KR20180085186A - 가스 센서 및 이를 포함하는 가스 센싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 가스 센서는, 하부 기판; 및 상기 하부 기판 위에 배치되는 가스 센싱 모듈을 포함하고, 상기 가스 센싱 모듈은, 상부 기판과, 상기 상부 기판 위에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과, 상기 상부 기판 위에 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극을 덮으며, 상기 하부 기판의 상면과 마주보며 배치되는 감지물과, 상기 상부 기판 위에 상기 감지물과 이격되어 배치된 상부 전극 패드를 포함하고, 상기 하부 기판은, 상기 감지물과 수직으로 중첩되는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역의 두께는, 상기 제 2 영역의 두께보다 얇다.

Description

가스 센서 및 이를 포함하는 가스 센싱 장치{GAS SENSOR AND GAS SENSING APPARATUS}

본 발명은 가스 센싱 장치에 관한 것으로, 특히 가스 센싱 모듈의 감지물과 수직으로 중첩되는 영역에 홈이 형성된 하부 기판을 포함하는 가스 센싱 장치에 관한 것이다.

가스센서는 아래와 같은 다양한 조건을 만족해야 하며, 상기 만족해야 하는 조건에는 얼마나 빨리 반응을 할 수 있는지를 보여주는 신속성, 얼마나 미세한 양이 검출이 되어도 반응할 수 있는지를 보여주는 민감성, 얼마나 오랫동안 동작을 할 수 있는지를 보여주는 내구성, 그리고 소비자가 얼마나 부담 없이 센서를 사용할 수 있는지를 보여주는 경제성 등이 포함된다.

또한, 기존의 반도체 공정 기술과 결합하기 위해서는 집적화, 나열화 하기 쉬운 특성을 갖고 있어야 한다. 실용적인 가스센서로는 산화주석(SnO2)을 재료로 해서 만들어진 가정용 가스 누출 경보기 등이 폭넓게 보급되어 있다. 동작원리로는 가스양의 변화에 따라서 저항 값이 변화하는 것을 이용한 반도체형과 일정 주파수를 갖고 진동하고 있는 진동자에 가스가 흡착되면 진동수가 바뀌는 것을 이용한 진동자형이 있다. 대부분의 가스센서는 회로가 간단하고 상온에서 안정적인 열 적인 특성을 보이는 반도체형을 이용하고 있다.

선행문헌 1에 의하면, 일반적으로 가스센서는 가스 센싱 물질이나 센싱 칩을 실장하는 구조의 패키지 구조를 가지고 있으며, 종래에는 가스 센싱 물질이나 센싱 칩의 상면 보호를 위한 별도의 캡부재를 구비하여야 하며, 이러한 캡부재 상면에는 미세한 망으로 형성되어 있는 메쉬 형상의 부재를 마련하여 가스통기가 가능하도록 형성하고 있다.

이러한 가스센싱을 위한 센싱패키지는 이러한 캡부재 및 메쉬형부재로 인해 상부 구조의 높이가 커지고, 센서칩과 전극부와의 연결에 있어서, 와이어본딩을 사용하게 되어 센서칩보다 전체 패키지 사이즈가 수배~수십 배 커지게 되며, 이러한 문제로 가스센서의 소형화가 구현되지 못하는 한계로 작용하고 있다.

또한, 선행문헌 2에 의하면, 멤브레인 구조의 기판 위에 마이크로 히터와 전극을 형성하고, 상기 형성된 전극 위에 감지물을 코팅하여 가스 센서를 제작하게 된다. 상기와 같이 제작된 가스 센서는 감지물과 가스 종류에 따라 구동 온도가 비교적 고온(250~300±100)에서 동작한다.

한편, 상기와 같은 종래 기술에 따른 가스 센서는, 외부로부터 유입되는 유해 가스가 상기 감지물로 직접 전달된다. 이에 따라, 상기 감지물은 상기 유입되는 유해 가스에 직접 영향을 받고, 상기 유해 가스에 의해 피독되어 감지 특성이 저하되는 문제가 발생한다.

[선행문헌 1] 국내 등록실용신안 20-0196605호

[선행문헌 2] 국내 등록특허공보 10-0914938호

본 발명에 따른 실시 예에서는 새로운 구조의 가스 센싱 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 하부 기판 위에 플립 칩 본딩 방식으로 가스 센싱 모듈이 부착되는 구조에서, 상기 하부 기판의 상부 영역 중 상기 가스 센싱 모듈의 감지물과 수직으로 중첩되는 영역에 홈이 형성된 가스 센싱 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 가스 유동성을 향상시킬 수 있는 가스 센싱 장치를 제공한다.

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.

본 발명의 실시 예에 따른 가스 센서는, 하부 기판; 및 상기 하부 기판 위에 배치되는 가스 센싱 모듈을 포함하고, 상기 가스 센싱 모듈은, 상부 기판과, 상기 상부 기판 위에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과, 상기 상부 기판 위에 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극을 덮으며, 상기 하부 기판의 상면과 마주보며 배치되는 감지물과, 상기 상부 기판 위에 상기 감지물과 이격되어 배치된 상부 전극 패드를 포함하고, 상기 하부 기판은, 상기 감지물과 수직으로 중첩되는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역의 두께는, 상기 제 2 영역의 두께보다 얇다.

또한, 상기 하부 기판의 상기 제 1 영역에는, 상기 하부 기판을 비관통하며, 상기 하부 기판의 내부 방향으로 오목한 오목부가 형성되고, 상기 감지물은, 상기 오목부의 바닥면과 마주보며 배치된다.

또한, 상기 감지물의 최하면은, 상기 하부 기판의 상기 제 2 영역의 상면보다 낮게 위치한다.

또한, 상기 감지물의 적어도 일부는, 상기 하부 기판의 제 1 영역에 형성된 상기 오목부의 내부에 배치된다.

또한, 상기 오목부는, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 오목부와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 측면으로 연장되는 제 2 오목부를 포함한다.

또한, 상기 제 2 오목부는, 상기 제 1 오목부의 인접 영역에서 상기 하부 기판의 측면으로 갈수록 폭이 점차 증가한다.

또한, 상기 제 2 오목부는, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 상측면으로 연장되는 제 1 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 좌측면으로 연장되는 제 2 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 우측면으로 연장되는 제 3 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 하측면으로 연장되는 제 4 유로를 포함한다.

또한, 상기 제 1 및 2 오목부는, 십자 형상을 가진다.

또한, 상기 상부 기판은, 절연 플레이트와, 상기 절연 플레이트 위에 배치된 제 1 산화 실리콘 박막과, 상기 제 1 산화 실리콘 박막 위에 배치된 질화 실리콘 박막과, 상기 질화 실리콘 박막 위에 배치된 제 2 산화 실리콘 박막을 포함한다.

또한, 상기 하부 기판은, 상기 하부 기판 위에 배치된 하부 전극과, 상기 하부 기판 위에 배치되며, 상면에 내부 방향으로 오목한 수용부가 형성된 하부 패드와, 상기 하부 패드의 수용부 내에 배치되는 접착부재를 포함하고, 상기 가스 센싱 모듈의 상기 상부 전극 패드는, 상기 접착부재를 통해 상기 하부 전극 패드 위에 부착된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 센싱 장치는 메인 인쇄회로기판; 및 상기 메인 인쇄회로기판 위에 부착되는 가스 센싱 장치를 포함하고, 상기 가스 센서는, 상기 메인 인쇄회로기판 위에 배치되는 하부 기판과, 상기 하부 기판 위에 배치되는 상부 기판과, 상기 상부 기판의 하면에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과, 상기 상부 기판의 하면에 배치되어 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극을 덮으며, 상기 하부 기판의 상면과 마주보는 감지물과, 상기 상부 기판의 하면에 상기 감지물과 이격되어 배치된 상부 전극 패드를 포함하고, 상기 하부 기판은, 상기 감지물과 수직으로 중첩되는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 포함하고, 상기 하부 기판의 상기 제 1 영역에는, 상기 하부 기판을 비관통하며, 상기 하부 기판의 내부 방향으로 오목한 오목부가 형성되고, 상기 감지물은, 상기 오목부의 바닥면과 마주보며 배치된다.

또한, 상기 오목부는, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 오목부와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 측면으로 연장되어 공기 유로를 형성하는 제 2 오목부를 포함하고, 상기 제 2 오목부는, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 상측면으로 연장되는 제 1 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 좌측면으로 연장되는 제 2 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 우측면으로 연장되는 제 3 유로와, 상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 하측면으로 연장되는 제 4 유로 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 가스 센싱 모듈의 감지물의 적어도 일부가 상기 감지물과 수직으로 중첩된 하부 기판의 홈 내에 배치되도록 함으로써, 상기 감지물의 열 발산을 억제할 수 있으며, 이에 따라 상기 감지물을 일정 온도로 유지시키기 위해 구동되는 히터의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 플립 칩 본딩 방식으로 하부 기판 위에 가스 센싱 모듈이 부착되는 구조에서, 상기 하부 기판과 상기 감지물 사이의 접촉을 방지할 수 있으며, 이에 따른 가스 센싱 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 외부의 유해 가스가 상기 가스 센싱 모듈의 감지물로 직접 전달되는 것을 방지함으로써, 상기 감지물이 오염원에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따른 가스 센싱 장치의 감지 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 하부 기판 상에 가스 유동 경로를 형성함으로써, 공기 흐름 증가에 따른 가스 센싱 장치의 감지 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 센서의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 가스 센서의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 하부 기판(120)의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 것이다.
도 8은 도 2에 도시된 하부 기판(120)의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 패드의 형상의 변형 예이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 홈(126)의 형상을 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 센싱 장치를 나타낸 도면이다.

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.

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.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센서의 단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스 센서의 변형 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 가스 센서의 평면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 가스 센서(100)는 가스 센싱 모듈(110) 및 하부 기판(120)을 포함한다.

가스 센싱 모듈(110)은 상기 하부 기판(120) 위에 부착된다. 바람직하게, 상기 가스 센싱 모듈(110)은 상기 하부 기판(120) 위에 플립 칩 본딩 방식에 의해 부착된다. 이에 따라, 상기 하부 기판(120)은 플립 칩 본딩 방식으로 상기 가스 센싱 모듈(110)이 부착되는 지지 기판이다. 상기 플립 칩 본딩 방식은 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)과 상기 하부 기판(120)의 전극(122)이 별도의 연결 부재 없이 직접 연결되는 방식이며, 구체적으로 상기 하부 기판(120)의 전극(122) 위에 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)을 바로 부착시키는 방식이다.

상기 하부 기판(120)은 절연 기판(121), 전극(122), 패드(123), 접착부재(124) 및 연결패턴(125)을 포함한다.

절연 기판(121)은 평판 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 절연 기판(121)은 단일 기판으로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 다수 개의 기판들이 연속적으로 적층된 다층 기판으로 구현될 수 있다.

즉, 절연 기판(121)은 단일 패턴이 형성되며, 가스 센싱 모듈(110)이 장착되는 가스 센서의 지지 기판이다. 상기 절연 기판(121)은 복수의 적층 구조를 가지는 다층 기판 중 어느 하나의 회로 패턴이 형성되는 일 절연층을 의미할 수 있다.

상기 절연 기판(121)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.

즉, 상기 절연 기판(121)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.

상기 절연 기판(121)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 기판(121)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 절연 기판(121)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.

또한, 상기 절연 기판(121)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 절연 기판(121)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 절연 기판(121)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 절연 기판(121)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 절연 기판(121)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.

또한, 상기 절연 기판(121)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 상기 절연 기판(121)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 이 때, 절연 기판(121)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.

절연 기판(121)의 표면에는 전극(122) 및 패드(123)가 형성된다. 또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 절연 기판(121)의 표면에는 상기 전극(122)이나 패드(123), 그리고 기타 단자 등과 같은 구성요소와 전기적으로 연결되는 다수의 회로패턴(도시하지 않음)이 배치되며, 그에 따라 전기적 신호를 전달할 수 있다.

상기 전극(122) 및 패드(123)는 상기 절연 기판(121) 위에 장착되는 가스 센싱 모듈(110)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 전극(122) 및 패드(123)는 상기와 같은 가스 센싱 모듈(110)이 실장되는 실장부의 기능과, 상기 가스 센싱 모듈(110)과 전기적으로 연결되는 단자부의 기능을 수행한다.

이때, 상기 전극(122)과 패드(123)는 서로 전기적으로 연결되어 있다. 다시 말해서, 하부 기판(120)은 상기 절연기판(121) 위의 상기 전극(122)과 패드(123) 사이에 배치되며, 상기 전극(122)과 패드(123)를 상호 전기적으로 연결하는 연결패턴(125)을 포함한다.

그리고, 상기 패드(123)는 상기 가스 센싱 모듈(110)이 실장되는 영역에 배치되어, 상기 가스 센싱 모듈(110)이 안착될 수 있도록 하는 실장 패드이다. 이때, 상기 패드(123)는 상기 가스 센싱 모듈(110)과 전기적으로 연결된다.

상기 전극(122)은 상기 절연 기판(121) 위에 상기 패드(123)와 일정 간격 이격되어 배치되며, 그에 따라 상기 패드(123) 위에 부착된 가스 센싱 모듈(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 전극(122)은 상기 연결패턴(125)을 통해 상기 패드(123) 위에 부착된 가스 센싱 모듈(110)과 전기적으로 연결된다.

상기 패드(123)의 내부에는 접착부재(124)가 배치된다. 바람직하게, 상기 패드(123)는 중앙 부분이 개방된 단일폐곡선 형상을 갖는다. 그리고, 상기 접착부재(124)는 상기 개방된 패드(123)의 중앙 부분 내에 배치된다.

상기 패드(123)는 일정 높이를 가지며, 상기 패드(123)의 높이는 상기 패드(123)의 중앙 부분 내에 배치되는 접착부재(124)의 도포량에 의해 결정될 수 있다. 상기 패드(123)는 상기 접착부재(124)의 주위를 둘러싸며 배치되고, 그에 따라 상기 접착부재(124)가 다른 영역으로 흘러 넘치는 것을 방지하는 댐 역할을 한다.

즉, 상기 절연 기판(121)에는 상부에 배치되는 가스 센싱 모듈(110)과 수직으로 중첩되는 영역에 홈(126)이 형성된다. 상기 홈(125)은 상기 플립 칩 본딩 방식에 의해 상기 가스 센싱 모듈(110)이 상기 하부 기판(120)과 결합됨에 따라 상기 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 상기 절연 기판(121)의 표면이 서로 접촉하는 것을 방지한다. 따라서, 상기 홈(126)은 일정 깊이를 가지고 형성된다. 이때, 상기 홈(126)의 깊이는 상기 절연 기판(121)의 전체 두께의 10%~80% 범위 내에 포함될 수 있다. 다시 말해서, 상기 절연 기판(121)은 상기 홈(126)이 형성된 제 1 영역과 그 이외의 제 2 영역을 포함한다. 그리고, 상기 제 1 영역의 두께는, 상기 제 2 영역의 두께의 20%~90% 내에 포함된다. 다시 말해서, 상기 제 1 영역의 두께는 상기 제 2 영역의 두께보다 얇다.

상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)을 비(非)관통한다. 즉, 상기 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 상기 절연 기판(121)의 표면 사이의 접촉을 방지하기 위한 에어층을 형성하기 위해, 기존에는 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 상기 제 1 영역에 관통 홀을 형성하였다. 이때, 상기 제 1 영역에 관통홀이 형성되는 경우, 상기 감지물(113)은 상기 관통홀을 통해 상기 절연 기판(121)의 하부로 노출된다. 이에 따라, 상기와 같이 제 1 영역에 관통 홀이 형성되는 경우, 상기 관통 홀을 통해 외부의 유해 가스가 상기 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)로 직접 전달되며, 이에 따른 상기 감지물(113)의 감지 특성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역이 상기 절연 기판(121)을 비관통하는 홈(126)을 형성한다. 이때, 도면에서와 같이, 상기 감지물(113)의 최하점은 상기 절연 기판(121)의 제 2 영역의 표면보다 낮게 배치할 수 있다. 다시 말해서, 상기 감지물(113)의 적어도 일부는 상기 절연 기판(121)에 형성된 홈 내에 배치될 수 있다.

상기와 같이, 상기 감지물(113)이 상기 절연 기판(121)의 홈(126) 내에 수용될 수 있도록 하여, 외부 환경으로부터 상기 감지물(113)을 보호할 수 있으며, 또한 상기 감지물(113)의 열의 발산을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 감지물(113)을 일정한 동작 온도를 유지할 수 있으며, 이에 따른 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기 감지물(113)과 상기 절연 기판(121)은 서로 마주보며 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 감지물(113)의 표면과 상기 절연 기판(121)의 표면이 서로 마주보도록 상기 하부 기판(120) 위에 상기 가스 센싱 모듈(110)이 부착된다. 그리고, 상기 감지물(113)은 상기 절연 기판(121)의 하부로 노출되지 않는다. 다시 말해서, 상기 감지물(113)이 배치된 영역에 상기 절연 기판(121)을 관통하는 홀이 형성되는 경우, 상기 홀을 통해 상기 감지물(113)이 상기 절연 기판(121)의 하부로 노출된다. 그러나, 본 발명에서는 상기 감지물(113)이 배치된 영역에 상기와 같은 홀이 아닌 비관통 홈이 형성되기 때문에 상기 감지물(113)의 표면이 상기 절연 기판(121)의 하부로 노출되지 않는다.

한편, 상기와 같은 홈(126)은 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역에 배치되는데, 상기와 같은 구조를 가지는 패드(123)가 존재하지 않는 경우, 상기 접착부재(124)가 넘쳐 흐를 수 있으며, 이에 따라 상기 접착부재(124)에 의해 상기 절연 기판(121)의 홈(126)의 일부가 막히는 막히는 상황이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 단일 폐곡선 형상을 갖는 댐 기능을 하는 패드(123)를 형성하고, 상기 패드(123)의 내부에 상기 접착부재(124)를 형성한다. 이에 따라, 상기 접착부재(124)가 상기 패드(123)의 댐에 의해 막혀 외부로 흘러나오지 않으며, 이에 따라 상기 절연 기판(121)의 홈(126)이 막히는 상황을 사전에 방지할 수 있다.

상기 패드(123) 및 전극(122)은 전도성이 있는 물질로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 전극(122)은 전도성이 있는 금속 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 상기 패드(123)와 전극(122)을 동일한 금속으로 형성하도록 하여, 상기 패드(123)와 상기 전극(122)을 한번의 공정에 의해 동시에 형성할 수 있도록 한다.

상기 패드(123) 및 전극(122)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한 상기 패드(123) 및 전극(122)은 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전극(122)의 표면에는 금속층(도시하지 않음)이 배치될 수 있으며, 상기 금속층은, 상기 전극(122)의 표면을 보호하면서, 상기 전극(122)의 본딩력을 높일 수 있는 금속물질로 형성된다. 바람직하게, 상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.

한편, 상기 전극(122) 및 패드(123)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 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 3을 참조하면, 상기 패드(123)와 전극(122) 각각은 상기 절연 기판(121) 위에 일정 간격 이격되어 복수 개로 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 패드(123)는 상기 절연 기판(121) 위에 배치되는 제 1 패드, 제 2 패드, 제 3 패드 및 제 4 패드를 포함할 수 있다.

상기 패드(123)는 상기 절연 기판(121)의 표면 중 가스 센싱 모듈(110)이 실장될 실장 영역 위에 배치된다. 바람직하게, 상기 패드(123)는 상기 실장 영역의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)의 중앙 영역에 배치되며, 그에 따라 상기 복수의 패드(123)는 상기 홈(126)을 둘러싸며 배치될 수 있다.

상기 패드(123)는 도 3에 도시된 바와 같이, 단일폐곡선의 링(ring) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 패드(123)는 중앙 영역에 상기 절연 기판(121)의 표면을 노출하는 개구부를 갖는다.

그리고, 상기 패드(123)의 개구부(또는 단일폐곡선의 내부) 내에는 접착부재(124)가 배치된다. 상기 접착부재(124)는 상기 패드(123)가 가지는 높이에 대응하는 중량을 가지며 상기 패드(123) 내에 도포된다. 바람직하게, 상기 접착부재(124)는 상기 패드(123)의 상면 위로 일정 높이를 가지고 돌출될 수 있다. 즉, 상기 가스 센싱 모듈(110)은 상기 패드(123)에 의해 지지되면서, 상기 패드(123)의 상부 영역 위에 부착되어야 한다. 그러나, 상기 접착부재(124)가 상기 패드(123)와 동일 높이를 가지며 상기 패드(123)의 내부에만 도포되는 경우, 상기 가스 센싱 모듈(110)이 안정적으로 상기 패드(123) 위에 부착될 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 상기 접착부재(124)가 일정 높이를 가지고 상기 패드(123)의 표면 위로 돌출되도록 한다. 그리고, 상기 표면 위로 돌출된 접착부재(124)는 상기 가스 센싱 모듈(110)의 부착 공정에서 상기 패드(123)의 표면 위로 이동하며, 그에 따라 상기 패드(123) 위에 상기 가스 센싱 모듈(110)이 안정적으로 부착될 수 있도록 하여 접착력을 향상시킨다.

상기 전극(122)은 상기 절연 기판(121) 위에 복수 개 배치된다. 상기 전극(122)의 수는 상기 절연 기판(121) 위에 부착되는 상기 가스 센싱 모듈(110)의 타입에 의해 결정될 수 있다. 바람직하게, 상기 전극(122)은 4전극 구조로 배치될 수 있으며, 그에 따라 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극을 포함할 수 있다. 한편, 가스 센싱 모듈(110)은 3 전극 구조를 가질 수 있으며, 적어도 하나의 전극은 감지 전극과 히터 전극의 공용일 수 있다. 이에 따라, 상기 전극(122)은 상기 가스 센싱 모듈(110)에 대응하여, 상기 절연 기판(121) 위에 일정 간격 이격된 제1 내지 3 전극을 포함할 수 있다.

한편, 접착부재(124)는 액상 접착제일 수 있다. 즉, 상기 액상 접착제는 접착력이나 구성 성분은 맞으나, 점도가 낮기 때문에 도포 위치나 도포량을 컨트롤 하기가 매우 어렵다.

이에 따라, 본 발명에서는 상기와 같은 댐 구조의 패드(123)를 형성하고, 상기 액상형 접착제를 포함하는 접착부재(124)를 상기 패드(123)의 내부에 도포함으로써, 상기 도포되는 접착부재(124)의 위치나 양을 정확히 조절할 수 있다.

또한, 상기 접착부재(124)는 전도성 접착제이며, 그에 따라 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)과 상기 하부 기판(120)의 전극(122)이 상호 전기적으로 연결되도록 한다.

상기 접착부재(124)를 구성하는 전도성 접착제는, 크게 이방성 도전 접착제(anisotropic conductive adhesive)와 등방성 도전 접착제(isotropic conductive adhesive)로 구분되며, 기본적으로 Ni, Au/고분자, 또는 Ag 등의 도전성 입자들과, 열경화성, 열가소성, 또는 이 둘의 특성을 혼합한 혼합형 절연수지(blend type insulating resin)로 구성된다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 단일폐곡선 형상을 갖는 패드의 내부에 접착제를 도포함으로써, 상기 접착제가 외부로 흘러나오는 현상을 사전에 방지할 수 있으며, 상기 패드 내부에 정확한 양의 접착제를 도포할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 단일폐곡선 형상의 패드 내부에 도전성 접착제를 선택적으로 도포함으로써, 플립 칩 본딩에 의해 상기 하부 기판(120) 위에 가스 센싱 모듈(110)을 안정적으로 부착할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 단일폐곡선 형상의 패드 내부에 도포된 접착제를 이용하여 가스 센싱 모듈(110)을 부착함으로써, 상기 가스 센싱 모듈(110)이 부착되는 정확한 위치에 상기 접착제를 도포할 수 있으며, 이에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 연결패턴(125)의 일단은 상기 전극(122)과 연결되고, 상기 연결패턴(125)의 타단은 상기 패드(123)와 연결된다.

연결패턴(125)은 상기 전극(122) 및 패드(123)와 마찬가지로, 전도성이 있는 금속 물질로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 연결패턴(125)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다.

한편, 도 1 및 2에서는 설명의 편의를 위해 상기 절연 기판(121) 위에 상기 전극(122), 연결패턴(125) 및 패드(123)가 상호 구분되는 것으로 도시하였지만, 실질적으로 상기 전극(122), 연결패턴(125) 및 패드(123)는 일체로 형성된 구조를 갖는다. 다시 말해서, 상기 전극(122), 상기 패드(123) 및 상기 연결패턴(125)은 하나의 금속층을 에칭하거나, 동일한 금속물질을 도금하여 형성되며, 그에 따라 실질적으로 상기 전극(122), 패드(123) 및 상기 연결패턴(125)은 서로 연결된 일체 구조를 갖는다.

이때, 상기 전극(122), 상기 패드(123) 및 상기 연결패턴(125)을 포함하는 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.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 상기 가스 센싱 모듈(110)의 실장 시에 접착제가 흘러 나오지 않을 정도의 작은 단부를 구비할 수도 있다. 즉, 도 1에서는, 상기 패드(123)에는 상기 패드(123)의 중앙 부분에 상기 패드의 상면 및 하면을 관통하는 관통 홀이 형성되었으며, 상기 형성된 관통 홀 내에 상기 접착부재(124)가 도포되었다.

이와 다르게, 도 2에서와 같이, 상기 패드(123)에는 상면의 중앙 부분에 내부 방향으로 일정 깊이 함몰된 오목부(123B)가 형성될 수 있으며, 상기 형성된 오목부(123B) 내에 상기 접착제가 도포될 수 있다.

다시 말해서, 상기 패드(123)는 도 2에서와 같은 관통 홀이 아닌 홈 형상을 갖는 오목부가 형성될 수 있으며, 그에 따라 상기 오목부 내에 상기 접착부재(124)가 도포될 수 있다.

또한, 이와 다르게 상기 접착부재가 패드 외부로 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있는 형상이면, 본 실시 예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경과 응용이 가능하다.

가스 센싱 모듈(110)은 몸체(111), 전극(112) 및 감지물(113)을 포함한다. 상기 전극(112) 및 감지물(113)은 상기 몸체(111)의 동일 면에 배치된다. 바람직하게, 상기 가스 센싱 모듈(110)이 상기 하부 기판(120) 위에 부착된 구조에서, 상기 전극(112) 및 감지물(113)은 상기 몸체(111)의 하면에 배치된다.

상기 전극(112)은 상기 패드(123)의 개구부(123A) 내에 수용될 수 있으며, 이와 다르게 상기 패드(123) 위에 배치될 수 있다. 상기 전극(112)은 상기 개구부(123A, 123B) 내에 배치되는 접착부재(124)에 의해 상기 패드(123) 위에 고정된다.

즉, 상기 개구부(123A)의 폭은 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)의 폭보다 클 수 있다. 따라서, 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)은 상기 개구부(123A) 내에 삽입될 수 있으며, 이에 따라 상기 접착부재(124) 내에 매립될 수 있다. 또한, 상기 개구부(123B)의 폭은 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)의 폭보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 가스 센싱 모듈(110)의 전극(112)은 상기 개구부(123B) 내로 삽입되지 않고, 상기 패드(123)의 표면 위에 안착될 수 있다.

상기 전극(112)은 상기 몸체(111)의 하면에서, 상기 감지물(113)의 주위를 둘러싸며 상기 하면의 모서리 영역에 각각 배치된다. 상기 전극(112)은 4전극 구조를 가질 수 있으며, 이와 다르게 3전극 구조를 가질 수 있다.

상기 감지물(113)은 상기 몸체(111)의 하면에 금속 산화물로 구성될 수 있으며, 그에 따라 가스와 흡착되어 상기 금속 산화물의 저항 변화가 발생할 수 있다. 즉, 상기 감지물(113)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. 상기 나노 입자는 상기 전극(112)과의 접촉력이 크게 향상될 수 있어 상기 감지물(113)에 접촉된 가스에 의한 전기저항의 변화가 보다 민감하게 체크될 수 있다. 또한 상기 나노 입자는 표면적이 크고, 외부 영향에 의한 전기적인 변화가 크므로 가스 센싱 모듈(110)의 작동온도를 크게 낮출 수 있다.

상기 감지물(113)은 상기 절연 기판(121)의 표면과 마주보며 배치된다, 바람직하게, 상기 절연 기판(121)은 상기 절연 기판(121)에 형성됨 홈(126)의 바닥면과 마주보며 배치된다. 그리고, 상기 하부 기판(120) 위에 상기 가스 센싱 모듈(110)이 부착된 구조에서, 상기 절연 기판(121)의 표면과 상기 몸체(111)의 하면 사이의 거리는, 상기 몸체의 하면과 상기 감지물(113)의 최하점 사이의 거리(감지물(113)의 두께)보다 짧을 수 있다.

따라서, 상기 감지물(113)의 적어도 일부는 상기 절연 기판(121)에 형성된 홈(126) 내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 감지물(113)의 최하면은 상기 절연 기판(121)의 상면보다 낮게 위치할 수 있다. 이때, 상기 홈(126)이 형성되지 않는 경우, 상기 감지물(113)의 표면은 상기 절연 기판(121)의 표면과 접촉하게 되며, 이에 따른 동작 특성에 문제가 발생하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같이 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 상기 절연 기판(121)의 상부 영역에 상기 홈(126)을 형성하여 상기 절연 기판(121)과 상기 감지물(113) 사이의 접촉이 이루어지지 않도록 한다. 이에 따라 상기 홈(126)은 상기 감지물(113)의 폭보다 큰 폭을 가지는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 평면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 절연 기판(121)의 중앙 영역에는 홈(126)이 형성된다. 바람직하게, 상기 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 수직 방향으로 중첩되는 상기 절연 기판(121)의 상부 영역에는 상기 홈(126)이 형성된다.

상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)을 비관통한다. 다시 말해서, 상기 홈(126)의 높이는, 상기 절연 기판(121)의 높이보다 낮다. 바람직하게, 상기 홈(126)의 높이는 상기 절연 기판(121)의 높이의 10%~80% 범위를 만족한다. 상기 홈(126)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 절연 기판(121)의 상부 영역 중 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역에만 형성될 수 있다.

이때, 가스 유동은 상기 절연 기판(121)의 상면과 상기 몸체(111)의 하면 사이의 공간을 통해 이루어진다. 즉, 절연 기판(121) 위에 배치된 전극(122)과 상기 몸체(111)의 하면에 배치된 전극(112)에 의해, 상기 절연 기판(121)과 상기 몸체(111) 사이는 소정 간격 이격된다. 이때, 상기 절연 기판(121)과 상기 몸체(111) 사이의 영역 중 상기 전극(122, 112)이 배치되지 않은 영역은 개방되어 있으며, 이에 따라 상기 가스의 유동은 상기 개방된 영역을 통해 이루어진다.

또한, 도 5를 참조하면, 상기 홈(126)은 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역 이외의 영역에도 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 홈(126)은 일단이 상기 절연 기판(121)의 좌측면을 통해 노출되고, 타단이 상기 절연 기판(121)의 우측면을 통해 노출되는 제 1 홈(126A)과, 일단이 상기 절연 기판(121)의 상측면을 통해 노출되고 타단이 상기 절연 기판(121)의 하측면을 통해 노출되는 제 2 홈(126B)을 포함한다. 그리고, 상기 제 1 홈(126A) 및 상기 제 2 홈(126B)은 상기 절연 기판(121)의 상부 영역에서 서로 교차되며 형성된다. 이때, 상기 제 1 홈(126A) 및 상기 제 2 홈(126B)의 교차 영역(R1)은 상기 감지물(113)과 수직 방향으로 중첩되는 영역일 수 있다.

즉, 본 발명이 제 2 실시 예에서의 상기 홈(126)은 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역(R1)에 형성되며, 상기 영역(R1)으로부터 상기 절연 기판(121)의 좌측면, 우측면, 상측면 및 하측면으로 각각 연장되어 십자 형상을 가질 수 있다.

따라서, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)의 좌측면, 우측면, 상측면 및 하측면으로 연장되며, 그에 따라 공기 유동 경로(가스 유동 경로)를 형성한다. 즉, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)의 각 측면으로부터 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역까지의 유로를 형성하게 되며, 이에 따른 공기 흐름이 더 증가하여, 가스 센서의 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 상기 홈(126)은 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역 이외의 영역에도 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)의 상부 영역 중 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 영역에 배치된 제 1 홈(126C)과, 상기 제 1 홈(126)으로부터 상기 절연 기판(121)의 상측면으로 연장된 제 2 홈(126D)과, 상기 제 1 홈(126C)으로부 상기 절연 기판(121)의 좌측면으로 연장된 제 3 홈(126E)과, 상기 제 1 홈(126C)으로부터 상기 절연 기판(121)의 우측면으로 연장된 제 4 홈(126F)과, 상기 제 1 홈(126C)으로부터 상기 절연 기판(121)의 하측면으로 연장된 제 5 홈(126G)을 포함한다.

상기 제 3 실시 예에서의 홈은, 상기 제 2 실시 예에서의 홈과 유사한 형상을 가진다. 다만, 상기 제 3 실시 예에서의 홈은 상기 절연 기판(121)의 측면으로부터 상기 감지물(113)과 수직 방향으로 중첩된 영역으로 갈수록 폭의 변화가 발생한다.

제 2 홈(126D)은, 상기 절연 기판(121)의 상측면에서 상기 제 1 홈(126C)으로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 즉, 제 2 홈(126D)은 상기 절연 기판(121)의 상측면의 인접 영역에서 제 1 폭(W1)을 가지고, 상기 제 1 홈(126C)의 인접 영역에서 제 2 폭(W2)을 가진다. 그리고, 상기 제 1 폭(W1)은 상기 제 2 폭(W2)보다 크다.

제 3 홈(126E)은, 상기 절연 기판(121)의 좌측면에서 상기 제 1 홈(126C)으로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 즉, 제 3 홈(126E)은 상기 절연 기판(121)의 좌측면의 인접 영역에서 제 3 폭(W3)을 가지고, 상기 제 1 홈(126C)의 인접 영역에서 제 4 폭(W4)을 가진다. 그리고, 상기 제 3 폭(W3)은 상기 제 4 폭(W4)보다 크다.

제 4 홈(126F)은, 상기 절연 기판(121)의 우측면에서 상기 제 1 홈(126C)으로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 즉, 제 4 홈(126F)은 상기 절연 기판(121)의 우측면의 인접 영역에서 제 5 폭(W5)을 가지고, 상기 제 1 홈(126C)의 인접 영역에서 제 6 폭(W6)을 가진다. 그리고, 상기 제 5 폭(W5)은 상기 제 2 폭(W6)보다 크다.

제 5 홈(126G)은, 상기 절연 기판(121)의 하측면에서 상기 제 1 홈(126C)으로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 즉, 제 5 홈(126G)은 상기 절연 기판(121)의 하측면의 인접 영역에서 제 7 폭(W7)을 가지고, 상기 제 1 홈(126C)의 인접 영역에서 제 8 폭(W8)을 가진다. 그리고, 상기 제 7 폭(W7)은 상기 제 8 폭(W8)보다 크다.

상기와 같이, 본 발명에서는 절연 기판(121)의 각각의 측면으로부터 상기 감지물과 수직으로 중첩되는 상기 절연 기판(121)의 중앙 영역으로 갈수록 폭이 점차 감소하는 홈을 형성한다. 이에 따라, 상기 절연 기판(121)의 각각의 측면을 통해 공기가 유입되고, 상기 폭의 변화를 통해 상기 공기의 유동 경로를 상기 감지물(113)과 수직으로 중첩되는 중앙 영역으로 효율적으로 유도할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 가스 센싱 모듈의 감지물의 적어도 일부가 상기 감지물과 수직으로 중첩된 하부 기판의 홈 내에 배치되도록 함으로써, 상기 감지물의 열 발산을 억제할 수 있으며, 이에 따라 상기 감지물을 일정 온도로 유지시키기 위해 구동되는 히터의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 플립 칩 본딩 방식으로 하부 기판 위에 가스 센싱 모듈이 부착되는 구조에서, 상기 하부 기판과 상기 감지물 사이의 접촉을 방지할 수 있으며, 이에 따른 가스 센서의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 외부의 유해 가스가 상기 가스 센싱 모듈의 감지물로 직접 전달되는 것을 방지함으로써, 상기 감지물이 오염원에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따른 가스 센서의 감지 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 하부 기판 상에 가스 유동 경로를 형성함으로써, 공기 흐름 증가에 따른 가스 센서의 감지 정확도를 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도 7 및 8을 참조하여 도 1 내지 6에 도시된 하부 기판(120)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 도 1에 도시된 하부 기판(120)의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 것이고, 도 8은 도 2에 도시된 하부 기판(120)의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 것이다.

먼저, 도 7의 (A)에서와 같이 절연 기판(121)을 준비하고, 상기 준비된 절연기판(121) 위에 금속층(121A)을 형성한다.

이때, 상기 금속층(121A)은 상기 절연기판(121) 위에 구리를 포함하는 금속을 무전해 도금하여 형성할 수 있다.

다음으로, 도 7의 (B)에서와 같이, 상기 금속층(121A)을 선택적으로 제거하여, 상기 절연기판(121) 위에 일정 간격을 두고 서로 이격된 복수의 패드(123), 복수의 전극(122), 그리고, 상기 복수의 패드(123)와 복수의 전극(122) 각각을 연결하는 연결패턴(125)을 형성한다.

다시 말해서, 도 7의 (B)에서와 같이, 상기 절연기판(121) 위에 배치된 금속층을 선택적으로 제거하여, 상기 절연기판(121) 위에 회로 패턴을 형성한다. 이때, 상기 회로 패턴은 상기 설명한 바와 같이, 패드(123), 전극(122) 및 연결패턴(125)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 패드(123) 및 전극(122)을 형성하기 위한 상기 금속층(121A)의 제거 공정에서, 상기 패드(123)의 중앙 부분도 함께 제거하여, 상기 개구부(123A)를 포함하는 상기 패드(123)를 형성한다.

이때, 상기 도면에서와 같이, 상기 개구부(123A)의 깊이는 상기 패드(123)의 높이와 동일하며, 이에 따라 상기 개구부(123A)는 상기 패드(123)를 관통하는 관통 홀일 수 있다.

이때, 상기 도면에서는 상기 개구부(123A)의 깊이가 상기 패드(123)의 높이와 동일한 것으로 도시하였지만, 상기 개구부(123A)의 깊이는 상기 패드(123)의 높이보다 작을 수 있다. 다시 말해서, 상기 개구부(123A)는 도 7의 (C)에서와 같은 관통 홀이 아닌 홈(groove) 형상을 가질 수 있다. 여기에서, 상기 개구부(123A)가 홈(groove) 형상을 가지는 경우, 상기 도 7의 (B) 및 (C)에서와 같이, 상기 패드(123) 및 전극(122)을 형성하는 제 1 공정과, 상기 개구부(123A)를 형성하는 제 2 공정이 별개의 공정으로 각각 진행될 수 있다.

또한, 상기 도 7의 (C)에서와 같이, 상기 절연 기판(121)의 상부 영역 중 추후 상기 절연 기판(121) 위에 부착될 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 홈(126)을 형성한다. 이때, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)을 비관통한다. 상기 홈(126)은 도 4 내지 6에 도시된 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

다음으로, 도 7의 (D)와 같이, 상기 패드(123)의 개구부(123A) 내에 접착부재(124)를 도포한다. 바람직하게, 상기 패드(123)는 중앙 부분이 개방된 단일폐곡선 형상을 갖는다. 그리고, 상기 접착부재(124)는 상기 개방된 패드(123)의 중앙 부분에 배치된다.

이때, 상기 패드(123)는 일정 높이를 가지며, 상기 패드(123)의 높이는 상기 패드(123)의 중앙 부분 내에 배치되는 접착부재(124)의 도포량에 의해 결정될 수 있다. 상기 패드(123)는 상기 접착부재(124)의 주위를 둘러싸며 배치되고, 그에 따라 상기 접착부재(124)가 다른 영역으로 흘러 넘치는 것을 방지하는 댐 역할을 한다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같은 공정을 통해 도 2에 도시된 하부 기판(120)을 제조할 수 있다.

먼저, 도 8의 (A)에서와 같이 절연기판(121)을 준비하고, 상기 준비된 절연기판(121) 위에 금속층(121A)을 형성한다.

다음으로, 도 8의 (B)에서와 같이, 상기 금속층(121A)을 선택적으로 제거하여, 상기 절연기판(121) 위에 일정 간격을 두고 서로 이격된 복수의 패드(123) 및 복수의 전극(122)을 형성한다.

다음으로, 도 8의 (C)에서와 같이, 상기 절연기판(121), 상기 패드(123) 및 상기 전극(122) 위에 개구부(123B)를 형성하기 위한 마스크(도시하지 않음)를 배치하고, 상기 형성된 마스크를 이용하여 상기 패드(123)의 일부를 제거한다.

즉, 상기 마스크는, 상기 상기 절연기판(121), 상기 패드(123) 및 상기 전극(122) 위에 배치되면서, 제거될 상기 패드(123)의 표면을 노출하는 개구부를 갖는다. 이때, 상기 개구부(123B)의 깊이는 상기 패드(123)의 높이보다 작을 수 있다. 다시 말해서, 상기 개구부(123B)는 도 8의 (C)에서와 같은 홈(groove) 형상을 가질 수 있다.

여기에서, 상기 개구부(123B)가 홈(groove) 형상을 가지는 경우, 상기 도 7의 (B) 공정이, 도 8에서와 같이 상기 패드(123) 및 전극(122)을 형성하는 제 1 공정과, 상기 개구부(123B)를 형성하는 제 2 공정으로 구분되어 각각 각각 진행될 수 있다.

또한, 상기 도 8의 (C)에서와 같이, 상기 절연 기판(121)의 상부 영역 중 추후 상기 절연 기판(121) 위에 부착될 가스 센싱 모듈(110)의 감지물(113)과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 홈(126)을 형성한다. 이때, 상기 홈(126)은 상기 절연 기판(121)을 비관통한다. 상기 홈(126)은 도 4 내지 6에 도시된 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

다음으로, 도 8의 (D)와 같이, 상기 패드(123)의 개구부(123B) 내에 접착부재(124)를 도포한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 패드의 형상의 변형 예이다.

도 1 내지 도 8에서는, 상기 패드가 링 형상을 가지는 단일폐곡선 형상을 갖는 것으로 도시하였다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 패드는 상기 링 형상 이외에도 댐 기능을 하는 다른 형상의 단일폐곡선으로 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 패드는 접착제가 상기 패드의 내부에서 다른 곳으로 흘러 넘치지 않는 구조로 상기 단일폐곡선이 아닌 약간의 간격을 가지는 형상으로 형성될 수도 있다.

즉, 도 9의 (A)에서와 같이, 상기 패드(123)는 삼각 형상을 가질 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 패드(123)는 사각 형상을 가질 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 패드(123)는 다각 형상을 가질수 있다.

또한, 도면에 도시된 형상 이외에도 상기 패드(123)는 타원 형상, 부채꼴 형상, 별 형상 등 다양한 형상으로도 변형 가능하다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 가스 센싱 모듈(110)의 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.

도 10은 일반적인 1층 멤브레인 구조를 가지며, 기판에 공극(260)이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 10을 참조하면, 가스 센싱 모듈(200)은 기판(210), 전극 패드(220), 히터 전극(235), 감지 전극(240) 및 감지물(245)을 포함한다.

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.

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.

한편, 히터 전극(235) 및 감지 전극(240)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(211)의 하부 영역은 식각되어 제거된다.

이때, 상기 절연 플레이트(211)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.

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.

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.

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 10과 같은 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 멤브레인은 이들 중 어느 하나의 박막으로만 이루어질 수도 있다.

상기 멤브레인은 열산화법, 스퍼터링법 또는 화학 기상 증착법 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다

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.

또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(214) 위에는 히터 전극(235) 및 감지 전극(240)이 각각 배치된다.

그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(214) 위에는 상기 감지 전극(240)을 덮으며 감지물(245)이 배치된다.

그리고, 상기 기판(210)에는 상기 감지물(245)의 주변에 상기 감지물(245)을 둘러싸며 배치되는 공극(260)이 형성된다.

바람직하게, 상기 절연 플레이트(211)의 하부 영역은 상기 설명한 바와 같은 식각에 의해 제거되며, 그에 따라 상기 공극(260)은 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 연결된다.

상기 공극(260)은 복수의 공극을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 공극 각각은, 소정 간격 이격된 복수의 단위 공극으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 센싱 모듈(200)은 1층 구조의 센싱 모듈이며, 바람직하게 동일한 층에 감지 전극(240)과 히터 전극(235)이 각각 배치되는 구조를 갖는다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.

도 11은 일반적인 2층 멤브레인 구조를 가지며, 기판에 공극(360)이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 11을 참조하면, 센싱 모듈(300)은 기판(310), 보호층(315), 전극 패드(320), 히터 전극(335), 감지 전극(340) 및 감지물(345)을 포함한다.

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.

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.

한편, 히터 전극(335) 및 감지 전극(340)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(211)의 하부 영역은 식각되어 제거된다.

이때, 상기 절연 플레이트(311)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.

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.

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.

상기 멤브레인은 열산화법, 스퍼터링법 또는 화학 기상 증착법 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다

상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 전극 패드(320)가 배치된다.

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.

또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 히터 전극(335)이 각각 배치된다.

그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(314) 위에는 상기 히터 전극(335)을 덮으며 보호층(315)이 배치된다.

그리고, 상기 보호층(315) 위에는 감지 전극(340), 그리고 상기 감지 전극(340)과 전기적으로 연결되는 전극 패드(320)가 배치된다.

그리고, 상기 보호층(315) 위에는 상기 감지 전극(340)을 덮으며 감지물(335)이 배치된다.

그리고, 상기 기판(310) 및 상기 보호층(315)에는 상기 감지물(345)의 주변에 상기 감지물(345)을 둘러싸며 배치되는 공극(360)이 형성된다.

바람직하게, 상기 절연 플레이트(311)의 하부 영역은 상기 설명한 바와 같은 식각에 의해 제거되며, 그에 따라 상기 공극(360)은 상기 보호층(315), 상기 제 1 산화 실리콘 박막(312), 질화 실리콘 박막(313) 및 제 2 산화 실리콘 박막(314)을 관통하며 형성되어 상기 제거된 절연 플레이트(311)의 하부 영역과 연결된다.

상기 공극(360)은 복수의 공극을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 공극 각각은, 소정 간격 이격된 복수의 단위 공극으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 센싱 모듈(300)은 2층 구조의 센싱 모듈이며, 바람직하게 제 1 층에는 히터 전극(335)이 배치되고, 상기 제 1 층 위의 제 2 층에 감지 전극(340)이 배치되는 구조를 갖는다.

상기와 같은, 멤브레인 구조는 기판의 지지대 역할이 가능하며, 도 11에서와 같은 2 layer 구조에서는 공정상 가이드 역할이 가능하므로 감지물을 디스펜싱 하거나 스크린 프린팅이 가능하도록 마크 얼라인에 유리하다

도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 센싱 모듈의 단면 구조를 나타낸 도면이다.

도 12는 일반적인 브리지 구조를 가지며, 기판에 공극(460)이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 12를 참조하면, 센싱 모듈(400)은 기판(410), 전극 패드(420), 히터 전극(435), 감지 전극(440), 보호층(415), 브리지부(470) 및 감지물(445)을 포함한다.

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.

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.

한편, 히터 전극(435) 및 감지 전극(440)이 배치되는 영역에 대응하는 상기 절연 플레이트(411)의 상부 영역은 식각되어 제거된다.

이때, 상기 절연 플레이트(411)를 식각함에 있어서는 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각 공정을 이용할 수 있다.

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.

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.

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.

또한, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 히터 전극(435) 및 감지 전극(440)이 각각 배치된다.

그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 상기 히터 전극(435)을 덮으며 보호층(415)이 형성된다.

그리고, 상기 제 2 산화 실리콘 박막(414) 위에는 상기 보호층(415) 및 상기 감지 전극(440)을 덮으며 감지물(445)이 배치된다.

그리고, 상기 기판(410)에는 상기 감지물(445)의 주변에 상기 감지물(445) 주변을 둘러싸며 배치되는 공극(460)이 형성된다.

바람직하게, 상기 절연 플레이트(411)의 상부 영역은 상기 설명한 바와 같은 식각에 의해 제거되며, 그에 따라 상기 공극(460)은 상기 제 1 산화 실리콘 박막(412), 질화 실리콘 박막(413) 및 제 2 산화 실리콘 박막(414)을 관통하며 형성되어 상기 제거된 절연 플레이트(411)의 상부 영역과 연결된다.

상기 공극(460)은 복수의 공극을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 공극 각각은, 소정 간격 이격된 복수의 단위 공극으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 기판(410)에는 상기 감지물(445)이 형성된 영역을 플로팅(floating) 시키기 위한 브리지를 포함하는 브리지부(470)가 형성된다. 이에 따라, 상기 공극(460)은 상기 브리지부(470)와 상기 감지물(445) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 센싱 모듈(400)은 브리지 구조의 센싱 모듈이며, 상기와 같이 기판에 공극이 형성되어 상기 감지 영역 내의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 하부 기판(120)의 홈(126)의 형상을 보여주는 도면이다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 절연 기판(121)에 형성된 홈(126)의 형상을 보여주는 도면이다.

도 13 내지 도 15는 상기 홈(126)의 수직 단면의 형상을 보여준다.

상기 홈(126)의 형상은 상기 홈(126)의 형성 방법에 의해 결정될 수 있다. 상기 홈(126)은 식각 공정에 의해 형성될 수 있으며, 이와 다르게 샌드 블러스트나 레이저 가공과 같은 기계 가공에 의해 형성될 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 홈(126)은 습식 식각(wet etching)에 의해 형성될 수 있다.

따라서, 상기 홈(126)은 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연 기판(121)의 하부를 과에칭함에 따라 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 증가하는 형상을 가질 수 있으며, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 절연 기판(121)의 상부를 과에칭함에 따라 하부에서 상부로 갈수록 폭이 점차 증가하는 형상을 가질 수도 있다.

도 14를 참조하면, 상기 홈(126)은 드라이 식각(dry etching)에 의해 형성될 수 있다.

따라서, 상기 홈(126)은 도 14의 (a)와 같이 일반적인 드라이 식각에 따라 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소하는 형상을 가질 수 있고, (b)에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 증가하는 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 드라이 에칭으로 DRIE(Deep reactive-ion etching)이 이용될 수 있으며, 이에 따라 상기 홈(126)은 곡면 형상을 가질 수 있다.

즉, 상기 홈(126)은 도 14의 (c)와 같이 기판의 내부 방향으로 오목한 곡면 형상을 가질 수 있고, (d)에 도시된 바와 같이, 기판의 외부 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가질 수 있으며, (e)에 도시된 바와 같이 내부 방향으로 오목하면서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소하는 곡면 형상을 가질 수도 있을 것이다.

또한, 도 15를 참조하면, 상기 홈(126)은 기계 가공에 의해 형성될 수 있다.

즉, 홈(126)은 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 샌드 블러스트 가공에 의해 형성될 수 있으며, 이에 따라 상부에서 하부로 갈수록 불규칙한 폭 변화를 갖는 형상을 가질 수 있다. 또한, 홈(126)은 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 가공에 의해 형성될 수 있으며, 이에 따라 상부에서 하부로 갈수폭 불규칙한 폭 변화를 가지는 형상을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 홈(126)이 상기 절연 기판(121)을 관통하지 않으면서, 상기 절연 기판(121)의 가공 깊이를 부분적으로 조절할 수 있도록, 레이저 소스를 이용하여 상기 홈(126)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 센싱 장치를 나타낸 도면이다.

가스 센싱 장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 가스 센서를 포함하며, 상기 가스 센서가 장착되는 전자 장치의 메인 기판(130)을 포함한다. 상기 메인 기판(130)은 인쇄회로기판이며, 상기 가스 센서(100)를 통해 감지된 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 감지 신호를 처리할 수 있다.

이를 위해, 상기 메인 기판(130)은 메인 절연 플레이트(131) 위에 메인 패드(132)가 배치되며, 상기 메인 패드(132)는 상기 하부 기판(120)과 전기적으로 연결되어, 상기 가스 센싱 모듈(110)을 통해 감지된 감지 신호를 수신할 수 있다.

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.

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.

100: 가스 센서
110: 가스 센싱 모듈
111: 몸체
112: 전극
113: 감지물
120: 하부 기판
121: 절연 기판
122: 전극
123: 패드
124: 접착 부재
125: 연결패턴
126: 홈

Claims (12)

1. 하부 기판; 및
   상기 하부 기판 위에 배치되는 가스 센싱 모듈을 포함하고,
   상기 가스 센싱 모듈은,
   상부 기판과,
   상기 상부 기판 위에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과,
   상기 상부 기판 위에 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극을 덮으며, 상기 하부 기판의 상면과 마주보며 배치되는 감지물과,
   상기 상부 기판 위에 상기 감지물과 이격되어 배치된 상부 전극 패드를 포함하고,
   상기 하부 기판은,
   상기 감지물과 수직으로 중첩되는 제 1 영역과,
   상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 포함하고,
   상기 제 1 영역의 두께는,
   상기 제 2 영역의 두께보다 얇은
   가스 센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하부 기판의 상기 제 1 영역에는,
   상기 하부 기판을 비관통하며, 상기 하부 기판의 내부 방향으로 오목한 오목부가 형성되고,
   상기 감지물은,
   상기 오목부의 바닥면과 마주보며 배치되는
   가스 센서.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 감지물의 최하면은,
   상기 하부 기판의 상기 제 2 영역의 상면보다 낮게 위치하는
   가스 센서.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 감지물의 적어도 일부는,
   상기 하부 기판의 제 1 영역에 형성된 상기 오목부의 내부에 배치되는
   가스 센서.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 오목부는,
   상기 제 1 영역에 형성된 제 1 오목부와,
   상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 측면으로 연장되는 제 2 오목부를 포함하는
   가스 센서.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제 2 오목부는,
   상기 제 1 오목부의 인접 영역에서 상기 하부 기판의 측면으로 갈수록 폭이 점차 증가하는
   가스 센서.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 제 2 오목부는,
   상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 상측면으로 연장되는 제 1 유로와,
   상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 좌측면으로 연장되는 제 2 유로와,
   상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 우측면으로 연장되는 제 3 유로와,
   상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 하측면으로 연장되는 제 4 유로를 포함하는
   가스 센서.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 제 1 및 2 오목부는,
   십자 형상을 가지는
   가스 센서.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 상부 기판은,
   절연 플레이트와,
   상기 절연 플레이트 위에 배치된 제 1 산화 실리콘 박막과,
   상기 제 1 산화 실리콘 박막 위에 배치된 질화 실리콘 박막과,
   상기 질화 실리콘 박막 위에 배치된 제 2 산화 실리콘 박막을 포함하는
   가스 센서.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 기판은,
    상기 하부 기판 위에 배치된 하부 전극과,
    상기 하부 기판 위에 배치되며, 상면에 내부 방향으로 오목한 수용부가 형성된 하부 패드와,
    상기 하부 패드의 수용부 내에 배치되는 접착부재를 포함하고,
    상기 가스 센싱 모듈의 상기 상부 전극 패드는,
    상기 접착부재를 통해 상기 하부 패드 위에 부착되는
    가스 센서.
11. 메인 인쇄회로기판; 및
    상기 메인 인쇄회로기판 위에 부착되는 가스 센서를 포함하고,
    상기 가스 센서는,
    상기 메인 인쇄회로기판 위에 배치되는 하부 기판과,
    상기 하부 기판 위에 배치되는 상부 기판과,
    상기 상부 기판의 하면에 배치되는 감지 전극 및 히터 전극과,
    상기 상부 기판의 하면에 배치되어 상기 감지 전극 및 상기 히터 전극을 덮으며, 상기 하부 기판의 상면과 마주보는 감지물과,
    상기 상부 기판의 하면에 상기 감지물과 이격되어 배치된 상부 전극 패드를 포함하고,
    상기 하부 기판은,
    상기 감지물과 수직으로 중첩되는 제 1 영역과,
    상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역을 포함하고,
    상기 하부 기판의 상기 제 1 영역에는,
    상기 하부 기판을 비관통하며, 상기 하부 기판의 내부 방향으로 오목한 오목부가 형성되고,
    상기 감지물은,
    상기 오목부의 바닥면과 마주보며 배치되는
    가스 센싱 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 오목부는,
    상기 제 1 영역에 형성된 제 1 오목부와,
    상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 측면으로 연장되어 공기 유로를 형성하는 제 2 오목부를 포함하고,
    상기 제 2 오목부는,
    상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 상측면으로 연장되는 제 1 유로와,
    상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 좌측면으로 연장되는 제 2 유로와,
    상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 우측면으로 연장되는 제 3 유로와,
    상기 제 1 오목부로부터 상기 하부 기판의 하측면으로 연장되는 제 4 유로 중 적어도 하나를 포함하는
    가스 센싱 장치.

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