센서 모듈은 일반 인쇄회로 기판(61)을 이용하여 패키지를 형성할 수 있으며, 외부와의 연결 역시 상기 핀들(62)을 이용하여 다양하게 구성될 수 있다.Therefore, the relative humidity humidity sensor module of the present invention as in the above method can form a package using a general printed circuit board 61, the connection to the outside can also be variously configured using the pins 62. have.

도 6은 상기 상대습도 감습센서 모듈 일실시예의 측면 단면도를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 습기가 유입될 수 있는 개구부를 가진 상부 케이스(73)와 전기적인 신호선(75)이 통과할 수 있는 영역이 있는 하부 케이스(74)로 봉합된 센서 모듈 내에 일반 인쇄 회로 기판(72)이 배치되어 있고, 상기 인쇄 회로 기판(72)에는 4개의 핀들(71)이 장착되어 있으며, 상기 핀들(71)은 상대습도 감습센서부(70)의 각 패드와 연결되어 있다. 상기 핀들(71)은 상기 전기적인 신호선(75)과 연결되어 외부로부터 전원을 인가받고 내부적인 센서부의 접점을 제공하게 된다.FIG. 6 is a side cross-sectional view of the relative humidity humidity sensor module according to an embodiment, and the upper case 73 having an opening through which moisture can be introduced and an area through which the electrical signal line 75 can pass are shown in FIG. A general printed circuit board 72 is disposed in a sensor module sealed with a lower case 74, and four pins 71 are mounted on the printed circuit board 72, and the pins 71 Each pad of the humidity sensor unit 70 is connected. The pins 71 are connected to the electrical signal line 75 to receive power from the outside and provide a contact point of the internal sensor unit.

상기 일 실시예에서 상대습도 감습센서부(70)가 허공에 위치되어 있지만, 이는 다양한 실시예에따라 기판 상에 위치하거나 소정의 지지대 상에 위치할 수도 있다는 것이 주의한다.Although the relative humidity dehumidification sensor unit 70 is located in the air in the above embodiment, it is noted that it may be located on the substrate or on a predetermined support according to various embodiments.

이제, 본 발명 상대습도 감습센서 모듈을 이용한 신호 처리 회로를 구성하도록 한다.Now, to configure a signal processing circuit using the present invention the relative humidity humidity sensor module.

도 7은 본 발명을 적용한 간단한 신호처리 회로의 일 실시예로서, 도시한 바와 같이 일단이 접지된 상대습도 감습센서(SE3)가 저항(RL)을 통해 전원과 연결되어 있으며, 상기 상대습도 감습센서(SE3)와 저항(RL) 사이의 접접을 통해 상기 상대습도 감습센서(SE3)에 걸리는 전압을 알 수 있도록 구성한다.7 is an embodiment of a simple signal processing circuit to which the present invention is applied, and as shown in FIG. 7, a relative humidity dehumidification sensor SE3 having one end grounded is connected to a power source through a resistor R L , and the relative humidity dehumidification is performed. Through the contact between the sensor SE3 and the resistor R L is configured to know the voltage applied to the relative humidity sensor (SE3).

물론, 본 발명 상대습도 감습센서 모듈은 히터가 내장되어 있으므로 이러한회로 외에도 상기 히터에 전원을 제공할 수 있는 전원 선이 필요할 수 있지만, 이는 당 업자에게 명백한 사항이므로 여기서는 습도를 측정하기위한 회로만을 고려하도록 한다.Of course, the relative humidity humidity sensor module of the present invention may require a power line capable of supplying power to the heater in addition to such a circuit because a heater is built in, but this is obvious to the person skilled in the art, so only the circuit for measuring humidity is considered here. Do it.

도시된 바와 같이 본 발명 상대습도 감습센서 모듈을 이용하는 경우 요구되는 외부 회로는 단순히 저항(RL) 하나 뿐이므로 그 구성이 대단히 간단하며, 상기 저항(RL)의 값에 따라 측정되는 출력 전압(Vout)의 전압 변화 폭이 결정되며, 이는 충분히 직접적으로 제어부에서 사용할 수 있는 전압이 될 수 있다. 따라서 증폭 회로가 필요하지 않다.As shown in the figure, the external circuit required in the case of using the relative humidity humidity sensor module of the present invention is simply a resistor R L , and thus its configuration is very simple, and the output voltage (measured according to the value of the resistor R L ) The voltage change width of Vout) is determined, which can be a voltage that can be used directly by the control unit sufficiently directly. Therefore, no amplification circuit is needed.

상기와 같이 구성된 회로는 전원(Vcc)이 인가되면 상기 저항(RL)과 감습 센서(SE3)의 저항의 비로 출력 전압(Vout)이 출력되며, 상기 감습 센서(SE3)의 임피던스는 습도에 따라 크게 가변된다. 상기 전원(Vcc)은 도시된 바와 같이 충분한 지연 시간을 가지는 펄스형태로 인가되며, 해당 펄스형 전원이 인가되는 시간(T1) 동안만 출력 전압(Vout)이 유효하다. 상기 측정 주기(T2)는 수 Hz 정도이고 펄스 전압 인가 시간(T1)은 수㎲인 것이 바람직하다. 이러한 충분한 지연 시간은 감도 및 신뢰성을 향상시킨다. 여기서, 경제적인 회로 구성을 위해 양전원만을 사용한다는 것 역시 주목할 필요가 있다.In the circuit configured as described above, when the power supply Vcc is applied, the output voltage Vout is output as a ratio of the resistance of the resistor R L and the moisture sensor SE3, and the impedance of the moisture sensor SE3 is dependent on humidity. Greatly variable. The power supply Vcc is applied in the form of a pulse having a sufficient delay time as shown, and the output voltage Vout is valid only for a time T1 when the corresponding pulse power supply is applied. It is preferable that the measurement period T2 is about several Hz and the pulse voltage application time T1 is several Hz. This sufficient delay time improves sensitivity and reliability. It is also worth noting that only a positive power supply is used for the economical circuit configuration.

본 발명의 임피던스(Z)는 다음의 식과 같이 얻어질 수 있다.The impedance Z of the present invention can be obtained by the following equation.

이러한 임피던스값에 의해 습도를 얻을 수 있는데, 이러한 임피던스 값을 이용한 상대습도 측정은 현재 측정한 값이 이전에 측정한 값에 비해 더 증가했다면 습도가 더 낮아진 것이고, 더 감소했다면 습도가 높아진 것이다. 이를 통해 상대적인 습도 변화를 검출하는 것이다. 이러한 방법 외에도 출력 전압(Vout)을 이용할 수도 있다.Humidity can be obtained from this impedance value. Relative humidity measurement using this impedance value means that the humidity is lower if the current measured value is increased more than the previously measured value, and the humidity is increased if it is further reduced. This detects relative humidity changes. In addition to this method, the output voltage Vout may be used.

이후, 실질적인 측정을 통해 구체적인 변화를 보이겠지만, 이러한 단순한 측정은 외부 환경에 따라 상당한 편차를 발생시킬 수 있는데, 주변의 습도나 온도가 가변적인 경우 두드러진다. 습도가 높은 환경에서 측정한 경우와 습도가 낮은 환경에서 측정한 경우 원하는 목표 습도에서 측정되는 전압이 다를 수 있으며, 이는 감습 센서의 감습제의 측정 직선성에 기인한다.Subsequently, the actual measurement will show specific changes, but such a simple measurement may cause a significant deviation depending on the external environment, which is prominent when the ambient humidity or temperature is variable. When measured in a high humidity environment and measured in a low humidity environment, the voltage measured at the desired target humidity may be different, which is due to the measurement linearity of the humectant of the humidity sensor.

따라서, 본 발명에서는 이러한 임피던스값을 그대로 사용하지 않고 이 값을 표준화 하도록 함으로써 이러한 편차를 줄이도록 한다. 이는 센서마다 고유치가 상이하다는 문제점과 측정 환경에 따라 전압의 변동이 틀리다는 문제점을 한번에 해결할 수 있다.Therefore, in the present invention, the deviation is reduced by standardizing the value without using the impedance value as it is. This solves the problem that the eigenvalues differ from sensor to sensor and that voltage fluctuations are different depending on the measurement environment.

측정 시작 후 일정한 시점(T3)에서 임피던스 값을 취한 후, 이후 측정되는 임피던스 값으로 나누도록 한다. 본 발명에서는 저습에서 고습으로 변동하는 응용 제품(예를 들어, 전자 레인지 혹은 오븐)에서 조리 완료 시점을 검출하기위한 것이므로 일정한 시점(T3)에서 취한 임피던스 값을 기준으로 임피던스 값이 낮아지면 표준화 값이 커지도록 했지만, 이러한 비율은 실시예에 따라 상이할 수 있으며, 필요하다면 가중치를 적용할 수도 있다는 것에 유의해야 한다.After the start of the measurement, take the impedance value at a certain point (T3), and then divide it by the measured impedance value. In the present invention, since it is for detecting the completion time of cooking in an application (for example, microwave oven or oven) that varies from low humidity to high humidity, when the impedance value is lowered based on the impedance value taken at a certain time point T3, the standardized value is Although intended to be large, it should be noted that these ratios may differ from one embodiment to another and may be weighted if necessary.

본 실시예에서 표준화값(ZN)은 다음과 같다.In this embodiment, the normalized value Z N is as follows.

이제, 실질적인 측정 예제들을 통해 본 발명의 실제 적용 사례들을 설명하도록 한다. 이를 통해 본 발명의 구체적인 이점들을 명백하게 인지할 수 있을 것이다.Now, practical measurement examples will be described to illustrate practical application examples of the present invention. This will clearly recognize the specific advantages of the present invention.

도 9는 본 발명 상대습도 감습 센서 모듈을 도 8과 같이 구성하여 출력 전압을 측정한 밥 200g 데우기 실험 데이터를 보인 그래프이다. 이는 본 발명을 전자 레인지에 적용한 예로서, 연속 실험을 그 횟수에 따라 나타낸 것이다.9 is a graph showing the 200g warming experimental data of measuring the output voltage by configuring the present invention relative humidity and humidity sensor module as shown in FIG. This is an example in which the present invention is applied to a microwave oven, and continuous experiments are shown according to the number of times.

처음 10초 정도는 감습 센서 모듈에 흡착된 습기나 오염 물질을 제거하기위해 내장된 히터에 정전압을 인가한다. 이를 통해 감습 센서는 측정을 위해 최적 상태로 초기화 된다.For the first 10 seconds, a constant voltage is applied to the built-in heater to remove moisture or contaminants adsorbed on the humidity sensor module. This resets the humidity sensor to its optimal state for measurement.

이후 소정의 주파수를 가진 전압을 인가하여 측정한 값을 보면, 약 70초 정도까지 변화하다가 안정화되고, 밥이 데워지며 습기가 발생하는 약 120초 부근에서 센서 신호가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 연속측정하는 경우 그래프는 점차 인가 전압(5V)쪽으로 이동하면서 측정값이 변동하는 것을 볼 수 있을 것이다. 예를 들어 3V가 되는 지점을 보면, 1회 측정한 경우(가장 낮은 그래프) 3V가 되는 시점이 거의 120초라면 3회 측정한 경우(가장 높은 그래프) 3V가 되는 시점은 약 133초 정도 되어 10초 이상의 편차를 가지는 것을 알 수 있다.Afterwards, when measured by applying a voltage having a predetermined frequency, it can be seen that the sensor signal is rapidly decreased in the vicinity of about 120 seconds after stabilization, rice warming, and moisture generation. In the case of continuous measurement, the graph can be seen that the measured value fluctuates while gradually moving toward the applied voltage (5V). For example, if you look at the point of 3V, if you measure one time (lowest graph) and the time of 3V is almost 120 seconds, if you measure 3 times (highest graph), the time of 3V is about 133 seconds. It can be seen that the deviation is more than seconds.

또한, 본 발명의 감습 센서 모듈의 전압 변동폭(본 실험에서는 약 4V)이 대단히 넓다는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the voltage fluctuation range (about 4 V in this experiment) of the humidity sensor module of the present invention is very wide.

도 10은 도 9에서 측정한 출력 전압을 이용하여 임피던스를 구하고, 이를 T3=60초로 하여 표준화한 실험 그래프이다. 도시된 바와 같이 임피던스값의 비율을 이용한 것이므로 도 9와는 x축 대칭적인 그래프가 도시된다. 여기서, T3값이 60초이므로 그 이전의 값은 T3에서의 임피던스 값을 구한 후 연산하여 그래프로 도시한 것이며, 실질적인 측정에서는 무시될 수 있다는 것에 유의한다.FIG. 10 is an experimental graph obtained by calculating impedance using the output voltage measured in FIG. 9 and normalizing it to T3 = 60 seconds. As shown in FIG. 9, an x-axis symmetrical graph is shown as using the ratio of impedance values. Note that since the value of T3 is 60 seconds, the previous value is shown in a graph after calculating the impedance value at T3 and can be ignored in actual measurement.

본 실시예는 60초에서 측정한 임피던스를 기준으로 하므로 이 경우 60초에서 표준화값은 1이 된다. 약 120초에서 표준화 값이 급격히 변동됨을 알 수 있을 것이다.Since the present embodiment is based on the impedance measured at 60 seconds, the normalized value is 1 at 60 seconds in this case. It can be seen that the standardization value fluctuates rapidly in about 120 seconds.

이제, 연속 1회 측정한 값과 연속 3회 측정한 값의 편차를 보면, 표준화 값이 2인 경우(즉, 습기가 발생하지 않은 60초 상태를 기준으로 임피던스를 절반으로 줄이는 습기가 측정되는 경우)를 보면, 그 편차가 5초 이내로 줄어든 것을 확인할 수 있을 것이다.Now, if you look at the deviation between one continuous measurement and three consecutive measurements, you can see that if the normalization value is 2 (that is, moisture is measured that cuts the impedance by half based on a 60-second state without moisture). ), You can see that the deviation is reduced to within 5 seconds.

도 11은 보다 극단적인 경우로, 습기 환경의 급격한 변화를 줄 수 있는 물 데우기의 측정값을 나타낸 그래프로서, 여기서는 단순히 출력 전압으로 습도를 판단한 경우를 보인다. 동일한 온도(25도)에서 초기 습기 환경이 각각 29%RH, 50%RH, 73%RH 인 경우의 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating a measurement value of water warming, which is a more extreme case and may give a sudden change in the humidity environment. Here, the humidity is simply determined by the output voltage. It is a graph when the initial moisture environment is 29% RH, 50% RH, 73% RH at the same temperature (25 degrees), respectively.

도시된 바와 같이 전자 레인지에서 물 300cc를 데우는 경우 약 3분정도 가열하면 3분 안에 물이 끓기 시작한다. 그래프에서 도시된 바와 같이 초기 출력 전압은 거의 동일하지만 습도 환경에 따라 감습 센서의 출력이 상당히 차이가 나는데, 고습인 경우 감습 센서의 출력이 초기부터 크게 떨어지고, 저습인 경우 서서히 떨어진다는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, when heating 300 cc of water in a microwave oven, the water starts to boil within 3 minutes when heated for about 3 minutes. As shown in the graph, the initial output voltage is almost the same, but the output of the humidity sensor varies considerably according to the humidity environment. In the case of high humidity, the output of the humidity sensor is greatly decreased from the beginning, and in the case of low humidity, the output gradually decreases. .

출력이 3V가 되는 시간을 알아보면, 고습(73%RH)에서는 150초에서 3V가 되었지만 저습(29%RH)에서는 215초 정도에서 3V가 되었다. 즉, 시간의 편차(ΔT1)가 65초에 이른다. 이는 자동 조리 기능을 위한 감습 센서 활용에 치명적이 된다. 측정 시간이 65초 정도 오차가 발생하면 너무 많이 조리되거나 너무 덜 조리되는 경우가 발생하는 것이다. 물론, 소정의 측정 값에 도달한 후 조리 종료를 지시하는 시점은 다양한 실시예나 조리 대상에 따라 다를 수 있지만, 그 편차에 의해 조리물의 균일한 조리가 불가능해진다. 물론, 다른 실시예에서도 제어 정밀도가 떨어지게 된다.The time at which the output reaches 3V is 3V at 150 seconds at high humidity (73% RH) but 3V at about 215 seconds at low humidity (29% RH). That is, the time difference DELTA T1 reaches 65 seconds. This is fatal to the use of a humidity sensor for automatic cooking. If the measurement time error occurs about 65 seconds, too much cooking or too little cooking occurs. Of course, the timing of instructing the end of cooking after reaching a predetermined measurement value may be different according to various embodiments or the object of cooking, but it is impossible to uniformly cook the food due to the deviation. Of course, in other embodiments, the control accuracy is lowered.

그럼, 본 발명의 표준화 방법을 통해 그 편차를 줄여보도록 한다.Then, the deviation through the standardization method of the present invention.

도 11은 도 10의 출력 값을 이용한 표준화 그래프로서, 75초를 기준으로 한다. 역시, 75초 이전의 값은 그래프 표시를 위한 사후 연산 값이며, 실제 측정에서는 이를 무시할 수 있다.FIG. 11 is a standardized graph using the output value of FIG. 10, based on 75 seconds. Again, the value before 75 seconds is a post operation value for graph display, which can be ignored in actual measurement.

75초 지점의 임피던스값이 기준이 되므로 그때의 표준화 값은 1이 된다. 표준화 값이 2가 되는 경우, 편차를 보면, 고습(73%RH) 환경에서는 135초 정도에 표준화 값이 2가 되며, 저습(29%RH) 환경에서는 165초 정도에서 표준화 값이 2가 되므로 30초 이내로 줄어들게 된다. 당연하게도, 목표 습도를 판단하는 표준화 값은 다양하게 변경될 수 있으며, 이는 조리물이나 측정 대상, 혹은 적용 예에 따라 상이한 값이 될 수 있고, 편차는 더욱 작아질 수 있다.Since the impedance value at the point of 75 seconds becomes a reference, the normalized value at that time becomes 1. When the standardization value is 2, the deviation is that in the high humidity (73% RH) environment, the standardization value is 2 at 135 seconds, and in the low humidity (29% RH) environment, the standardization value is 2 at the 165 seconds. It will shrink within seconds. Naturally, the standardized value for determining the target humidity may be changed in various ways, which may be different values depending on the food, the object to be measured, or the application example, and the deviation may be smaller.

따라서, 본 발명의 상대습도 감습 모듈을 이용하여 주변 회로를 간단히 하고, 모듈 자체의 생산 비용을 극단적으로 절감하는 것은 물론이고, 본 발명의 표준화 측정 방법에 의해 주변 환경 변환에 따른 측정 편차를 대폭 개선할 수 있다.Therefore, by using the relative humidity damping module of the present invention, the peripheral circuit can be simplified, the production cost of the module itself can be extremely reduced, and the standard deviation measurement method according to the present invention greatly improves the measurement deviation caused by the ambient environment conversion. can do.

상기한 바와 같이 본 발명은 상대습도 센서에 히터를 내장하고 고른 열전달을 위해 면상의 절연막을 사용하여 감습막에 침투한 수분 및 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있어 감습센서 모듈의 수명을 연장시키는 효과가 있다.As described above, the present invention can effectively remove moisture and contaminants that penetrate the moisture-sensitive film by using a heater on the relative humidity sensor and using a planar insulating film for even heat transfer, thereby extending the life of the humidity sensor module. have.

또한, 감습막을 내열성이 강한 다공성 무기물 감습막을 사용하여 감습센서의 사용온도범위를 증가시켜 그 이용 분야를 확대할 수 있는 효과가 있고, 다공성 상부전극을 사용하여 외부의 습기가 감습막에 용이하게 도달할 수 있도록 하여, 감습의 정확도를 향상시키는 효과가 있으며, 일반 인쇄 회로 기판에 핀을 장착하여 감습 센서부를 연결한 후 별도의 패키지를 사용하지 않고 패키징이 가능하도록 하여 모듈 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.In addition, by using a porous inorganic moisture-sensitive film with a strong heat-resistance film, the use temperature range of the humidity sensor can be increased to expand its field of application, and external moisture easily reaches the moisture-sensitive film by using the porous upper electrode. It has the effect of improving the accuracy of the humidity, and by attaching the pin to the general printed circuit board to connect the humidity sensor, packaging can be done without using a separate package, thereby reducing the module manufacturing cost. have.

그리고, 낮은 주파수의 단일 전원 구형파를 전원으로 사용하고, 저항을 직렬연결하여 감습 센서 출력을 직접 사용할 수 있도록 하여 구동 회로 구성 비용을 절감하며 측정의 감도를 높이는 효과가 있다.In addition, by using a single low-frequency square wave as a power source and connecting a resistor in series to directly use a damped sensor output, it is possible to reduce driving circuit configuration cost and increase measurement sensitivity.

또한, 소정 시점의 임피던스값을 기준으로 하여 측정된 임피던스값을 표준화 함으로써 외부 환경 변화에 따른 측정 편차를 줄일 수 있어 감습의 정확도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, by standardizing the measured impedance value based on the impedance value at a predetermined time, it is possible to reduce the measurement deviation caused by the change of the external environment, thereby improving the accuracy of the humidity.

Claims (7)

기판 상에 위치하는 히터 패턴 상부에 절연막, 하부전극, 다공성 무기물 감습막, 다공성 상부 전극 및 외부 연결용 패드부들을 구비한 임피던스 변화형 상대습도 감습센서와; 상기 상대습도 감습센서의 패드와 연결된 외부 핀들과; 상기 외부 핀들을 지지하는 인쇄 회로기판과; 상기 외부 핀들과 연결되어 외부로 연장되는 신호선들과; 상기 신호선의 연장 부분과 습도 검출용 개구부를 제외한 상기 구조물 전면을 밀봉하는 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈.An impedance-variable relative humidity humidity sensor having an insulating film, a lower electrode, a porous inorganic moisture sensitive film, a porous upper electrode, and pads for external connection on a heater pattern positioned on a substrate; External pins connected to pads of the relative humidity sensor; A printed circuit board supporting the external pins; Signal lines connected to the external pins and extended to the outside; And a case sealing the entire surface of the structure except for the extension portion of the signal line and the opening for detecting humidity. 제 1항에 있어서, 상기 상대습도 감습센서는 알루미나 기판 상에 2개의 패드부를 각 종단에 위치시키며 형성된 히터부와; 상기 히터부 상부에 위치하여 절연 및 균일한 열전달을 수행하는 면상 절연막과; 상기 절연막 상부에 위치하며 새로운 패드와 연결되는 하부 전극과; 상기 하부 전극의 상부 전면에 위치하는 다공성 무기물 감습막과; 상기 무기물 감습막 상부에 위치하고 상기 히터부 패드 중 하나와 연결되는 상부 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈.The apparatus of claim 1, wherein the relative humidity sensor comprises: a heater part formed by placing two pad parts at each end on an alumina substrate; A planar insulating film positioned above the heater to perform insulation and uniform heat transfer; A lower electrode positioned on the insulating layer and connected to a new pad; A porous inorganic moisture sensitive membrane positioned on an upper front surface of the lower electrode; The built-in heater type humidity sensor module, characterized in that the upper electrode is located on the inorganic moisture-sensitive film and is connected to one of the heater pads. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 무기물 감습막은 알루미나 또는 실리카 등의 내열성이 강하고, 화학적으로 안정된 금속산화물계 세라믹인 것을 특징으로 하는히터 내장형 감습센서 모듈.The method of claim 1, wherein the porous inorganic moisture-sensitive film is a heater built-in humidity sensor module, characterized in that the heat-resistant, chemically stable metal oxide ceramics, such as alumina or silica. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 상부전극은 Pt 또는 RuO2등의 금속산화물인 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈.The method according to claim 1, wherein the porous upper electrode is a heater embedded humidity sensor module, characterized in that the metal oxide, such as Pt or RuO 2 . 제 1항에 있어서, 상기 상대습도 감습센서의 패드와 외부 핀들은 결합 와이어(bonding wire)를 이용하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈.The method according to claim 1, wherein the pad and the external pins of the relative humidity sensor, the heater embedded humidity sensor module, characterized in that electrically connected using a bonding wire (bonding wire). 히터를 장착한 무기물 상대습도 감습센서 모듈을 저항을 통해 전원부와 연결하여 상기 습도 감습센서의 임피던스 변화를 측정하는 방법에 있어서, 소정 시간 동안 상기 상대습도 감습센서 모듈의 히터를 동작시켜 흡착된 습기나 오염물을 제거하는 단계와; 충분한 지연 시간을 가지는 펄스로 전원을 공급하면서 상기 상대습도 감습센서의 전압출력에 의해 임피던스를 획득하는 단계와; 소정 시간에서의 임피던스를 기준으로 검출되는 임피던스를 평균화하여 해당 평균화 값을 기준으로 상대습도를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈을 이용한 습도 측정 방법.A method of measuring an impedance change of the humidity sensor by connecting an inorganic relative humidity humidity sensor module equipped with a heater to a power supply through a resistance, wherein the moisture absorbed by operating the heater of the relative humidity humidity sensor module for a predetermined time or Removing contaminants; Acquiring impedance by the voltage output of the relative humidity humidity sensor while supplying power with a pulse having a sufficient delay time; And averaging the detected impedance on the basis of the impedance at a predetermined time to determine relative humidity based on the averaged value of the humidity. 제 6항에 있어서, 상기 평균화 값은 소정의 시간에서의 임피던스와 측정되는임피던스의 비율이며, 평균화 값이 소정의 값 이상이 되면 목표 습도에 도달한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 감습센서 모듈을 이용한 습도 측정 방법.The method according to claim 6, wherein the averaging value is a ratio of impedance and impedance measured at a predetermined time, and when the averaging value is more than a predetermined value, it is determined that the target humidity is reached. Humidity measurement method using.
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