KR20180060464A - Sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센싱 장치에 관한 것으로, 특히 가스 센서에서 방출된 열에 의해 대류가 발생되는 공기에 포함된 먼지를 센싱하는 먼지센서를 포함한 센싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing device, and more particularly, to a sensing device including a dust sensor for sensing dust contained in air in which convection is generated by heat emitted from a gas sensor.
일반적으로 먼지 센서는, 부유하는 미세한 먼지나 응결핵의 수를 검출하는 장치로써, 광학식 먼지 센서의 종류에는 옆 산란광 방식 및 근적외 앞 산란광 방식 등이 있다.Generally, a dust sensor is a device for detecting the number of minute dust or condensation nucleus floating. The optical dust sensor includes side scattered light and near infrared scattered light.
광학식 먼지 센서의 원리는, 입자에 빛을 비추면, 입자의 크기에 따라 그 산란광의 패턴이 달라지며, 상기와 같은 산란광의 패턴이 달라짐에 따른 산란 광량을 검출하여 먼지의 농도를 환산하는 장치이다.The principle of the optical dust sensor is that the scattered light pattern is changed according to the particle size when the light is irradiated to the particles, and the scattered light amount is detected according to the variation of the scattered light pattern as described above to convert the concentration of dust .
이러한 광학식 먼지 센서에는 공기 대류를 위한 별도의 히터가 적용되어 있다. 상기 광학식 먼지 센서는, 미세 먼지 구분을 위한 공기 대류가 필요하여 이에 따라 센서 내에는 별도의 히터가 구비되어 있다.These optical dust sensors have a separate heater for air convection. The optical dust sensor requires air convection for fine dust separation, and accordingly, a separate heater is provided in the sensor.
한편, 가스센서는 가스 감지물인 산화물 반도체 표면에 흡착된 가스성분들의 전자 교환반응에 의해 유발되는 전기 전도도(저항)의 변화를 측정하여 가스의 존재 여부나 그 농도를 알아내는 전자 소자이다.On the other hand, the gas sensor is an electronic device that measures the change in electrical conductivity (resistance) caused by an electron exchange reaction of gas components adsorbed on the surface of an oxide semiconductor, which is a gas sensor, to determine the presence or concentration of the gas.
이때, 가스 센서의 감지물은 산화물 반도체 감지물질이나 촉매를 이용하며, 가스 감지를 위해서는 수백도의 적정한 온도로 가스센서를 가열한 상태에서 동작시키고, 이를 위하여 센서소자 내부에 히터를 구비하여 구동하고 있다.At this time, the sensor of the gas sensor uses an oxide semiconductor sensing material or a catalyst. In order to detect the gas, the gas sensor is operated at a proper temperature of several hundreds degrees with the heater being heated. have.
그러나, 상기와 같은 먼지 센서나 가스 센서는 각각 개별 센서로 적용되어 있으며, 이에 따라 이의 복합 센서를 구현하기 위한 공간적 낭비 및 가격적 낭비가 발생하는 문제점이 있다.However, the dust sensor and the gas sensor as described above are applied as separate sensors, respectively, and thus there is a problem that spatial and wasted costs are incurred for realizing the composite sensor.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 먼지 센서와 가스 센서를 복합화한 센서 장치를 제공하도록 한다.In the embodiment of the present invention, a sensor device in which a dust sensor and a gas sensor are combined is provided.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 먼지 센서에서 공기 대류를 위해 필요한 히터와, 가스 센서에서 감지물의 가열을 위해 필요한 히터를 공용화한 센서 장치를 제공하도록 한다.Further, in the embodiment of the present invention, there is provided a sensor device in which a heater necessary for air convection in a dust sensor and a heater necessary for heating a sensed object in a gas sensor are shared.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 가스 센서의 방출 열을 이용하여 먼지 센서의 동작에 필요한 공기 대류가 가능하도록 한 센서 장치를 제공하도록 한다.In addition, in the embodiment of the present invention, a sensor device is provided which enables the air convection necessary for the operation of the dust sensor to be performed by using the discharge heat of the gas sensor.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 복합 어레이로 구성된 가스 센서를 포함한 센서 장치를 제공하도록 한다.Further, in the embodiment according to the present invention, a sensor device including a gas sensor composed of a composite array is provided.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that the technical objectives to be achieved by the embodiments are not limited to the technical matters mentioned above and that other technical subjects not mentioned are apparent to those skilled in the art to which the embodiments proposed from the following description belong, It can be understood.
본 발명의 실시 예에 따른 센서 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 입구, 출구 및 수용 공간을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 수용 공간 내에 배치되는 가스 센서; 및, 상기 하우징의 수용 공간 내에 배치되는 먼지 센서를 포함하며, 상기 가스 센서는, 상기 하우징의 입구를 통해 유입되는 공기에 포함된 가스를 감지하며, 상기 먼지 센서는, 상기 가스 센서의 방출열로 가열되어 대류가 발생된 상기 공기에 포함된 먼지량을 감지한다.A sensor package according to an embodiment of the present invention includes: a substrate; A housing disposed on the substrate, the housing including an inlet, an outlet and an accommodation space; A gas sensor disposed in the housing space of the housing; And a dust sensor disposed in a housing space of the housing, wherein the gas sensor senses gas contained in air introduced through an inlet of the housing, And detects the amount of dust contained in the air heated by convection.
또한, 상기 가스 센서는, 상기 하우징의 입구의 인접 영역에 배치된다.Further, the gas sensor is disposed in an adjacent area of the inlet of the housing.
또한, 상기 먼지 센서는, 광을 발생하는 발광부와, 상기 발광부에서 발생한 광을 수집하는 수광부를 포함한다.The dust sensor includes a light emitting portion for emitting light and a light receiving portion for collecting light generated in the light emitting portion.
또한, 상기 가스 센서는, 상기 수용 공간 내에서 상기 발광부와 상기 수광부 사이에 형성되는 먼지 검출 영역으로 상기 공기가 이동하도록 상승 기류를 발생한다.In addition, the gas sensor generates a rising airflow so that the air moves to a dust detection area formed between the light emitting part and the light receiving part in the accommodation space.
또한, 상기 가스 센서는, 제 1 감지 온도를 가지는 제 1 가스 센서와, 제 1 감지 온도보다 높은 제 2 감지 온도를 가지는 제 2 가스 센서를 포함하며, 상기 제 1 가스 센서는, 상기 제 2 가스 센서보다 상기 입구측에 가까운 곳에 배치된다.The gas sensor may further include a first gas sensor having a first sensing temperature and a second gas sensor having a second sensing temperature higher than the first sensing temperature, Sensor is located closer to the inlet side than the sensor.
또한, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 및 2 가스 센서와 공통 연결되는 통합 전류 소자와, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 및 2 가스 센서와 공통 연결되는 통합 제어 소자를 더 포함한다.The integrated gas sensor further includes an integrated current device disposed on the substrate and connected in common with the first and second gas sensors, and an integrated control device disposed on the substrate and commonly connected to the first and second gas sensors.
또한, 상기 가스 센서는, 센서 기판과, 상기 센서 기판 위에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과, 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극 위에 배치되는 감지물과, 상기 센서 기판 위에 배치되며, 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극과 연결되는 상부 패드를 포함한다.The gas sensor includes a sensor substrate, a sensing electrode and a heater electrode disposed on the sensor substrate, a sensing material disposed on the sensing electrode and the heater electrode, and a sensor disposed on the sensor substrate, And an upper pad connected to the heater electrode.
또한, 상기 센서 기판은, 세라믹 기판을 포함한다.Further, the sensor substrate includes a ceramic substrate.
또한, 상기 센서 기판은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인을 포함한다.In addition, the sensor substrate includes a membrane including at least one of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
또한, 상기 가스 센서는, 상기 센서 기판 아래에 배치되는 하부 패드와, 상기 센서 기판을 관통하며, 상기 상부 패드 및 상기 하부 패드를 전기적으로 연결하는 연결부를 더 포함한다.The gas sensor further includes a lower pad disposed below the sensor substrate, and a connection portion that penetrates the sensor substrate and electrically connects the upper pad and the lower pad.
또한, 상기 감지물은, 상기 감지물을 관통하는 분할 공극에 의해 복수의 감지 영역으로 구분되며, 상기 히터 전극은, 단일 히터 전극이 상기 복수의 감지 영역 상에 공통으로 배치된다.The sensing object may be divided into a plurality of sensing regions by dividing voids passing through the sensing object, and the heater electrodes are disposed in common on the plurality of sensing regions.
또한, 상기 히터 전극은, 상기 분할 공극에 의해 구분되는 제 1 감지 영역 상에 배치된 제 1 히팅부와, 상기 분할 공극에 의해 구분되는 제 2 감지 영역 상에 배치된 제 2 히팅부를 포함하며, 상기 제 1 히팅부가 가지는 저항 값은, 상기 제 2 히팅부가 가지는 저항 값과 다르다.The heater electrode may include a first heating portion disposed on the first sensing region separated by the divisional voids and a second heating portion disposed on the second sensing region separated by the divisional void, The resistance value of the first heating unit is different from the resistance value of the second heating unit.
또한, 상기 제 1 히팅부가 가지는 길이, 두께 및 선폭 중 적어도 하나는, 상기 제 2 히팅부가 가지는 길이, 두께 및 선폭 중 적어도 하나와 다르다.In addition, at least one of the length, thickness, and line width of the first heating portion is different from at least one of the length, the thickness, and the line width of the second heating portion.
또한, 상기 제 1 히팅부는, 상기 제 2 히팅부보다 상기 입구에 가까운 곳에 배치되며, 상기 제 1 히팅부가 가지는 온도는, 상기 제 2 히팅부가 가지는 온도보다 낮다.The first heating unit is disposed nearer to the inlet than the second heating unit, and the temperature of the first heating unit is lower than the temperature of the second heating unit.
한편, 실시 예에 따른 센서 패키지는 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 입구, 출구 및 수용 공간을 포함하는 하우징; 및 상기 하우징의 수용 공간 내에 함께 배치되는 가스 센서 및 먼지 센서를 포함하고, 상기 가스 센서는, 상기 하우징의 수용 공간 내에서, 상기 입구에 인접한 곳에 배치되고, 상기 먼지 센서는, 상기 하우징의 수용 공간 내에서, 상기 가스 센서의 상측에 각각 배치되며, 상기 하우징의 입구를 통해 유입되는 공기는, 상기 가스 센서의 방출열에 의해 발생하는 상승 기류를 통해 상측 방향으로 이동한다.The sensor package according to the embodiment includes a substrate; A housing disposed on the substrate, the housing including an inlet, an outlet and an accommodation space; And a gas sensor and a dust sensor disposed together in the housing space of the housing, wherein the gas sensor is disposed adjacent to the inlet in the housing space of the housing, and the dust sensor comprises: The air introduced through the inlet of the housing moves upwards through the upward flow generated by the discharge heat of the gas sensor.
또한, 상기 먼지 센서는, 광을 발생하는 발광부와, 상기 발광부에서 발생한 광을 수집하는 수광부와, 상기 수광부로 상기 광을 집적시키는 렌즈를 포함한다.The dust sensor includes a light emitting portion for generating light, a light receiving portion for collecting light generated in the light emitting portion, and a lens for integrating the light into the light receiving portion.
또한, 상기 가스 센서는, 서로 다른 감지 온도를 가지는 복수의 가스 감지 영역으로 구분되며, 상기 복수의 가스 감지 영역 중 상기 입구로부터 가장 가까운 곳에 배치된 감지 영역의 온도가 가장 낮다.The gas sensor is divided into a plurality of gas sensing regions having different sensing temperatures, and the temperature of the sensing region disposed closest to the inlet among the plurality of gas sensing regions is the lowest.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 종래에 개별로 구비된 먼지 센서와 가스 센서를 하나의 모듈로 통합함으로써, 하나의 센서 장치에서 먼지량뿐 아니라, 가스 농도를 측정할 수 있다.In the embodiment of the present invention, conventionally, the dust sensor and the gas sensor, which are separately provided, are integrated into one module, so that not only the dust amount but also the gas concentration can be measured in one sensor device.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 따르면, 먼지 센서가 배치되는 하우징 내에 가스 센서를 함께 배치함으로써, 복수의 센서가 배치되는 공간적 낭비를 해결하여 제품 부피를 최소화할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by arranging the gas sensor in the housing in which the dust sensor is disposed, the spatial waste in which the plurality of sensors are arranged can be solved, and the volume of the product can be minimized.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 따르면, 가스 센서에 구비된 히터를 이용하여 먼지 센서의 동작에 필요한 공기 대류를 가능하게 함으로써, 먼지 센서에 필요한 히터를 삭제할 수 있으며, 이에 따른 제품 가격을 절감할 수 있다. Further, according to the embodiment of the present invention, since the heater provided in the gas sensor enables the air convection necessary for the operation of the dust sensor to be performed, the heater required for the dust sensor can be eliminated, .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 장치를 분해한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 도 1의 센서 장치를 결합한 저면도이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도 1의 센서 장치를 결합한 저면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 가스 센서의 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 1에 도시된 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 13는 도 12에 가스 센서의 평면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 가스 센의 제 1 변형 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 가스 센의 제 2 변형 구조를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 히터 전극의 저항 변화 예를 보여주는 도면이다.
도 17은 가스 센서의 감지물 온도에 따른 상대 흡착량을 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 센서의 배치도면이다.FIG. 2 is a bottom view of the sensor device of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor device according to the second embodiment of the present invention. 1 is a bottom view incorporating the sensor device of Fig. 1 according to an embodiment. Fig.
FIG. 4 is a sectional view of the gas sensor according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view of the gas sensor shown in FIG.
FIG. 6 is a sectional view of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 9 is a sectional view of a gas sensor according to a fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 10 is a sectional view of a gas sensor according to a sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
12 is a cross-sectional view of a gas sensor according to an eighth embodiment of the present invention shown in FIG.
13 is a plan view of the gas sensor in Fig.
Fig. 14 is a view showing a first modified structure of the gas senes shown in Fig. 13. Fig.
Fig. 15 is a view showing a second modified structure of the gas senes shown in Fig. 13. Fig.
16 is a view showing an example of the resistance change of the heater electrode according to the embodiment of the present invention.
17 is a graph showing the relative adsorption amount according to the detected water temperature of the gas sensor.
18 is a layout diagram of a gas sensor according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure is formed "on" or "under" a substrate, each layer The terms " on "and " under " encompass both being formed" directly "or" indirectly " The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 장치를 분해한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 도 1의 센서 장치를 결합한 저면도이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도 1의 센서 장치를 결합한 저면도이다.FIG. 2 is a bottom view of the sensor device of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor device according to the second embodiment of the present invention. 1 is a bottom view incorporating the sensor device of Fig. 1 according to an embodiment. Fig.
도 1을 참조하면, 센서 장치(1)는 기판(10) 및 하우징(20, 30)을 포함한다. 그리고, 상기 하우징(20, 30)은 상기 기판(10) 위에 배치되며, 먼지 센서 및 가스 센서가 배치되는 제 1 케이스(20)와, 상기 제 1 케이스(20) 위에 배치되어 상기 제 1 케이스(20)의 상부 영역을 덮는 제 2 케이스(30)를 포함한다.Referring to Fig. 1, the
바람직하게, 상기 제 1 케이스(20)는 상기 가스 센서와 먼지 센서가 장착되는 공간을 제공하는 하우징 몸체일 수 있으며, 상기 제 2 케이스(30)는 상기 하우징 몸체의 내부 수용 공간을 외부로부터 밀폐하는 하우징 덮개일 수 있다.Preferably, the
기판(10)은 센서 장치(1)를 구성하는 다양한 부품이나 소자들이 장착되며, 상기 센서 장치(1)의 먼지 센서 및 가스 센서의 그번 및 지지를 위해 제공된다.The
이러한, 기판(10)은 평판 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 기판(10)은 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)일 수 있다. 여기에서, 상기 기판(10)은 단일 기판으로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 다수 개의 기판들이 연속적으로 적층된 다층 기판으로 구현될 수 있다.Such a
즉, 기판(10)은 단일 패턴이 형성되는 센서 장치(1)의 지지 기판이다. 그리고, 상기 기판(10)은 복수의 적층 구조를 가지는 다층 기판 중 어느 하나의 회로 패턴이 형성되는 일 절연층을 의미할 수 있다.That is, the
상기 기판(10)은 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판, 또는 유리 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.The
즉, 상기 기판(10)은 배선을 변경할 수 있는 전기 회로가 편성되어 있는 판으로, 절연기판 표면에 도체 패턴을 형성할 수 있는 절연 재료로 만들어진, 프린트, 배선판 및 절연기판을 모두 포함할 수 있다.That is, the
상기 기판(10)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(10)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 기판(10)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(10)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 기판(10)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판(10)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(10)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.In addition, the
또한, 상기 기판(10)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 이 때, 기판(10)은, 회로 설계를 근거로 회로부품을 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현하며, 절연물 상에 전기도체를 재현할 수 있다. 또한 전기부품을 탑재하고 이들을 회로적으로 연결하는 배선을 형성할 수 있으며, 부품의 전기적 연결기능 외의 부품들을 기계적으로 고정시켜줄 수 있다.In addition, the
기판(10) 위에는 회로 패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 상기 회로 패턴은 상기 기판(10) 위에 장착되는 가스 센서나 먼지 센서와 전기적으로 연결된다.A circuit pattern (not shown) is formed on the
상기 회로 패턴은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 상기 회로 패턴는 일반적으로 구리에 은, 금 및 주석 중 적어도 어느 하나 이상의 표면처리 도금층을 포함할 수 있다.The circuit pattern may be formed by a conventional manufacturing process of a printed circuit board, such as an additive process, a subtractive process, a modified semi- additive process (MSAP), or a semi-additive process (SAP) A detailed description thereof will be omitted. The circuit pattern may generally include at least one of a surface treatment plated layer of silver, gold and tin in copper.
상기 기판(10) 위에는 제어 소자(11)가 배치된다. A
상기 제어 소자(11)는 먼지 센서 및 가스 센서의 동작을 제어하는 소자일 수 있다. 상기 제어 소자(11)는 먼지 센서 및 가스 센서의 구동을 위해 필요한 구동 신호를 공급하는 구동 소자와, 상기 먼지 센서 및 가스 센서에서 획득된 신호의 처리를 위한 처리 소자를 포함할 수 있다.The
상기 기판(10) 위에는 하우징(20, 30)이 배치된다. 상기 하우징(20, 30)은 내부에 상기 가스 센서 및 먼지 센서를 수용하는 수용 공간이 마련되어 있다. 그리고, 하우징(20, 30)은 외부의 빛이 상기 수용 공간 내부로 유입되는 것을 방지하는 차폐막을 형성한다.On the
상기 하우징(20, 30)에는 외부로부터의 공기를 상기 하우징(20, 30) 내부의 수용 공간으로 유입시키는 입구(31)와, 상기 하우징(20, 30) 내부의 수용 공간 내에 유입된 공기를 외부로 배출시키는 출구(32)를 포함한다.The housing (20, 30) is provided with an inlet (31) for introducing air from the outside into a housing space inside the housing (20, 30) And an
즉, 상기 하우징(20, 30) 내에는 상기 입구(31)에 대응하는 제 1 홀과, 상기 출구(32)에 대응하는 제 2 홀이 형성된다. 이때, 상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀의 입구/출구 구분은, 상기 하우징(20, 30) 내부에 배치된 가스 센서의 위치에 의해 결정될 수 있다. That is, a first hole corresponding to the
다시 말해서, 상기 하우징(20, 30) 내부의 수용 공간에는 가스 센서 및 먼지 센서가 장착된다. 그리고, 상기 하우징(20, 30)에는 일측에 제 1 홀이 형성되고, 타측에 제 2 홀이 형성된다. 이때, 상기 제 1 홀 및 제 2 홀 중 하나는 상기 가스 센서의 배치 영역에 인접하게 위치하고, 다른 하나는 상기 가스 센서보다 상기 먼지 센서에 인접하게 위치한다. In other words, a gas sensor and a dust sensor are mounted in the housing space inside the housing (20, 30). A first hole is formed on one side of the housing (20, 30), and a second hole is formed on the other side of the housing (20, 30). At this time, one of the first hole and the second hole is located adjacent to the arrangement region of the gas sensor, and the other is located adjacent to the dust sensor than the gas sensor.
여기에서, 상기 가스 센서에 인접하게 배치된 홀이 상기 입구(31)가 될 수 있고, 상기 먼지 센서에 인접하게 배치된 홀이 상기 출구(32)가 될 수 있다.Here, a hole disposed adjacent to the gas sensor may be the
즉, 상기 센서 장치(1)에서의 가스 측정 및 먼지 측정의 원리는, 상기 입구(31)를 통해 유입된 공기가 우선적으로 상기 가스 센서에 제공된다. 그리고, 상기 가스 센서는 상기 유입된 공기에 포함된 가스 농도를 검출한다.That is, the principle of gas measurement and dust measurement in the
이때, 상기 가스 센서에서의 방출 열(다시 말해서, 상기 가스 센서에 포함된 히터의 쥴(Joule) 발열에 의해 상승 기류가 발생하며, 그에 따라 상기 상승 기류에 의해 상기 공기는 먼지 센서가 배치된 영역으로 상승하게 된다. 그리고, 상기 먼지 센서는 상기 가스 센서에 의해 상승되는 공기에 포함된 먼지를 검출한다. 이후, 상기 상승 기류에 의해 계속하여 상승하는 공기는 상기 출구(32)를 통해 외부로 배출된다.At this time, a rising air stream is generated by the heat of the joule of the heater included in the gas sensor (that is, the heat emitted from the gas sensor) The dust sensor detects the dust contained in the air raised by the gas sensor. Then, the air continuously rising by the upward airflow is discharged to the outside through the
한편, 상기 하우징(20, 30)을 구성하는 상기 제 1 케이스(20) 및 제 2 케이스(30)는 외부의 전자파 노이즈가 내부로 유입되지 않도록 하는 재질로 형성될 수 있다.The
바람직하게, 상기 제 1 케이스(20) 및 제 2 케이스(30)는 음이온 방전, 전지집진 고압 방전 및 플라즈마 고압 방전 등을 차단하여, 상기 가스 센서와 먼지 센서의 동작을 안정화하는 전도성 수지로 형성될 수 있다.Preferably, the
상기 제 1 케이스(20)는 가스 센서가 장착되는 제 1 영역 및 먼지 센서가 장착되는 제 2 영역을 포함한다.The first case (20) includes a first region in which a gas sensor is mounted and a second region in which a dust sensor is mounted.
이때, 상기 제 1 영역은, 상기 입구(31)에 인접한 영역일 수 있으며, 이에 따라 상기 가스 센서(26)는 상기 입구(31)에 인접한 영역에 배치되어, 상기 입구(31)를 통해 유입된 공기에 포함된 가스를 검출한다.The first region may be a region adjacent to the
한편, 상기 제 1 케이스(20)의 제 2 영역에는, 먼지 센서의 발광부(25)가 배치되는 발광부 배치 공간(24)과, 수광부(22)가 배치되는 수광부 배치 공간(21)을 포함한다. A light emitting
상기 발광부 배치 공간(25)은, 내부에 장착된 발광부(25)에서 발생한 빛이 먼지 검출 영역으로 제공되도록 한다. 이때, 상기 발광부 배치 공간(25)은 상기 기판(10)의 주면에 대하여 일정 각도 기울어진 상태로 형성된다. 이때, 상기 발광부 배치 공간(25)이 일정 각도 기울어진 상태로 형성되는 이유는, 최소한의 공간 내에서 상기 빛의 이동 거리를 최대화하기 위함이다. 그리고, 상기 발광부 배치 공간(25)은 상기 발광부(25)에서 발생한 빛이 상기 먼지 검출 영역으로 제공되도록 상기 빛의 이동 경로를 제공함과 동시에 상기 빛의 흐름을 가이드한다.The light emitting
상기 발광부 배치 공간(25) 내에는 발광부(25)가 배치된다. 상기 발광부(25)는 적외선 발광 다이오드(IR LED)로 구성될 수 있다.The
상기 수광부 배치 공간(21)은, 내부에 장착된 수광부(22)로 상기 먼지 검출 영역에서 산란된 빛이 제공되도록 한다. 이때, 상기 수광부 배치 공간(21)은 상기 기판(10)의 주면에 대하여 일정 각도 기울어진 상태로 형성된다. 이때, 상기 수광부 배치 공간(21)이 일정 각도 기울어진 상태로 형성되는 이유는, 최소한의 공간 내에서 상기 빛의 이동 거리를 최대화하기 위함이다. 그리고, 상기 수광부 배치 공간(21)은 상기 먼지 검출 영역에서 산란된 빛이 상기 수광부(22)로 제공되도록 상기 빛의 이동 경로를 제공함과 동시에 상기 빛의 흐름을 가이드한다.The light receiving
상기 수광부 배치 공간(21) 내에는 수광부(22) 및 렌즈(23)가 배치된다, 상기 수광부(22)는 상기 먼지 검출 영역에서 산란된 빛을 수신하여, 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 이때, 상기 수광부 배치 공간(21)의 입구에는, 상기 수광부(22)로의 산란광을 집적하는 렌즈(23)가 배치될 수 있다.A
상기와 같은 먼지 센서의 원리는, 상기 발광부(25)에서 발생한 광은 상기 먼지 검출 영역으로 제공된다. 이때, 상기 먼지 검출 영역에는 상기 가스 센서(26)에 의한 대류에 의해 상승한 공기가 존재한다. 그리고, 상기 공기에 포함된 입자(먼지)에 의해 상기 빛의 산란이 발생하며, 상기 먼지에 의해 산란된 광은 상기 렌즈(23)에 의해 집적되어 상기 수광부(22)로 제공된다. 상기 수광부(22)는 상기 산란광을 수신하고, 상기 수신한 산란광의 광량에 대한 정보를 제어 소자(11)에 제공한다. 이후, 상기 제어 소자(11)는 상기 산란광의 광량에 따라 먼지의 양을 측정한다.The principle of the dust sensor is that the light emitted from the
한편, 상기 가스 센서(26)는 상기 하우징(20, 30) 내의 수용 공간 중 상기 입구(31)의 인접 영역에 배치되며, 그에 따라 상기 입구(31)를 통해 인입되는 공기에 포함된 가스의 농도를 검출한다.The
이때, 상기 가스 센서(26)는 내부에 히터(추후 설명)가 구비되며, 상기 히터에 의해 감지물(추후 설명)의 가열이 이루어진다. 상기 감지물의 가열 온도는 상기 가스 센서(26)에서 감지되는 가스의 종류에 따라 달라진다. 상기 감지물의 가열 온도에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.At this time, the
그리고, 상기 가스 센서(26)는 내부의 감지물을 가열시키는 히터의 쥴(Joule) 발열에 의하여 상승 기류를 발생시키며, 그에 따라 상기 수용 공간 내에서 입자를 포함한 공기를 상승시킨다. 상기 상승된 공기는 상기 먼지 검출 영역으로 이동한 후에 상기 출구(32)를 통해 상기 하우징(20, 30) 외부로 배출된다.The
도 2 및 3을 참조하면, 상기 가스 센서(26)는 플립 칩 방식에 의해 상기 기판(10) 위에 장착될 수 있으며, 이와 다르게 와이어 본딩 방식에 의해 상기 기판(10) 위에 장착될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
도 2는 플립 칩 방식에 의해 장착된 가스 센서(26)를 나타낸 도면이며, 도 3은 와이어 본딩 방식에 의해 장착된 가스 센서(26)를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing a
도 2를 참조하면, 상기 기판(10)의 상면 중 상기 가스 센서(26)가 장착될 위치에는 상기 가스 센서(26)와 전기적으로 연결되는 회로패턴(도시하지 않음)이 배치된다.Referring to FIG. 2, a circuit pattern (not shown) electrically connected to the
그리고, 상기 회로 패턴 위에는 상기 가스 센서(26)를 구성하는 전극(261)이 배치된다. 이때, 상기 전극(261)은 상기 회로 패턴과 직접 접촉하며, 상기 회로 패턴 위에 배치된다. On the circuit pattern, an
이에 따라, 상기 가스 센서(26)는 상기 전극(261)이 하부 방향(기판 방향)을 향하도록 배치된 상태에서 상기 기판 위에 장착된다.Accordingly, the
도 3을 참조하면, 상기 기판(10)의 상면 중 상기 가스 센서(26)가 장착될 위치를 기준으로 소정 간격 이격된 위치에는, 상기 가스 센서(26)와 전기적으로 연결되는 회로패턴(도시하지 않음)이 배치된다.3, a circuit pattern (not shown) electrically connected to the
그리고, 상기 기판(10)의 상면 중 상기 회로 패턴과 일정 간격 이격된 인접 영역에는 가스 센서(26)가 배치된다. 이때, 상기 가스 센서(26)는 상기 전극(262)이 상부 방향을 향하도록 배치된 상태에서 상기 기판(10) 위에 장착된다.A
이에 따라, 상기 기판(10) 위에는 상기 전극(262)에 일단이 연결되고, 상기 회로패턴에 타단이 연결되는 연결부재(263)가 추가로 배치된다.Accordingly, a
상기와 같은 본 발명의 센서 장치에 의하면, 종래에 개별로 구비된 먼지 센서와 가스 센서를 하나의 모듈로 통합함으로써, 하나의 센서 장치에서 먼지량뿐 아니라, 가스 농도를 측정할 수 있다.According to the sensor device of the present invention as described above, dust concentration and gas concentration can be measured in one sensor device by integrating the separately provided dust sensor and gas sensor into one module.
또한, 상기 센서 장치에 의하면, 먼지 센서가 배치되는 하우징 내에 가스 센서를 함께 배치함으로써, 복수의 센서가 배치되는 공간적 낭비를 해결하여 제품 부피를 최소화할 수 있다.Further, according to the sensor device, the gas sensor is disposed together in the housing in which the dust sensor is disposed, thereby minimizing the volume of the product by solving the spatial waste of arranging the plurality of sensors.
또한, 상기 센서 장치에 의하면, 가스 센서에 구비된 히터를 이용하여 먼지 센서의 동작에 필요한 공기 대류를 가능하게 함으로써, 먼지 센서에 필요한 히터를 삭제할 수 있으며, 이에 따른 제품 가격을 절감할 수 있다. Further, according to the sensor device, it is possible to eliminate the heater required for the dust sensor by making the air convection necessary for the operation of the dust sensor possible by using the heater provided in the gas sensor, thereby reducing the cost of the product.
이하에서는, 상기 본 발명에 구비된 가스 센서(26)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 가스 센서의 평면도이다.FIG. 4 is a sectional view of the gas sensor according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view of the gas sensor shown in FIG.
도 4 및 도 5를 참조하면, 가스 센서(26A)는 기판(110), 상부 패드(120), 하부 패드(125), 금속층(130), 히터 전극(135), 감지 전극(140), 감지물(145), 보호층(150) 및 연결부(155)를 포함한다. 4 and 5, the
기판(110)은 전극 패드가 형성되는 가스 센서(26A)의 지지 기판이다. 상기 기판(110)은 절연 플레이트를 포함하며, 세라믹 기판일 수 있다.The
바람직하게, 상기 기판(110)은 알루미나(Alumina), 산화 실리콘(SiO) 또는 질화 실리콘(SiN)를 포함하는 세라믹 기판일 수 있다.Preferably, the
기판(110) 위에는 상부 패드(120)가 배치된다.On the
상기 상부 패드(120)는 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 형성 가능하며, 여기에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The
상기 상부 패드(120)는 상기 기판(110) 위에 소정 간격을 두고 복수 개 배치된다.The
바람직하게, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 패드(120)는 제 1 상부 전극 패드(121), 제 2 상부 전극 패드(122), 제 3 상부 전극 패드(123) 및 제 4 상부 전극 패드(124)를 포함한다.5, the
그리고, 상기 제 1 내지 4 상부 전극 패드(121, 122, 123, 124) 중 2개의 상부 전극 패드는, 히터 전극(135)가 연결되고, 나머지 2개의 상부 전극 패드는 감지 전극(140)과 연결된다. 다시 말해서, 상기 제 1 상부 전극 패드(121) 및 제 2 상부 전극 패드(122)는 감지 전극(140)과 연결되는 감지 전극 패드이고, 제 3 상부 전극 패드(123) 및 제 4 상부 전극 패드(124)는 히터 전극(135)과 연결되는 히터 전극 패드이다.The two upper electrode pads of the first to fourth
이때, 상기 제 1 내지 4 상부 전극 패드(121, 122, 123, 124)는 판 형상을 갖는 상기 기판(110)의 4개의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내지 4 상부 전극 패드(121, 122, 123, 124)은 상기 기판(110)의 상부 영역의 외곽부에 배치된다. 이에 따라, 상기 제 1 내지 4 상부 전극 패드(121, 122, 123, 124)의 측면은 기판(110)의 외측으로 노출될 수 있다.At this time, the first to fourth
한편, 상기 기판(110) 아래에는 하부 패드(125)가 배치된다.On the other hand, a
다시 말해서, 기판(110)의 상면에는 상부 패드(120)가 배치되고, 상기 기판(110)의 하면에는 하부 패드(125)가 배치된다.In other words, the
상기 하부 패드(125)는 상기 가스 센서(26A)를 상기 센싱 장치의 기판(10)에 부착시키기 위한 부착 패드이다. 보다 바람직하게, 상기 하부 패드(125)는 상기 가스 센서(26A)와 상기 센싱 장치의 기판(10)을 서로 전기적으로 연결하기 위한 연결 패드이다.The
이를 위해, 상기 하부 패드(125)는 전도성 물질로 형성될 수 있다. For this, the
다시 말해서, 상기 하부 패드(125)는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(C) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한 상기 하부 패드(125)는 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(C), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트로 형성될 수 있다. 상기 하부 패드(125)의 표면에는 금속층(130)이 배치된다. 상기 금속층(130)은 상기 하부 패드(125)의 표면을 보호하면서, 상기 하부 패드(125)의 본딩력을 높일 수 있는 금속물질로 형성된다. 바람직하게, 상기 금속층(130)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(C), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.In other words, the
한편, 상기 하부 패드(125)는 상기 기판(110)의 하면에 소정 간격을 두고 복수 개 배치된다.The
즉, 하부 패드(125)는 제 1 하부 전극 패드 내지 제 4 하부 전극 패드(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.That is, the
그리고, 제 1 하부 전극 패드는 상기 제 1 상부 전극 패드(121)와 전기적으로 연결되고, 제 2 하부 전극 패드는 상기 제 2 상부 전극 패드(122)와 전기적으로 연결되며, 제 3 하부 전극 패드는 상기 제 3 상부 전극 패드(123)와 전기적으로 연결되고, 제 4 하부 전극 패드는 상기 제 4 상부 전극 패드(124)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 하부 패드(125)도 상기 상부 패드(120)와 동일하게 상기 기판(110)의 하면의 모서리에 각각 배치될 수 있다.The first lower electrode pad is electrically connected to the first
또한, 상기 금속층(130)은 상기 제 1 내지 4 하부 전극 패드의 표면에 각각 배치된다.In addition, the
연결부(155)는 상기 기판(110)을 관통하며, 일단이 상기 상부 패드(120)과 연결되고, 타단이 상기 하부 패드(125)와 연결된다.The
다시 말해서, 연결부(155)는 상기 기판(110)을 관통하며 배치되고, 그에 따라 상기 상부 패드(120)와 하부 패드(125)를 상호 전기적으로 연결한다.In other words, the
상기 연결부(155)는 상기 기판(110)을 관통하는 관통 홀(도시하지 않음) 내부를 전도성 물질로 충진하여 형성할 수 있다.The
상기 관통 홀은 기계, 레이저 및 화학 가공 중 어느 하나의 가공 방식에 의해 형성될 수 있다.The through-hole may be formed by any one of mechanical, laser, and chemical processing.
상기 관통 홀이 기계 가공에 의해 형성되는 경우에는 밀링(Milling), 드릴(Drill) 및 라우팅(Routing) 등의 방식을 사용할 수 있고, 레이저 가공에 의해 형성되는 경우에는 UV나 CO2 레이저 방식을 사용할 수 있으며, 화학 가공에 의해 형성되는 경우에는 아미노실란, 케톤류 등을 포함하는 약품을 이용하여 상기 기판(110)을 개방할 수 있다.When the through holes are formed by machining, a method such as milling, drilling, and routing may be used. In the case where the through holes are formed by laser machining, UV or CO 2 laser may be used When the
한편, 상기 레이저에 의한 가공은 광학 에너지를 표면에 집중시켜 재료의 일부를 녹이고 증발시켜, 원하는 형태를 취하는 절단 방법으로, 컴퓨터 프로그램에 의한 복잡한 형성도 쉽게 가공할 수 있고, 다른 방법으로는 절단하기 어려운 복합 재료도 가공할 수 있다. On the other hand, the processing by the laser is a cutting method in which a part of a material is melted and evaporated by concentrating optical energy on the surface to take a desired shape, and complicated formation by a computer program can be easily processed. Difficult composite materials can be processed.
또한, 상기 레이저에 의한 가공은 절단 직경이 최소 0.005mm까지 가능하며, 가공 가능한 두께 범위로 넓은 장점이 있다.In addition, the processing by the laser can have a cutting diameter of at least 0.005 mm, and has a wide range of thickness that can be processed.
상기 레이저 가공 드릴로, YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저나 CO2 레이저나 자외선(UV) 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 동박층 및 절연층 모두를 가공할 수 있는 레이저이고, CO2 레이저는 절연층만 가공할 수 있는 레이저이다.As the laser processing drill, YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser, CO 2 laser or ultraviolet (UV) laser is preferably used. The YAG laser is a laser capable of processing both the copper foil layer and the insulating layer, and the CO 2 laser is a laser capable of processing only the insulating layer.
상기 관통 홀이 형성되면, 상기 관통 홀 내부를 전도성 물질로 충진하여 상기 연결부(155)를 형성한다. 상기 연결부(155)는 상기 상부 패드(120)와 하부 패드(125)를 상호 전기적으로 도통시키기 위해 형성된다. 상기 연결부(155)를 형성하는 전도성 물질은 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni) 및 팔라듐(Pd) 중에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있으며, 상기 전도성 물질 충진은 무전해 도금, 전해 도금, 스크린 인쇄(Screen Printing), 스퍼터링(Sputtering), 증발법(Evaporation), 잉크젯팅 및 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용할 수 있다.When the through hole is formed, the inside of the through hole is filled with a conductive material to form the
그리고, 상기 연결부(155)는 추후 설명하는 바와 같이, 기판(110)의 측면에 배치될 수 있으며, 이에 따라, 상기 연결부(155)는 측면이 상기 기판(110)의 외측으로 노출될 수 있다.The connecting
상기 기판(110) 위에는, 상기 상부 패드(120)와 연결되는 히터 전극(135) 및 감지 전극(140)이 각각 배치된다.A
상기 히터 전극(135)은 상기 기판(110) 위에 배치되어 열을 발생하는 저항체이며, 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 실리콘(Si), 실리콘 합금 또는 전도성 금속 산화물 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 금속 중에서 백금(Pt)으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가스 센서(26A)는 고온(예를 들어, 250~300)에서 동작하기 때문에 온도를 상승시키기 위한 구성이 필요하며, 이에 따라 상기 히터 전극(135)은 외부에서 인가되는 전원에 의해 주울 열(Joule Heat)을 발생하여 상기 가스 센싱 모듈(100)의 온도를 상승시킨다.The
이때, 상기 가스 센싱 모듈(100)은 다양한 종류의 가스를 센싱하는 가스 센싱 모듈일 수 있으며, 상기 센싱되는 가스의 종류에 따라 상기 가스 센싱 모듈이 최적의 감도를 나타낼 수 있는 온도도 상이하다.At this time, the
따라서, 본 발명에서는 상기 센싱 되는 가스의 종류에 따라 상기 히터 전극(135)에서 발생하는 열을 제어할 수 있으며, 이에 따라 상기 가스 센서(26A)의 최적의 감도를 나타낼 수 있는 특정 온도까지 상승되도록 한다. 이때, 상기 히터 전극(135)에서 발생하는 온도는 상기 인가되는 전원(Power)의 크기에 따라 조절될 수 있다. 또한, 상기 히터 전극(135)의 폭이나 길이 등의 변화를 통해 조절할 수도 있을 것이다.Therefore, according to the present invention, it is possible to control the heat generated by the
이때, 상기 히터 전극(135)은 상기 감지물 하부에 배치된 히터 전극과 상기 상부 패드(120)를 상호 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 히터 전극(135) 중 상기 감지물 하부에 배치된 부분의 두께는 상기 상부 패드(120)와 연결되는 부분의 두께보다 얇다. 즉, 상기 히터 전극(135)은 상기 기판(110) 위에 배치된 부분과 상기 감지물 하부에 배치된 부분의 두께가 서로 다르다. 이에 따라, 상기 히터 전극(135)은 상기 감지물(145)이 배치된 위치로 갈수록 두께가 점차 얇아지며, 그에 따라 상기 감지물(145)이 배치된 부분의 히터 전극(135)은 다른 부분에 배치된 부분의 히터 전극이 가지는 저항보다 낮게 설정된다.At this time, the
따라서, 상기 감지물 하부에 배치된 히터 전극(135)은 다른 부분의 히터 전극보다 높은 온도를 발생하여 상기 감지물(145)을 가열한다.Accordingly, the
또한, 감지 전극(140)은 소정 간격으로 상호 이격되는 제 1 감지 전극(140A) 및 제 2 감지 전극(140B)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 감지 전극(140A)은 네거티브(-) 특성을 갖는 전극일 수 있고, 제 2 감지 전극(140B)은 포지티브(+) 특성을 갖는 전극일 수 있다. The
감지물(145)은 상기 감지 전극(140) 상부에 금속 산화물로 구성될 수 있으며, 그에 따라 가스가 흡착되어 상기 금속 산화물의 저항 변화가 발생할 수 있다. 또한, 상기 감지물(145)은 상기 감지 전극(140)뿐 아니라, 상기 히터 전극(135) 위에도 배치될 수 있다. 그리고, 상기 감지 전극(140)은 상기 감지물(145)에 흡착되는 상기 가스에 의한 저항 변화를 측정한다. The
상기 감지 전극(140)은 금(Au) 또는 백금(Pt)으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 감지 전극(140)은 상기 기판(110) 위에 바로 배치될 수 있다. The
이때, 상기 감지 전극(140)은 상기 상부 패드(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 감지물(145)이 배치된 부분에서 히터 전극(135)에 의해 기화된 가스를 감지한다.At this time, the
즉, 상기 감지 전극(140) 중 상기 감지물 하부에 배치된 부분은, 상기 감지물(145)에 의해 덮이며, 이에 따라 상기 히터 전극(135)에 의해 기화된 가스를 감지한다.That is, a portion of the
한편, 상기 감지물(145)은 금속 산화물(MxOy), 금 나노입자, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(Carbon nanoTube), 풀러렌(fullerene) 및 이황화 몰리브덴(MoS2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 금속 산화물(MxOy)은 텅스텐 산화물(WOx), 주석 산화물(SnOx), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 산화물(InOx), 티타늄 산화물(TiOx), 갈륨 산화물(GaOx) 및 코발트 산화물(CoOx) 중 둘 이상이 일정한 비율로 결합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물(MxOy)은 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 로듐(Rh) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나의 금속 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 산화물(MxOy)을 보조 입자로 더 포함할 수 있다. The
이때, 상기 금속 산화물(MxOy)은 평균 직경의 크기가 1nm 내지 500nm 수준의 나노 입자일 수 있다. 또한 상기 금속 산화물은 나노 기둥으로 형성된 주상 구조를 가지는 박막일 수 있다. At this time, the metal oxide (MxOy) may be nanoparticles having an average diameter ranging from 1 nm to 500 nm. The metal oxide may be a thin film having a columnar structure formed of nano pillars.
상기 나노 입자는 상기 감지 전극(140)과의 접촉력이 크게 향상될 수 있어 상기 감지물(145)에 접촉된 가스에 의한 전기저항의 변화가 보다 민감하게 체크될 수 있다. 또한 상기 나노 입자는 표면적이 크고, 외부 영향에 의한 전기적인 변화가 크므로 가스 센서(26A)의 작동온도를 크게 낮출 수 있다.The contact force of the nanoparticles with the
상기 기판(110) 위에는 보호층(150)이 형성된다.A
상기 보호층(150)은 상기 기판(110) 위에 배치된 상부 패드(120), 히터 전극(135) 및 감지 전극(140)을 덮으며 형성된다.The
바람직하게, 상기 보호층(150)은 상기 감지 전극(140) 위에 배치된 감지물(145)을 제외한 영역, 다시 말해서, 상기 감지물(145)에 의해 덮이지 않은 감지 전극(140)의 일부분, 상기 히터 전극(135), 상기 상부 패드(120) 및 상기 기판(110)의 상면을 덮으며 형성된다.The
이때, 상기 보호층(150)은 글래스 또는 산화물로 형성된 층일 수 있으며, 바람직하게 상기 히터 전극(135)에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것을 막기 위해 낮은 열 전도율(Low Thermal Conductivity)을 갖는 물질로 형성될 수 있다.At this time, the
한편, 상기 도면 상에서의 상부 패드(120)나 연결부(155)는 사각 형상을 가진다고 도시하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 상부 패드(120)나 연결부(155)의 단면은 상기 사각 형상뿐 아니라, 원 형상, 타원 형상, 부채꼴 형상 및 다각 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수도 있다.Although the
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a sectional view of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
도 6을 참조하면, 가스 센서(26B)는 기판(110), 중간층(115), 상부 패드(120), 하부 패드(125), 금속층(130), 히터 전극(135), 감지 전극(140), 감지물(145), 보호층(150) 및 연결부(155)를 포함한다.6, the
여기에서, 상기 가스 센서(26B)는 중간층(115)을 제외한 다른 부분의 구조는 도 4 에서 설명한 가스 센서(26A)의 구조와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.Here, the structure of the
상기 가스 센서(26B)에서, 상기 기판(110) 위에는 중간층(115)이 배치될 수 있다. In the
상기 중간층(115)은 열 전도율이 낮은 물질로 형성되며, 그에 따라 상기 히터 전극(135)에 의해 발생한 열이 외부로 방출되지 않도록 한다. 다시 말해서, 상기 중간층(115)은 상기 히터 전극(135)에서 발생한 열이 외부로 방출되지 않도록 하는 단열부로 기능한다.The
이를 위해, 상기 중간층(115)은 상기 히터 전극(135) 아래에 배치될 수 있다. 바람직하게, 상기 중간층(115)은 상기 기판(110)의 상부 영역 중 감지 영역(감지물(145)이 올라가는 영역)에 배치될 수 있다.For this purpose, the
그리고, 상기 히터 전극(135)은 상기 기판(110)의 감지 영역에 배치된 중간층(115) 위에 배치된다. 즉, 상기 기판(110)의 상부 영역 중 상기 중간층(115)이 배치된 영역이 감지 영역일 수 있고, 상기 중간층(115)이 배치된 영역을 제외한 영역(다시 말해서, 상부 패드(120)가 배치된 영역)이 주변 영역일 수 있다.The
이때, 상기 히터 전극(135) 중 상기 중간층(115) 위에 배치된 부분의 두께는 상기 상부 패드(120)와 연결되는 부분의 두께보다 얇을 수 있다. 즉, 상기 히터 전극(135)은 상기 기판(110) 위에 배치된 부분과 상기 중간층(115) 위에 배치된 부분의 두께가 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 히터 전극(135)은 상기 감지물(145)이 배치된 위치로 갈수록 두께가 점차 얇아지며, 그에 따라 상기 감지물(145)이 배치된 부분의 히터 전극(135)은 다른 부분에 배치된 부분의 히터 전극이 가지는 저항보다 낮게 설정된다. 또한, 상기 히터 전극(135)은 상기 감지물(145)에 배치된 부분에서의 밀도가 서로 다르게 나타나며, 그에 따라 저항 값도 영역별로 서로 다르게 나타날 수 있다.At this time, the thickness of the portion of the
따라서, 상기 중간층(115) 위에 배치된 히터 전극(135)은 다른 부분의 히터 전극보다 높은 온도를 발생하여 상기 감지물(145)을 가열한다.Therefore, the
한편, 상기 중간층(115)은 글래스 또는 산화물로 형성된 층일 수 있으며, 바람직하게 상기 히터 전극(135)에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것을 막기 위하여 낮은 열 전도율(Low Thermal Conductivity)을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The
도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
여기에서, 도 7에 도시된 가스 센서(26C)는 상기 기판에 형성되는 공극(160)을 제외한 다른 부분의 구조는, 상기 도 6에서 설명한 가스 센서(26A)의 구조와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.Here, the structure of the
상기 기판(110)에는 공극(160)이 형성된다. 상기 공극(160)은 상기 감지 영역의 주위를 둘러싸며 배치된다.A
바람직하게, 상기 공극(160)은 상기 보호층(150)의 상면에서부터 상기 기판(110)의 하면까지 관통하며 형성된다. 그리고, 상기 공극(160)은 상기 감지 영역을 둘러싸며 배치되어, 상기 감지 영역과 상기 주변 영역 사이에 열 전달이 이루어지지 않도록 한다.Preferably, the
여기에서, 상기 감지 영역은 상기 중간층(115)이 배치된 영역일 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 상기 중간층(115)이 구비되는 경우, 상기 감지 영역은 상기 중간층(125)의 주변 영역으로 정의되지만, 상기 중간층(125)이 구비되지 않은 경우에는 상기 감지 영역이 상기 감지물(145)의 주변 영역으로 정의된다. 이하에서는, 상기 중간층(115)이 형성된 경우에 대해 설명하기로 한다.Here, the sensing region may be a region in which the
따라서, 상기 공극(160)은 상기 중간층(115)의 주변 영역에 배치된다. 이때, 상기 공극(160)이 상기 기판(110) 및 상기 보호층(150)의 전체 영역에 걸쳐 형성되게 되면, 상기 중간층(115)을 포함하는 감지 영역과 상기 주변 영역 사이의 연결 강도가 약해질 수 있다.Accordingly, the
따라서, 상기 공극(160)은 상기 중간층(115)과 소정 간격 이격된 둘레 영역을 둘러싸며 배치되는 복수의 단위 공극을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 기판(110) 중 상기 복수의 단위 공극 사이의 부분은 제거되지 않고 남아있게 되며, 그에 따라 상기 감지 영역과 상기 주변 영역 사이의 연결 강도를 향상시키도록 한다.Accordingly, the
상기 공극(160)은 기판(110)만을 관통하며 형성되는 것이 아니라, 상기 기판(110)과 함께 상기 기판(110) 위에 배치된 보호층(150)을 포함하여 관통하며 형성된다. 따라서, 상기 공극(160)에 의해, 상기 보호층(150) 영역에서부터 상기 기판(110)의 영역까지 열 차단 영역이 형성된다. 상기 열 차단 영역은, 상기 감지 영역과 상기 주변 영역 사이의 열 전달을 차단해주며, 그에 따라 상기 주변 영역에서 발생한 열이 상기 감지 영역으로 전달되지 않도록 하면서, 상기 감지 영역에서 발생한 열이 상기 주변 영역으로 전달되지 않도록 한다.The
상기 공극(160)은 기계, 레이저 및 화학 가공 중 어느 하나의 가공 방식에 의해 상기 기판(110) 및 상기 보호층(150)을 개방하며 형성될 수 있다.The
상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 감지물의 주변에 복수의 공극을 형성함으로써, 상기 감지물로 전달되는 외부 열을 차단할 수 있으며, 이에 따라 상기 외부의 열이 상기 감지물로 전달됨에 따라 나타나는 가스 감지 오류 현상을 제거하여 센서의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by forming a plurality of voids in the periphery of the sensed object, the external heat transmitted to the sensed object can be blocked, and accordingly, It is possible to improve the operational reliability of the sensor by eliminating the occurrence of the gas sensing error phenomenon.
또한, 본 발명에 따른 실시 의하면, 상기 공극에 의해 상기 감지물의 열이 외부로 방출되지 않음으로써, 상기 감지물이 항상 고온을 유지할 수 있도록 하며, 상기 감지물을 일정 온도로 유지시키기 위한 소비 전력을 최소화할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since the heat of the sensed object is not emitted to the outside by the gap, the sensed object can be maintained at a high temperature at all times, and the power consumption for maintaining the sensed object at a constant temperature Can be minimized.
도 8은 도 1에 도시된 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
도 8을 참조하면, 가스 센서(26D)는, 기판(110), 중간층(115), 상부 패드(120), 하부 패드(125), 금속층(130), 히터 전극(135), 감지 전극(140), 감지물(145), 보호층(150), 연결부(155A)를 포함한다.8, the
도 8에 도시된 가스 센서(26D)은 도 7에 도시된 가스 센서와 연결부(155A)를 제외한 다른 구성은 동일하다. 이에 따라, 상기 연결부(155A)를 제외한 다른 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 연결부(155A)는 상기 기판(110)을 관통하며, 일단이 상기 상부 패드(120)과 연결되고, 타단이 상기 하부 패드(125)와 연결된다.The
다시 말해서, 연결부(155A)는 상기 기판(110)을 관통하며 배치되고, 그에 따라 상기 상부 패드(120)와 하부 패드(125)를 상호 전기적으로 연결한다.In other words, the
상기 연결부(155A)는 상기 기판(110)을 관통하는 관통 홀(도시하지 않음) 내부를 전도성 물질로 충진하여 형성할 수 있다.The
이때, 상기 관통 홀은 상기 기판(110)의 외곽부에 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 관통 홀은 상기 기판(110)의 모서리 영역에 각각 형성될 수 있다. 따라서, 상기 관통 홀은 상기 기판(110)의 외곽에 형성되어 상기 기판(110)의 외측으로 노출된다.At this time, the through hole may be formed in the outer portion of the
따라서, 상기 연결부(155A)는 상기 기판(110)의 외곽부에 형성되며, 바람직하게 상기 기판(110)의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 연결부(155A)의 일부는 상기 기판(110)의 외측으로 노출된다. 이때, 상기 노출되는 부분은 상기 연결부(155A)의 상면 또는 하면이 아닌 측면이다. Accordingly, the
또한, 상부 패드(120)는 제 1 상부 패드(121), 제 2 상부 패드(122), 제 3 상부 패드(123) 및 제 4 상부 패드(124)를 포함한다.The
그리고, 상기 제 1 내지 4 상부 패드(121, 122, 123, 124) 중 2개의 상부 패드는, 히터 전극(135)가 연결되고, 나머지 2개의 상부 패드는 감지 전극(140)과 연결된다. 다시 말해서, 상기 제 1 상부 패드(121) 및 제 2 상부 패드(122)는 감지 전극(140)과 연결되는 감지 패드이고, 제 3 상부 패드(123) 및 제 4 상부 패드(124)는 히터 전극(135)과 연결되는 히터 패드이다.The two upper pads of the first through fourth
이때, 상기 제 1 내지 4 상부 패드(121, 122, 123, 124)는 판 형상을 갖는 상기 기판(110)의 4개의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내지 4 상부 패드(121, 122, 123, 124)은 상기 기판(110)의 상부 영역의 외곽부에 배치된다. 이에 따라, 상기 제 1 내지 4 상부 패드(121, 122, 123, 124)의 측면은 기판(110)의 외측으로 노출될 수 있다.The first to fourth
상기와 같이, 연결부(155A)와 같은 관통 전극를 기판의 외곽부에 배치하여 상기 관통 전극의 일부가 외부로 노출되도록 함으로써, 전체 관통 전극의 면적 비율을 감소할 수 있으며, 이에 따라 상기 관통 전극을 구성하는 전도성 물질이나 전도성 페이스트의 사용량을 감소할 수 있다.As described above, the penetrating electrode such as the connecting
한편, 가스 센서(26)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같은 일체형 기판 구조가 아닌 멤브레인 구조 또는 브리지 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the
도 9는 도 1에 도시된 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a sectional view of a gas sensor according to a fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
도 9에 도시된 가스 센서(26E)는 1층 멤브레인 구조를 가진다.The
도 9를 참조하면, 가스 센서(26E)는 기판(210), 전극 패드(220), 히터 전극(235), 감지 전극(240) 및 감지물(245)을 포함한다.9, the
기판(210)은 절연 플레이트(211), 제 1 산화 실리콘 박막(212), 질화 실리콘 박막(213) 및 제 2 산화 실리콘 박막(213)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.The
절연 플레이트(211)는 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 실리콘 기판을 이용할 수 있으며, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(quartz), 갈륨-질소(GaN) 또는 갈륨-비소(GaAs)가 도핑된 기판을 이용할 수도 있다.The insulating
한편, 히터 전극(235) 및 감지 전극(240)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(211)의 하부 영역은 식각되어 제거된다. Meanwhile, a lower region of the insulating
이때, 상기 절연 플레이트(211)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.At this time, when the insulating
제 1 산화 실리콘 박막(212), 질화 실리콘 박막(213) 및 제 2 산화 실리콘 박막(214)은 멤브레인(membrane)을 형성하며, 절연 플레이트(211) 상에 순차적으로 적층된다.The first silicon oxide
상기 멤브레인은 절연 플레이트(211)의 하부 영역 식각 시에 식각 방지층의 역할을 하며, 또한 상기 감지 전극(240)이나 히터 전극(235)의 지지대 역할을 한다. 또한, 상기 멤브레인은 히터 전극(235)의 가열 시에 발열에 의한 소자의 변형이 일어나는 것을 방지하기 위한 것으로서, 산화 실리콘 박막 또는 질화 실리콘 박막으로 형성되거나, 산화 실리콘 박막 및 질화 실리콘 박막의 적층 구조로 형성될 수 있다. The membrane serves as an etch stop layer when etching the lower region of the insulating
본 도면에서는 멤브레인이 제 1 산화 실리콘 박막(212), 질화 실리콘 박막(213) 및 제 2 산화 실리콘 박막(214)의 적층 구조로 형성된 경우에 대해 도시하고 있는데, 이와 같이 멤브레인은 압축 응력을 갖는 산화 실리콘 박막과 신장 응력을 갖는 질화 실리콘 박막을 도 9와 같은 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 멤브레인은 이들 중 어느 하나의 박막으로만 이루어질 수도 있다.In this figure, a membrane is shown formed by a laminated structure of a first silicon oxide
상기 멤브레인은 열산화법, 스퍼터링법 또는 화학 기상 증착법 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다The membrane may be formed by a method such as thermal oxidation, sputtering or chemical vapor deposition
상기 제 2 산화 실리콘 박막(214) 위에는 전극 패드(220)가 배치된다. 상기 전극 패드(220)는 상기 설명한 바와 같이, 복수의 전극 패드로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 4개의 전극 패드로 구성될 수 있다.An
또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(214) 위에는 히터 전극(235) 및 감지 전극(240)이 각각 배치된다.A
그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(214) 위에는 상기 감지 전극(240)을 덮으며 감지물(245)이 배치된다.A
또한, 상기 절연 플레이트(211)의 하부 영역은 상기 설명한 바와 같은 식각에 의해 제거된다. 이때, 상기 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 절연 플레이트(211)에는 공극(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 공극은 상기 제 1 산화 실리콘 박막(212), 질화 실리콘 박막(213) 및 제 2 산화 실리콘 박막(214)을 관통하며 형성되어 상기 제거된 절연 플레이트(211)의 하부 영역과 연결될 수 있다.In addition, the lower region of the insulating
도 10은 도 1에 도시된 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a sectional view of a gas sensor according to a sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
도 10에 도시된 가스 센서(26F)는 2층 멤브레인 구조를 가진다.The
도 10을 참조하면, 가스 센서(26)는 기판(310), 보호층(315), 전극 패드(320), 히터 전극(335), 감지 전극(340) 및 감지물(345)을 포함한다.10, the
기판(310)은 절연 플레이트(311), 제 1 산화 실리콘 박막(312), 질화 실리콘 박막(313) 및 제 2 산화 실리콘 박막(313)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.The
절연 플레이트(311)는 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 실리콘 기판을 이용할 수 있으며, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(quartz), 갈륨-질소(GaN) 또는 갈륨-비소(GaAs)가 도핑된 기판을 이용할 수도 있다.The insulating
한편, 히터 전극(335) 및 감지 전극(340)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(311)의 하부 영역은 식각되어 제거된다. Meanwhile, a lower region of the insulating
이때, 상기 절연 플레이트(311)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.At this time, when the insulating
제 1 산화 실리콘 박막(312), 질화 실리콘 박막(313) 및 제 2 산화 실리콘 박막(314)은 멤브레인(membrane)을 형성하며, 절연 플레이트(311) 상에 순차적으로 적층된다.The first silicon oxide
상기 멤브레인은 절연 플레이트(311)의 하부 영역 식각 시에 식각 방지층의 역할을 하며, 또한 상기 감지 전극(340)이나 히터 전극(335)의 지지대 역할을 한다. 또한, 상기 멤브레인은 히터 전극(335)의 가열 시에 발열에 의한 소자의 변형이 일어나는 것을 방지하기 위한 것으로서, 산화 실리콘 박막 또는 질화 실리콘 박막으로 형성되거나, 산화 실리콘 박막 및 질화 실리콘 박막의 적층 구조로 형성될 수 있다. The membrane serves as an etch stop layer when etching the lower region of the insulating
상기 멤브레인은 열산화법, 스퍼터링법 또는 화학 기상 증착법 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다The membrane may be formed by a method such as thermal oxidation, sputtering or chemical vapor deposition
상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 전극 패드(320)가 배치된다.An
상기 전극 패드(220)는 상기 설명한 바와 같이, 복수의 전극 패드로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에 배치되는 전극 패드(320)는 히터 전극(335)과 연결되는 전극 패드이다.The
또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 히터 전극(335)이 각각 배치된다.A
그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 상기 히터 전극(335)을 덮으며 보호층(315)이 배치된다.A
그리고, 상기 보호층(315) 위에는 감지 전극(340), 그리고 상기 감지 전극(340)과 전기적으로 연결되는 전극 패드(320)가 배치된다.A
그리고, 상기 보호층(315) 위에는 상기 감지 전극(340)을 덮으며 감지물(335)이 배치된다.A
도 11은 도 1에 도시된 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
도 11에 도시된 가스 센서(26)는 브리지 구조를 가진다.The
도 11을 참조하면, 가스 센서(26G)는 기판(410), 전극 패드(420), 히터 전극(435), 감지 전극(440), 보호층(415), 브리지부(470) 및 감지물(445)을 포함한다.11, the
기판(410)은 절연 플레이트(411), 제 1 산화 실리콘 박막(412), 질화 실리콘 박막(413) 및 제 2 산화 실리콘 박막(413)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.The
절연 플레이트(411)는 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 실리콘 기판을 이용할 수 있으며, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(quartz), 갈륨-질소(GaN) 또는 갈륨-비소(GaAs)가 도핑된 기판을 이용할 수도 있다.The insulating
한편, 히터 전극(435) 및 감지 전극(440)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(411)의 상부 영역은 식각되어 제거된다. On the other hand, the upper region of the insulating
이때, 상기 절연 플레이트(411)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.At this time, when the insulating
제 1 산화 실리콘 박막(412), 질화 실리콘 박막(413) 및 제 2 산화 실리콘 박막(414)은 멤브레인(membrane)을 형성하며, 절연 플레이트(411) 상에 순차적으로 적층된다.The first silicon oxide
상기 멤브레인은 감지 전극(440)이나 히터 전극(435)의 지지대 역할을 한다. 또한, 상기 멤브레인은 히터 전극(435)의 가열 시에 발열에 의한 소자의 변형이 일어나는 것을 방지하기 위한 것으로서, 산화 실리콘 박막 또는 질화 실리콘 박막으로 형성되거나, 산화 실리콘 박막 및 질화 실리콘 박막의 적층 구조로 형성될 수 있다. The membrane serves as a support for the
상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 전극 패드(420)가 배치된다. 상기 전극 패드(420)는 상기 설명한 바와 같이, 복수의 전극 패드로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 4개의 전극 패드로 구성될 수 있다.On the second silicon oxide
또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 히터 전극(435) 및 감지 전극(440)이 각각 배치된다. A
그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 상기 히터 전극(435)을 덮으며 보호층(415)이 형성된다. A
그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 상기 보호층(415) 및 상기 감지 전극(440)을 덮으며 감지물(445)이 배치된다.A
또한, 상기 기판(410)에는 상기 감지물(445)이 형성된 영역을 플로팅(floating) 시키기 위한 브리지를 포함하는 브리지부(470)가 형성된다. In addition, a
한편, 상기 가스 센서(26)에서의 방출되는 열에 의해 상기 하우징(20, 30) 내에서의 상승 기류를 발생하기 위해서는, 상기 가스 센서(26)에서의 열량이 어느 정도 확보되어야 한다.On the other hand, in order to generate the upward flow in the
이때, 상기 가스 센서(26)가 하나의 가스만을 감지하는 경우, 상기 상승 기류를 발생하기 위한 충분한 방출 열을 발생할 수 없을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 복수의 서로 다른 가스를 감지할 수 있는 어레이 구조의 가스 센서를 적용하여 상기 어레이 가스 센서를 통해 서로 다른 복수의 가스를 감지함과 동시에 상기 상승 기류를 발생하기 위한 충분한 방출 열이 발생하도록 한다.At this time, when the
한편, 본 발명에서는 하나의 가스 센서(26)를 이용하여 복수의 서로 다른 가스를 감지하기 위한 센서를 제공할 수 있으며, 이와 다르게 복수의 가스 센서(26)를 어레이 방식으로 배열하여 상기 복수의 서로 다른 가스를 감지하기 위한 센서 장치를 제공할 수도 있다.In the meantime, in the present invention, it is possible to provide a sensor for sensing a plurality of different gases by using one
도 12는 도 1에 도시된 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.12 is a cross-sectional view of a gas sensor according to an eighth embodiment of the present invention shown in FIG.
도 12를 참조하면, 가스 센서(26H)는 기판(510), 상부 패드(520), 하부 패드(525), 금속층(530), 히터 전극(535), 감지 전극(540), 감지물(545), 보호층(550) 및 연결부(555)를 포함한다Referring to FIG. 12, the
그리고, 상기 가스 센서(26H)는 분할 공극(570)을 포함한다.And, the
상기 분할 공극(570)은 상기 감지물(545) 및 상기 기판(510)을 관통하며 형성되고, 그에 따라 상기 감지물(545)이 형성된 위치에 배치된다. The dividing
한편, 상기에서 분할 공극(570)이 관통 형상을 가진다고 하였지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 분할 공극(570)은 비관통 형상을 가질 수 있으며, 또한 관통 홀 또는 비 관통 홈 내에 별도의 단열 물질이 충진될 수도 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.However, the divided
한편, 상기 기판(510), 상부 패드(520), 하부 패드(525), 금속층(530), 히터 전극(535), 감지 전극(540), 감지물(545), 보호층(550) 및 연결부(555)의 기본적인 구조에 대해서는 상기 도 4를 통해 이미 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Meanwhile, the
상기 상부 패드(520)의 수는 추후 설명할 감지물(545)에 의해 구분되는 감지 영역의 수에 의해 결정된다. The number of the
예를 들어, 상기 감지물(545)이 제 1 감지 영역과 제 2 감지 영역으로 구분되는 경우, 상기 상부 패드(520)는 상기 제 1 감지 영역에 배치된 한쌍의 감지 전극(540)과 연결되는 한쌍의 제 1 상부 패드와, 상기 제 2 감지 영역에 배치된 한쌍의 감지 전극(540)과 연결되는 한쌍의 제 2 상부 패드와, 상기 제 1 감지 영역 및 제 2 감지 영역에 공통으로 배치된 히터 전극과 연결되는 한쌍의 제 3 상부 패드를 포함한다.For example, when the
즉, 상기 감지물(545)이 제 1 및 2 감지 영역으로 구분되는 경우, 상기 상부 패드(520)는 제 1 상부 패드(520a), 제 2 상부 패드(520b), 제 3 상부 패드(520c), 제 4 상부 패드(520d), 제 5 상부 패드(520e) 및 제 6 상부 패드(520f)를 포함할 수 있다.That is, when the
그리고, 상기 제 1 내지 제 6 상부 패드(520a, 520b, 520c, 520d, 520e, 520f) 중 2개의 상부 패드는 하나의 히터 전극과 연결되는 히터 전극 패드이고, 나머지 2개의 상부 패드는 제 1 감지 영역에 배치되는 감지 전극과 연결되는 제 1 감지 전극 패드이며, 다른 나머지 2개의 상부 패드는 제 2 감지 영역에 배치된 감지 전극과 연결되는 제 2 감지 전극 패드이다.The two upper pads of the first through sixth
이때, 본 발명에서의 히터 전극(535)은 공통 히터 전극(535)일 수 있다. 즉, 본 발명에서의 감지물(545)은 복수의 감지 영역으로 구분된다. 그리고, 상기 복수의 감지 영역에는 상기 감지 전극(540)이 각각 배치된다. At this time, the
여기에서, 일반적인 가스 센서의 구조는, 상기 복수의 감지 영역에 각각 배치되는 감지 전극(540)과 함께 상기 히터 전극(535)도 상기 복수의 감지 영역 내에 독립적으로 배치되었다.Here, in the general gas sensor structure, the
그러나, 본 발명에서는 상기와 같이 상기 복수의 감지 영역에 하나의 공통 히터 전극(535)을 배치한다. 이하에서는, 상기 히터 전극(535)을 공통 히터 전극(535)이라고 하여 설명하기로 한다.However, in the present invention, one
이때, 상기 공통 히터 전극(535)은 상기 제 1 감지 영역 및 제 2 감지 영역 상에 배치되고, 양단이 상기 상부 패드(520)와 연결된다.At this time, the
그리고, 상기 공통 히터 전극(535)은 상기 제 1 감지 영역 상에 배치된 제 1 히팅부와, 제 2 감지 영역 상에 배치된 제 2 히팅부를 포함한다. 그리고, 상기 제 1 히팅부와 상기 제 2 히팅부는, 서로 연결되어 있으며, 그에 따라 한쌍의 상부 패드(520)에 양단이 연결된다.The
한편, 상기와 같이 가스 센싱 모듈은 감지되는 가스의 종류에 따라 요구되는 온도 조건이 서로 상이하다. 상기 공통 히터 전극(535)은 상기 서로 다른 온도 조건이 요구되는 상기 제 1 감지 영역과 제 2 감지 영역에 공통으로 열을 발생한다.Meanwhile, as described above, the gas sensing module is different in temperature conditions required depending on the type of gas to be sensed. The
이때, 상기 제 1 감지 영역에 형성된 상기 제 1 히팅부와, 상기 제 2 감지 영역에 형성된 제 2 히팅부의 저항 조건이 서로 동일하다면, 상기 제 1 감지 영역과 제 2 감지 영역에서는 서로 동일한 가스만이 감지될 수 있다.At this time, if the resistance conditions of the first heating portion formed in the first sensing region and the second heating portion formed in the second sensing region are the same, only the same gas in the first sensing region and the second sensing region Can be detected.
따라서, 본 발명에서의 상기 공통 히터 전극(535)은 상기 제 1 히팅부의 저항 값과, 상기 제 2 히팅부의 저항 값이 서로 상이하며, 그에 따라 상기 제 1 히팅부에서 발생하는 열과 상기 제 2 히팅부에서 발생하는 열이 서로 다르도록 한다.Therefore, in the present invention, the resistance value of the first heating portion and the resistance value of the second heating portion are different from each other, and the heat generated by the first heating portion and the heat generated by the second heating portion So that the heat generated in the parts is different from each other.
이때, 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 공통 히터 전극(535)의 밀도 변화에 따라 상기 저항 값을 변화시킨다. 다시 말해서, 상기 공통 히터 전극(535)의 제 1 히팅부의 밀도와, 상기 제 2 히팅부의 밀도는 서로 다르며, 그에 따라 상기 제 1 히팅부의 저항 값과 상기 제 2 히팅부의 저항 값은 서로 다르게 나타난다.At this time, the resistance value is changed according to the density change of the
즉, 본 발명에서는 하나의 동일 감지물을 이용하여 서로 다른 복수의 가스를 감지하도록 한다. 상기 공통 히터 전극(535)은 상기와 같은 밀도 변화를 통해 상기 공통 히터 전극(535)의 저항 값을 변화시키고, 상기 동일 감지물에 서로 다른 온도를 부여할 수 있다. 이때, 상기 히터 전극(535)의 저항 값은 밀도 변화, 재료 변경, 선폭, 선의 두께 및 전극 선의 길이 변화 등의 방법으로 변경할 수 있다.That is, in the present invention, a plurality of different gases are sensed by using one identical sensing object. The
여기에서, 상기 밀도는 길이를 의미할 수 있다. 즉, 상기 감지물(545)의 제 1 영역 내에 배치되는 상기 제 1 히팅부의 길이는 상기 제 2 영역 내에 배치되는 제 2 히팅부의 길이와 다르다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 히팅부에 배치된 히터 전극의 길이는 상기 제 2 히팅부에 배치된 히터 전극의 길이보다 길 수 있다.Here, the density may mean a length. That is, the length of the first heating portion disposed in the first region of the
예를 들어, 상기 공통 히터 전극(535)의 상기 제 1 감지 영역 상에 배치된 감지물은 200℃의 온도를 가질 수 있고, 상기 제 2 감지 영역 상에 배치된 감지물은 250℃의 온도를 가질 수 있다.For example, the sensing material disposed on the first sensing area of the
즉, 본 발명에서는 하나의 공통 히터 전극(535)에 대해, 각각의 감지 영역 상에 배치되는 전극의 밀도를 서로 다르게 하여, 동일 전압이 입력되는 조건에서 각각의 감지 영역 상의 감지물이 서로 다른 온도를 가지도록 한다.That is, in the present invention, the density of the electrodes disposed on the respective sensing regions is made different from that of one
이때, 상기 감지 전극(540)은 상기 감지물(545)에 의해 구분된 감지 영역 상에 각각 배치된다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 감지 영역이 제 1 감지 영역(A1)과 제 2 감지 영역(A2)으로 구분되는 경우, 상기 감지 전극(540)은 상기 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치되는 한쌍의 제 1 감지 전극(540a, 540b)와, 상기 제 2 감지 영역(A2) 상에 배치되는 한쌍의 제 2 감지 전극(540c, 540d)를 포함한다.At this time, the
그리고, 상기 한쌍의 제 1 감지 전극(540a, 540b)과, 상기 한쌍의 제 2 감지 전극(540c, 540d) 각각은, 서로 동일한 감지물(545)에 의해 덮이며, 상기 공통 히터 전극(535)에 의해 가열되어 기화된 가스를 감지한다.The pair of
이때, 상기 공통 히터 전극(535)의 밀도 변화에 따른 저항 값 변화에 따라 상기 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치된 감지물의 온도와, 상기 제 2 감지 영역(A1) 상에 배치된 감지물의 온도는 서로 다르게 나타난다. 이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(540a, 540b)는 제 1 온도를 가지는 감지물에 의해 덮이고, 상기 제 2 감지 전극(540c, 540d)은 상기 제 1 온도와는 다른 제 2 온도를 가지는 감지물에 의해 덮인다. 보다 명확하게, 상기 감지물(545)은 제 1 감지 영역 상에 배치되는 제 1 부분과, 제 2 감지 영역 상에 배치되는 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분이 가지는 온도와 상기 제 2 부분이 가지는 온도가 서로 다르다.At this time, the temperature of the sensed object disposed on the first sensing area A1 and the sensed object disposed on the second sensing area A1 are changed in accordance with the change in resistance according to the density change of the
이에 따라, 상기 감지물(545)의 영역별 온도가 서로 다르기 때문에 각각의 영역에서의 가스의 반응도도 서로 다르게 나타난다. 상기 한쌍의 제 1 감지 전극(540a, 540b)과, 상기 한쌍의 제 2 감지 전극(540c, 540d) 각각은, 상기 제 1 감지 영역과 상기 제 2 감지 영역의 서로 다른 온도에서 기화된 가스에 의해 감지물의 반응도에 대응하여 서로 다른 가스를 각각 감지할 수 있다.Accordingly, since the temperatures of the detected
한편, 상기 감지물(545)은 금속 산화물, 금 나노입자, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(Carbon nanoTube), 풀러렌(fullerene) 및 이황화 몰리브덴(MoS2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 금속 산화물은 텅스텐 산화물(WOx), 주석 산화물(SnOx), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 산화물(InOx), 티타늄 산화물(TiOx), 갈륨 산화물(GaOx) 및 코발트 산화물(CoOx) 중 둘 이상이 일정한 비율로 결합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물은 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 로듐(Rh) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나의 금속 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 산화물을 보조 입자로 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 금속 산화물은 평균 직경의 크기가 1nm 내지 500nm 수준의 나노 입자일 수 있다. 또한 상기 금속 산화물은 나노 기둥으로 형성된 주상 구조를 가지는 박막일 수 있다. The
그리고, 상기 감지물(545)은 상기 분할 공극(570)을 포함한다. 상기 분할 공극(570)은 상기 감지물(545)을 복수의 감지 영역으로 구분하기 위해 형성된다. 상기 분할 공극(570)은 상기 감지물(545)을 관통한다. 이때, 상기 분할 공극(570)의 폭은, 상기 분할 공극(570)이 형성되는 위치에서의 상기 감지물(545)의 폭보다 작다. 구체적으로, 상기 분할 공극(570)은 감지 영역의 중심점을 통과하는 중심선의 길이 대비 80 내지 95%의 거리를 가지고 상기 감지물(545)을 분할하여 상기 감지 영역을 제 1 감지 영역과 제 2 감지 영역으로 구분할 수 있다. 다시 말해서, 상기 분할 공극(570)은 상기 감지물(545)의 중심점을 통과하는 중심선의 길이 대비 80 내지 95%의 거리를 가지며, 상기 감지물(545)을 복수의 감지 영역으로 구분한다.And, the
이에 따라, 상기 분할 공극(570)을 중심으로 상기 감지물(545)은 제 1 감지 영역의 제 1 부분과, 제 2 감지 영역의 제 2 부분으로 구분되지만, 상기 제 1 부분과 제 2 부분의 적어도 일부분은 서로 연결되어 있다. Accordingly, the
상기와 같이, 본 발명에서는 상기 감지물(545)의 제 1 부분과 상기 제 2 부분이 서로 연결되도록 함으로써, 상기 공통 히터 전극(535)이 하부의 기판(510) 상에 서로 연결되는 구조를 가질 수 있도록 하며, 이에 따라 기계적 강성을 높일 수 있다.As described above, in the present invention, the first portion and the second portion of the
상기와 같이 본 발명에서는, 단일 히터 전극을 이용하여 멀티 가스를 측정할 수 있는 가스 센서를 제공함으로써, 히터 공용 사용으로 인해 복수의 멀티 가스를 동시에 측정할 수 있으며, 멀티 가스 측정을 위해 필요한 어레이 개수에 따른 소비 전력을 최소화할 수 있다. As described above, according to the present invention, by providing the gas sensor capable of measuring multi gas using a single heater electrode, it is possible to simultaneously measure a plurality of multi gas due to common use of the heater, The power consumption according to the present invention can be minimized.
도 14는 도 13에 도시된 가스 센의 제 1 변형 구조를 나타낸 도면이다.Fig. 14 is a view showing a first modified structure of the gas senes shown in Fig. 13. Fig.
도 14를 참조하면, 가스 센서(26I)는 상부 패드(620), 감지 전극(640), 공용 히터 전극(635), 감지물(645), 및 분할 공극(670)이 형성되는 부분은 이전 실시 예와 동일하다.14, the portion of the
다만, 도 14에서는 감지물(645)의 감지 영역이 2개의 영역이 아닌 3개의 영역으로 구분되며, 그에 따라 상부 패드와 수, 공용 히터 전극의 배치 형태, 및 분할 공극(670)의 형상이 이전 실시 예와 상이하다.14, the detection area of the
먼저, 상기 감지물(645)은 제 1 감지 영역(A1), 제 2 감지 영역(A2) 및 제 3 감지 영역(A3)으로 구분되며, 그에 따라 상기 분할 공극(670)도 상기 감지물(645)을 3개의 영역으로 구분하기 위한 형상을 갖는다.First, the
또한, 상기 상부 패드(620)는 제 1 상부 패드(620a), 제 2 상부 패드(620b), 제 3 상부 패드(620c), 제 4 상부 패드(620d), 제 5 상부 패드(620e), 제 6 상부 패드(620f), 제 7 상부 패드(620g), 제 8 상부 패드(620h)를 포함한다.The upper pad 620 may include a first
상기 제 1 상부 패드(620a) 및 상기 제 2 상부 패드(620b)는 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The first
상기 제 3 상부 패드(620c) 및 상기 제 4 상부 패드(620d)는 제 2 감지 영역(A2) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The third
상기 제 5 상부 패드(620e) 및 상기 제 6 상부 패드(620f)는 제 3 감지 영역(A3) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The fifth
그리고, 상기 제 7 상부 패드(620g) 및 상기 제 8 상부 패드(620h)는 상기 제 1 내지 3 감지 영역에 공통 배치된 공통 히터 전극(635)과 연결된다.The seventh
또한, 상기 감지 전극(640)은 제 1 감지 전극(640a), 제 2 감지 전극(640b), 제 3 감지 전극(640c), 제 4 감지 전극(640d), 제 5 감지 전극(640e), 제 6 감지 전극(640f)를 포함한다.The sensing electrode 640 may include a
상기 제 1 감지 전극(640a) 및 상기 제 2 감지 전극(640b)은 상기 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치된다. 그리고, 제 1 감지 전극(640a) 및 상기 제 2 감지 전극(640b)은 상기 제 1 상부 패드(620a) 및 상기 제 2 상부 패드(620b)와 각각 연결된다.The
상기 제 3 감지 전극(640c) 및 상기 제 4 감지 전극(640d)은 상기 제 2 감지 영역(A2) 상에 배치된다. 그리고, 상기 제 3 감지 전극(640c) 및 상기 제 4 감지 전극(640d)은 상기 제 3 상부 패드(620c) 및 상기 제 4 상부 패드(620d)와 각각 연결된다.The
또한, 상기 제 5 감지 전극(640e) 및 상기 제 6 감지 전극(640f)은 상기 제 3 감지 영역(A3) 상에 배치된다. 그리고, 상기 제 5 감지 전극(640e) 및 상기 제 6 감지 전극(640f)은 상기 제 5 상부 패드(620e) 및 상기 제 6 상부 패드(620f)와 각각 연결된다.In addition, the
또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 감지 영역 상에 배치된 감지물(645)은 감지물의 일부분이 서로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 감지물(645)은 각각의 감지 영역 상에 배치된 감지물의 끝단이 서로 연결될 수 있다.Also, as shown in the figure, the sensed
상기와 같이, 제 1 변형 구조에서는 상기 감지물(645)을 3개의 감지 영역으로 구분할 수 있고, 상기 각각의 감지 영역 상에 하나의 공통 히터 전극(635)을 배치할 수 있다. 그리고, 상기 공통 히터 전극(635)은 각각의 감지 영역 상에 배치되는 제 1 내지 제 3 부분으로 구분될 수 있으며, 상기 제 1 내지 3 부분은 밀도가 서로 다르게 적용되어 서로 다른 저항 값을 가질 수 있다.As described above, in the first modification, the
도 15는 도 13에 도시된 가스 센서의 제 2 변형 구조를 나타낸 도면이다. 도 15를 참조하면, 가스 센서(26J)는 상부 패드(720), 감지 전극(740), 공용 히터 전극(735), 감지물(745), 분할 공극(770)이 형성되는 부분은 이전 실시 예와 동일하다.Fig. 15 is a view showing a second modified structure of the gas sensor shown in Fig. 13. Fig. 15, the portion where the upper pad 720, the sensing electrode 740, the
다만, 도 15에서는 감지물(745)의 감지 영역이 3개의 영역이 아닌 4개의 영역으로 구분되며, 그에 따라 상부 패드와 수, 공용 히터 전극의 배치 형태, 및 분할 공극(770)의 형상이 이전 실시 예와 상이하다.15, the sensing region of the
먼저, 상기 감지물(745)은 제 1 감지 영역(A1), 제 2 감지 영역(A2), 제 3 감지 영역(A3) 및 제 4 감지 영역(A4)으로 구분되며, 그에 따라 상기 분할 공극(770)도 상기 감지물(745)을 4개의 영역으로 구분하기 위한 형상을 갖는다. 바람직하게, 상기 분할 공극(770)은 십자 형상을 가질 수 있다.First, the
또한, 상기 상부 패드(720)는 제 1 상부 패드(720a), 제 2 상부 패드(720b), 제 3 상부 패드(720c), 제 4 상부 패드(720d), 제 5 상부 패드(720e), 제 6 상부 패드(720f), 제 7 상부 패드(720g), 제 8 상부 패드(720h), 제 9 상부 패드(720i) 및 제 10 상부 패드(720j)를 포함한다.The upper pad 720 may include a first
상기 제 1 상부 패드(720a) 및 상기 제 2 상부 패드(720b)는 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The first
상기 제 3 상부 패드(720c) 및 상기 제 4 상부 패드(720d)는 제 2 감지 영역(A2) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The third
상기 제 5 상부 패드(720e) 및 상기 제 6 상부 패드(720f)는 제 3 감지 영역(A3) 상에 배치된 감지 전극과 연결된다.The fifth
그리고, 상기 제 7 상부 패드(720g) 및 상기 제 8 상부 패드(720h)는 상기 제 4 감지 영역(A4) 상에 배치된다.The seventh
그리고, 상기 제 9 상부 패드(720i) 및 제 10 상부 패드(720j)는 상기 제 1 내지 4 감지 영역(A1~A4)에 공통 배치된 공통 히터 전극(735)과 연결된다.The ninth
또한, 상기 감지 전극(740)은 제 1 감지 전극(740a), 제 2 감지 전극(740b), 제 3 감지 전극(740c), 제 4 감지 전극(740d), 제 5 감지 전극(740e), 제 6 감지 전극(740f), 제 7 감지 전극(740g) 및 제 8 감지 전극(740h)를 포함한다.The sensing electrode 740 may include a
상기 제 1 감지 전극(740a) 및 상기 제 2 감지 전극(740b)은 상기 제 1 감지 영역(A1) 상에 배치된다. 그리고, 제 1 감지 전극(740a) 및 상기 제 2 감지 전극(740b)은 상기 제 1 상부 패드(720a) 및 상기 제 2 상부 패드(720b)와 각각 연결된다.The
상기 제 3 감지 전극(740c) 및 상기 제 4 감지 전극(740d)은 상기 제 2 감지 영역(A2) 상에 배치된다. 그리고, 상기 제 3 감지 전극(740c) 및 상기 제 4 감지 전극(740d)은 상기 제 3 상부 패드(720c) 및 상기 제 4 상부 패드(720d)와 각각 연결된다.The
또한, 상기 제 5 감지 전극(740e) 및 상기 제 6 감지 전극(740f)은 상기 제 3 감지 영역(A3) 상에 배치된다. 그리고, 상기 제 5 감지 전극(740e) 및 상기 제 6 감지 전극(740f)은 상기 제 5 상부 패드(720e) 및 상기 제 6 상부 패드(720f)와 각각 연결된다.In addition, the
또한, 상기 제 7 감지 전극(740g) 및 상기 제 8 감지 전극(740h)은 상기 제 4 감지 영역(A4) 상에 배치된다. 그리고, 상기 제 7 감지 전극(740g) 및 상기 제 8 감지 전극(740h)은 상기 제 7 상부 패드(720g) 및 상기 제 8 상부 패드(720h)와 각각 연결된다.In addition, the
또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 감지 영역 상에 배치된 감지물(745)은 끝단이 서로 연결될 수 있으며, 그에 따라 상부 기판 상에 지지 영역(S)이 형성될 수 있다.In addition, as shown in the figure, the ends of the
상기와 같이, 제 2 변형 구조에서는 상기 감지물(745)을 4개의 감지 영역으로 구분할 수 있고, 상기 각각의 감지 영역 상에 하나의 공통 히터 전극(735)을 배치할 수 있다. 그리고, 상기 공통 히터 전극(735)은 각각의 감지 영역 상에 배치되는 제 1 내지 제 4 부분으로 구분될 수 있으며, 상기 제 1 내지 4 부분은 밀도가 서로 다르게 적용되어 서로 다른 저항 값을 가질 수 있다.As described above, in the second modification, the
한편, 본 발명에서 상기 감지 영역이 4개의 영역으로 구분되는 경우, 각각의 영역은 상기 공통 히터 전극의 저항 값 변화를 통해 서로 다른 온도를 가질 수 있으며, 예를 들어 표 1과 같은 가스를 감지할 수 있다.In the present invention, when the sensing region is divided into four regions, each region may have a different temperature through a change in resistance value of the common heater electrode. For example, .
상기와 같이, 본 발명에서는 상기 감지물을 4개의 영역으로 구분하고, 상기 구분된 영역에 서로 다른 밀도를 가지는 공통 히터 전극을 배치할 수 있다.As described above, in the present invention, the sensing object may be divided into four regions, and common heater electrodes having different densities in the divided regions may be disposed.
그에 따라, 제 1 감지 영역에서는 에탄올에 반응하는 감지 조건을 형성하고, 제 2 감지 영역에서는 HCHO에 반응하는 감지 조건을 형성하며, 제 3 감지 영역에서는 톨루엔에 반응하는 감지 조건을 형성하고, 제 4 감지 영역에서는 수소에 반응하는 감지 조건을 형성할 수 있다. 여기에서, 상기 각각의 감지 영역에 형성되는 감지 조건은 변경 가능하며, 그에 따라 각각의 감지 영역에서 감지되는 가스의 종류도 변경 가능하다.Thus, a sensing condition that reacts with ethanol in the first sensing region, a sensing condition that reacts with HCHO in the second sensing region, a sensing condition that reacts with toluene in the third sensing region, In the sensing region, a sensing condition that reacts with hydrogen can be formed. Here, the sensing conditions formed in the sensing areas may be changed, and the types of gas sensed in the sensing areas may be changed.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 히터 전극의 저항 변화 예를 보여주는 도면이다.16 is a view showing an example of the resistance change of the heater electrode according to the embodiment of the present invention.
도 13 내지 15에 따르면, 본 발명의 실시 예에서는 히터 전극의 밀도 변화(또는 길이 변화)를 통해 각각의 영역별로 서로 다른 저항 값이 나타나도록 하였다.13 to 15, according to the embodiment of the present invention, different resistance values are displayed for each region through the density change (or the length change) of the heater electrode.
도 16을 참조하면, 상기 히터 전극(635, 735)은 상기 각각의 영역에 동일한 밀도를 가지며 배치될 수 있다.Referring to FIG. 16, the
다만, 상기 공통 히터 전극(635, 735)은 각각의 영역에 배치된 전극의 선폭이나 두께가 다를 수 있다. 이때, 상기 공통 히터 전극(635, 735)의 선폭이나 두께가 감소하면, 그에 따른 저항 값을 증가하고, 상기 선폭이나 두께가 증가하면 그에 따른 저항 값은 감소하게 된다.However, the
즉, 상기 공통 히터 전극(635, 735)의 영역별 두께나 선폭의 변화를 통해 저항 값을 변화시켜 상기 제 1 감지 영역에서는 에탄올에 반응하는 감지 조건을 형성하고, 제 2 감지 영역에서는 HCHO에 반응하는 감지 조건을 형성하며, 제 3 감지 영역에서는 톨루엔에 반응하는 감지 조건을 형성하고, 제 4 감지 영역에서는 수소에 반응하는 감지 조건을 형성할 수 있다. 여기에서, 상기 각각의 감지 영역에 형성되는 감지 조건은 변경 가능하며, 그에 따라 각각의 감지 영역에서 감지되는 가스의 종류도 변경 가능하다.That is, the resistance value is changed by changing the thickness or linewidth of each of the
즉, 상기 감지 영역이 제 1 내지 4 감지 영역을 포함하는 경우, 상기 공통 히터 전극(635, 735)은 제 1 감지 영역 상에 배치되는 제 1 히팅부와, 제 2 감지 영역 상에 배치되는 제 2 히팅부와, 제 3 감지 영역 상에 배치되는 제 3 히팅부와, 제 4 감지 영역 상에 배치되는 제 4 히팅부를 포함할 수 있다.That is, when the sensing area includes the first to fourth sensing areas, the
그리고, 상기 제 1 히팅부는 제 1 폭(W1)을 가지며 상기 제 1 감지 영역 상에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제 2 히팅부는 상기 제 1 폭(W1)보다는 큰 제 2 폭(W2)을 가지며 상기 제 2 감지 영역 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 3 히팅부는 상기 제 1 폭(W1) 및 제 2 폭(W2)보다는 큰 제 3 폭(W3)을 가지며 상기 제 3 감지 영역 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 4 히팅부는 상기 제 1 내지 3 폭(W1, W2, W3)보다는 큰 제 4 폭(W4)을 가지며 배치될 수 있다.The first heating unit may have a first width W1 and may be disposed on the first sensing area. The second heating portion may have a second width (W2) larger than the first width (W1) and may be disposed on the second sensing region. The third heating portion may have a third width W3 greater than the first width W1 and the second width W2 and may be disposed on the third sensing region. The fourth heating portion may have a fourth width (W4) larger than the first to third widths (W1, W2, W3).
상기와 같이, 각각의 영역에 배치된 공통 히터 전극(635, 735)의 폭을 다르게 적용하여, 각각의 영역에서 발생하는 온도가 감지 가스에 반응하는 조건을 가지도록 할 수 있다.As described above, the widths of the
또한, 상기 밀도나 선폭의 변화 이외에도, 각각의 영역에 배치되는 공통 히터 전극(635, 735)의 재료를 변화시켜 상기 저항 값을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 공통 히터 전극(635, 735)은 백금(Pt), 텅스텐(W) 및 그래핀으로 구성될 수 있으며, 그에 따라 제 1 감지 영역 상의 공통 히터 전극(635, 735)은 백금으로 구성되고, 제 2 감지 영역 상의 공통 히터 전극(635, 735)은 텅스텐으로 구성되며, 제 3 감지 영역 상의 공통 히터 전극(635, 735)은 그래핀으로 구성될 수 있다. In addition to the above change in density and line width, the resistance value can be changed by changing the material of the
도 17은 가스 센서의 감지물 온도에 따른 상대 흡착량을 보여주는 도면이다.17 is a graph showing the relative adsorption amount according to the detected water temperature of the gas sensor.
도 17을 참조하면, 감지물의 온도에 따라 흡착되는 가스의 종류 및 양에 변화가 발생한다. Referring to FIG. 17, a change occurs in the kind and amount of the gas adsorbed according to the temperature of the detected substance.
즉, 감지물의 온도가 100℃인 경우, CO 가스의 흡착량이 높게 나타나고, 감지물의 온도가 250℃인 경우, 알콜 가스의 흡착량이 높게 나타나며, 감지물의 온도가 300℃인 경우, 이소부탄 가스의 흡착량이 높게 나타나고, 감지물의 온도가 350℃인 경우, 산소 가스의 흡착량이 높게 나타나며, 감지물의 온도가 450℃인 경우, 메탄 가스의 흡착량이 높게 나타난다.That is, when the temperature of the sensed product is 100 ° C, the adsorption amount of CO gas is high. When the temperature of the sensed product is 250 ° C, the adsorption amount of alcohol gas is high. When the temperature of the sensed product is 300 ° C, When the temperature of the sensed object is 350 ° C, the adsorption amount of oxygen gas is high. When the temperature of the sensed object is 450 ° C, the adsorption amount of methane gas is high.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 히터 전극의 변화에 따른 감지물의 각각의 감지 영역 상의 온도를 변화시키도록 한다.Therefore, in the present invention, the temperature on each sensing area of the sensing object changes according to the change of the heater electrode.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 센서의 배치도면이다.18 is a layout diagram of a gas sensor according to another embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 센서 장치는 기판(10) 및 하우징(20, 30)을 포함한다. 그리고, 상기 하우징(20, 30)은 상기 기판(10) 위에 배치되며, 먼지 센서 및 가스 센서가 배치되는 제 1 케이스(20)와, 상기 제 1 케이스(20) 위에 배치되어 상기 제 1 케이스(20)의 상부 영역을 덮는 제 2 케이스(30)를 포함한다.Referring to Fig. 18, the sensor device includes a
이때, 상기 하우징(20, 30) 내에는 복수의 가스 센서가 어레이 형태로 배치된다. 즉, 상기 하우징(20, 30) 내에는 제 1 가스를 감지하는 제 1 가스 센서(27A)와,제 2 가스를 감지하는 제 2 가스 센서(27B)와, 제 3 가스를 감지하는 제 3 가스 센서(27C)가 배치된다.At this time, a plurality of gas sensors are arranged in an array form in the housing (20, 30). That is, the
한편, 상기와 같이 복수의 가스 센서 어레이 구조를 가지며 가스 센서가 배치되는 경우, 상기 각각의 가스 센서를 제어하기 위한 제어 소자가 필요하게 된다. 이때, 종래에는 각각의 가스 센서와 연결되는 복수의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)을 배치하였다. 즉, 상기 가스 센서가 4개로 구성되는 경우, 상기 ASIC도 4개가 필요하였다.On the other hand, when a gas sensor having a plurality of gas sensor array structures is disposed as described above, a control element for controlling the respective gas sensors is required. At this time, a plurality of ASICs (Application Specific Integrated Circuits) connected to the respective gas sensors have been disposed. That is, when the gas sensor is composed of four gas sensors, four ASICs are required.
그러나, 본 발명에서는 제품 비용 절감을 위해, 하나의 통합 전류 제어 소자와 하나의 통합 MCU(Micro Control Unit)를 이용하여 상기 복수의 가스 센서를 제어할 수 있도록 한다.However, in the present invention, the plurality of gas sensors can be controlled using one integrated current control device and one integrated microcontroller (MCU) to reduce the product cost.
상기 통합 전류 제어 소자는, 상기 각각의 가스 센서에 공급되는 전류를 제어하여, 상기 각각의 가스 센서 내의 감지물 온도가 해당 감지 가스에 대응되도록 한다.The integrated current control element controls a current supplied to each of the gas sensors so that the detected water temperature in each of the gas sensors corresponds to the detected gas.
또한, 상기 통합 MCU는 신호 처리 알고리즘을 내장하고 있으며, 이에 따라 각각의 가스 센서에서 감지된 신호를 수신하고, 상기 신호 처리 알고리즘을 이용하여 각각의 가스 센서에서 감지된 신호에 따른 가스 농도를 검출한다.In addition, the integrated MCU includes a signal processing algorithm, and receives signals sensed by the respective gas sensors, and detects gas concentrations according to signals sensed by the respective gas sensors using the signal processing algorithm .
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 가스 센서를 어레이 형태로 복수 개 배치한다. 이때, 상기 각각의 가스 센서가 가지는 감지물의 온도는 서로 다르게 나타나며, 이에 따라 각각의 가스 센서에서 감지되는 가스의 종류도 서로 다르게 나타난다.As described above, in another embodiment of the present invention, a plurality of the gas sensors are arranged in an array form. At this time, the temperatures of the sensed objects of the respective gas sensors are different from each other, and thus the types of gases detected by the respective gas sensors are different from each other.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 분할 공극을 통한 감지물의 영역을 복수의 영역으로 분할하여 복수의 가스를 감지하도록 하거나, 상기와 같이 어레이 형태로 복수의 가스 센서를 상기 기판 위에 배치하여 복수의 가스를 감지하도록 하였다.According to the present invention, as described above, a plurality of gas sensors are divided into a plurality of regions to detect a plurality of gas regions, or a plurality of gas sensors are arranged on the substrate in an array form, .
이때, 상기 각각의 가스 센서 또는 각각의 감지 영역 내에서의 감지물의 온도는 서로 다르게 나타난다.At this time, the temperatures of the detections in the respective gas sensors or the respective sensing areas are different from each other.
한편, 본 발명에서는 상기 가스 센서가 단순한 가스 감지 동작만을 수행하는 것이 아니라, 상기 먼지 센서의 공기 대류를 위한 방출 열을 발생한다. 이때, 상기 복수의 가스 센서에서 방출되는 열에 따라 상기 공기 대류 동작에 변화가 발생한다. In the present invention, the gas sensor does not perform a simple gas sensing operation but generates heat for air convection of the dust sensor. At this time, the air convection operation changes according to the heat emitted from the plurality of gas sensors.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 입구(31)에 가까운 곳에 배치된 가스 센서가 가지는 감지물의 온도가 가장 낮게 나타나도록 하고, 상기 입구(31)에서 가장 먼 곳에 배치된 가스 센서가 가지는 감지물의 온도가 가장 높게 나타나도록 하여, 상기 공기 대류 동작에 대한 신뢰성이 확보되도록 한다.Accordingly, in the present invention, the temperature of the sensed object of the gas sensor disposed near the
본 발명에 따른 실시 예에서는, 종래에 개별로 구비된 먼지 센서와 가스 센서를 하나의 모듈로 통합함으로써, 하나의 센서 장치에서 먼지량뿐 아니라, 가스 농도를 측정할 수 있다.In the embodiment of the present invention, conventionally, the dust sensor and the gas sensor, which are separately provided, are integrated into one module, so that not only the dust amount but also the gas concentration can be measured in one sensor device.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 따르면, 먼지 센서가 배치되는 하우징 내에 가스 센서를 함께 배치함으로써, 복수의 센서가 배치되는 공간적 낭비를 해결하여 제품 부피를 최소화할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by arranging the gas sensor in the housing in which the dust sensor is disposed, the spatial waste in which the plurality of sensors are arranged can be solved, and the volume of the product can be minimized.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 따르면, 가스 센서에 구비된 히터를 이용하여 먼지 센서의 동작에 필요한 공기 대류를 가능하게 함으로써, 먼지 센서에 필요한 히터를 삭제할 수 있으며, 이에 따른 제품 가격을 절감할 수 있다. Further, according to the embodiment of the present invention, since the heater provided in the gas sensor enables the air convection necessary for the operation of the dust sensor to be performed, the heater required for the dust sensor can be eliminated, .
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
10: 기판
20, 30: 하우징
22: 수광부
23: 렌즈
25: 발광부
26: 가스 센서
110: 기판
120: 상부 패드
125: 하부 패드
130: 금속층
135: 히터 전극
140: 감지 전극
145: 감지층
150: 보호층
155: 연결부10: substrate
20, 30: housing
22:
23: Lens
25:
26: Gas sensor
110: substrate
120: upper pad
125: Lower pad
130: metal layer
135: heater electrode
140: sensing electrode
145: sensing layer
150: protective layer
155:
Claims (17)
상기 기판 상에 배치되며, 입구, 출구 및 수용 공간을 포함하는 하우징;
상기 하우징의 수용 공간 내에 배치되는 가스 센서; 및,
상기 하우징의 수용 공간 내에 배치되는 먼지 센서를 포함하며,
상기 가스 센서는,
상기 하우징의 입구를 통해 유입되는 공기에 포함된 가스를 감지하며,
상기 먼지 센서는,
상기 가스 센서의 방출열로 가열되어 대류가 발생된 상기 공기에 포함된 먼지량을 감지하는
센서 패키지.Board;
A housing disposed on the substrate, the housing including an inlet, an outlet and an accommodation space;
A gas sensor disposed in the housing space of the housing; And
And a dust sensor disposed in the housing space of the housing,
The gas sensor comprises:
Sensing the gas contained in the air entering through the inlet of the housing,
In the dust sensor,
And detects the amount of dust contained in the air heated by the discharge heat of the gas sensor
Sensor package.
상기 가스 센서는,
상기 하우징의 입구의 인접 영역에 배치되는
센서 패키지.The method according to claim 1,
The gas sensor comprises:
Disposed in an adjacent region of the inlet of the housing
Sensor package.
상기 먼지 센서는,
광을 발생하는 발광부와,
상기 발광부에서 발생한 광을 수집하는 수광부를 포함하는
센서 패키지.The method according to claim 1,
In the dust sensor,
A light emitting portion for emitting light,
And a light receiving portion for collecting light generated in the light emitting portion
Sensor package.
상기 가스 센서는,
상기 수용 공간 내에서 상기 발광부와 상기 수광부 사이에 형성되는 먼지 검출 영역으로 상기 공기가 이동하도록 상승 기류를 발생하는
센서 패키지.The method of claim 3,
The gas sensor comprises:
A rising air flow is generated so that the air moves to a dust detection area formed between the light emitting part and the light receiving part in the accommodation space
Sensor package.
상기 가스 센서는,
제 1 감지 온도를 가지는 제 1 가스 센서와,
제 1 감지 온도보다 높은 제 2 감지 온도를 가지는 제 2 가스 센서를 포함하며,
상기 제 1 가스 센서는,
상기 제 2 가스 센서보다 상기 입구측에 가까운 곳에 배치되는
센서 패키지.The method according to claim 1,
The gas sensor comprises:
A first gas sensor having a first sensing temperature,
And a second gas sensor having a second sensing temperature higher than the first sensing temperature,
Wherein the first gas sensor comprises:
And a second gas sensor disposed closer to the inlet side than the second gas sensor
Sensor package.
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 및 2 가스 센서와 공통 연결되는 통합 전류 소자와,
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 및 2 가스 센서와 공통 연결되는 통합 제어 소자를 더 포함하는
센서 패키지.6. The method of claim 5,
An integrated current device disposed on the substrate and connected in common with the first and second gas sensors,
Further comprising an integrated control element disposed on the substrate and in common with the first and second gas sensors
Sensor package.
상기 가스 센서는,
센서 기판과,
상기 센서 기판 위에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과,
상기 감지 전극 및 상기 히터 전극 위에 배치되는 감지물과,
상기 센서 기판 위에 배치되며, 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극과 연결되는 상부 패드를 포함하는
센서 패키지.The method according to claim 1,
The gas sensor comprises:
A sensor substrate,
A sensing electrode and a heater electrode disposed on the sensor substrate,
A sensing object disposed on the sensing electrode and the heater electrode,
And a top pad disposed on the sensor substrate and connected to the sensing electrode and the heater electrode,
Sensor package.
상기 센서 기판은,
세라믹 기판을 포함하는
센서 패키지.8. The method of claim 7,
The sensor substrate includes:
Including a ceramic substrate
Sensor package.
상기 센서 기판은,
실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인을 포함하는
센서 패키지.8. The method of claim 7,
The sensor substrate includes:
A silicon oxide film, and a silicon nitride film,
Sensor package.
상기 가스 센서는,
상기 센서 기판 아래에 배치되는 하부 패드와,
상기 센서 기판을 관통하며, 상기 상부 패드 및 상기 하부 패드를 전기적으로 연결하는 연결부를 더 포함하는
센서 패키지.8. The method of claim 7,
The gas sensor comprises:
A lower pad disposed below the sensor substrate,
Further comprising: a connection portion that penetrates the sensor substrate and electrically connects the upper pad and the lower pad
Sensor package.
상기 감지물은,
상기 감지물을 관통하는 분할 공극에 의해 복수의 감지 영역으로 구분되며,
상기 히터 전극은,
단일 히터 전극이 상기 복수의 감지 영역 상에 공통으로 배치되는
센서 패키지.11. The method of claim 10,
The sensed product,
A plurality of detection areas divided by a partitioning gap penetrating the detection object,
The heater electrode
A single heater electrode is commonly disposed on the plurality of sensing regions
Sensor package.
상기 히터 전극은,
상기 분할 공극에 의해 구분되는 제 1 감지 영역 상에 배치된 제 1 히팅부와,
상기 분할 공극에 의해 구분되는 제 2 감지 영역 상에 배치된 제 2 히팅부를 포함하며,
상기 제 1 히팅부가 가지는 저항 값은,
상기 제 2 히팅부가 가지는 저항 값과 다른
센서 패키지.12. The method of claim 11,
The heater electrode
A first heating unit disposed on a first sensing area divided by the dividing air gap,
And a second heating portion disposed on a second sensing area separated by the dividing gap,
The resistance value of the first heating unit may be,
And a resistance value of the second heating portion
Sensor package.
상기 제 1 히팅부가 가지는 길이, 두께 및 선폭 중 적어도 하나는,
상기 제 2 히팅부가 가지는 길이, 두께 및 선폭 중 적어도 하나와 다른
센서 패키지.13. The method of claim 12,
Wherein at least one of the length, the thickness, and the line width of the first heating unit
Wherein the second heating portion has a length, a thickness, and a line width different from at least one of the length,
Sensor package.
상기 제 1 히팅부는,
상기 제 2 히팅부보다 상기 입구에 가까운 곳에 배치되며,
상기 제 1 히팅부가 가지는 온도는,
상기 제 2 히팅부가 가지는 온도보다 낮은
센서 패키지.13. The method of claim 12,
The first heating unit may include:
A second heating unit disposed closer to the inlet than the second heating unit,
The temperature of the first heating unit may be,
The temperature of the second heating portion
Sensor package.
상기 기판 상에 배치되며, 입구, 출구 및 수용 공간을 포함하는 하우징; 및
상기 하우징의 수용 공간 내에 함께 배치되는 가스 센서 및 먼지 센서를 포함하고,
상기 가스 센서는,
상기 하우징의 수용 공간 내에서, 상기 입구에 인접한 곳에 배치되고,
상기 먼지 센서는,
상기 하우징의 수용 공간 내에서, 상기 가스 센서의 상측에 각각 배치되며,
상기 하우징의 입구를 통해 유입되는 공기는,
상기 가스 센서의 방출열에 의해 발생하는 상승 기류를 통해 상측 방향으로 이동하는
센서 패키지.Board;
A housing disposed on the substrate, the housing including an inlet, an outlet and an accommodation space; And
And a gas sensor and a dust sensor disposed together in the housing space of the housing,
The gas sensor comprises:
In the housing space of the housing, adjacent the inlet,
In the dust sensor,
Respectively, in the housing space of the housing,
The air introduced through the inlet of the housing,
And moves upward through an upward flow generated by the discharge heat of the gas sensor
Sensor package.
상기 먼지 센서는,
광을 발생하는 발광부와,
상기 발광부에서 발생한 광을 수집하는 수광부와,
상기 수광부로 상기 광을 집적시키는 렌즈를 포함하는
센서 패키지.16. The method of claim 15,
In the dust sensor,
A light emitting portion for emitting light,
A light receiving unit for collecting light generated in the light emitting unit,
And a lens for integrating the light into the light receiving portion
Sensor package.
상기 가스 센서는,
서로 다른 감지 온도를 가지는 복수의 가스 감지 영역으로 구분되며,
상기 복수의 가스 감지 영역 중 상기 입구로부터 가장 가까운 곳에 배치된 감지 영역의 온도가 가장 낮은
센서 패키지.16. The method of claim 15,
The gas sensor comprises:
A plurality of gas sensing regions having different sensing temperatures,
Wherein the temperature of the sensing region disposed closest to the inlet among the plurality of gas sensing regions is the lowest
Sensor package.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160159984A KR20180060464A (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Sensing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160159984A KR20180060464A (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Sensing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180060464A true KR20180060464A (en) | 2018-06-07 |
Family
ID=62622054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160159984A KR20180060464A (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Sensing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20180060464A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102105604B1 (en) * | 2018-12-03 | 2020-04-28 | 주식회사 휴마테크 | Mesurment device for air condition |
KR102227028B1 (en) * | 2020-11-20 | 2021-03-15 | 주식회사 필라스크리에이션 | Apparatus for Measuring Fine Dust |
KR20220084215A (en) * | 2020-12-13 | 2022-06-21 | 백석대학교산학협력단 | Method for smart farm management |
-
2016
- 2016-11-29 KR KR1020160159984A patent/KR20180060464A/en unknown
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