KR20190020942A - 양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법 - Google Patents

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KR20190020942A
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Abstract

본 발명은 양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 양방향 가스센서 패키지는 상면에 제1홈 및 하면에 제2홈이 형성된 본체; 상기 본체의 제1홈에 형성된 제1히터전극과 제1감지전극, 상기 본체의 상면에 제1히터전극과 제1감지전극 각각과 연결된 제1전극패드 및 상기 제1히터전극과 제1감지전극에 형성된 제1감지막을 구비한 제1가스센서부; 및 상기 본체의 제2홈에 형성된 제2히터전극과 제2감지전극, 상기 본체의 상면에 제2히터전극과 제2감지전극 각각과 연결된 제2전극패드 및 상기 제2히터전극과 제2감지전극에 형성된 제2감지막을 구비한 제2가스센서부;를 포함하는 양방향 가스센서, 및 상기 양방향 가스센서가 내장되고, 상기 제1가스센서부의 제1감지막으로 가스가 유입되는 제1유입홀 및 상기 제2가스센서부의 제2감지막으로 가스가 유입되는 제2유입홀이 구비된 패키지 구조물을 포함한다.

Description

양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법{Two-way gas sensor package and assembling method thereof}
본 발명은 양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 서로 간섭되지 않은 상태로 제1 및 제2가스센서의 독립 구동이 가능하고, 하나의 가스센서 칩에서 2분류의 가스군들을 감지할 수 있으며, 패키지의 상측 및 하측 어느 방향에 존재하는 가스도 감지하여 감지효율을 향상시킬 수 있는 양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법을 제공하는 데 있다.
가스센서는 재료의 물리·화학·전기적 성질 변화를 이용하여 가스를 검출한다.
이런 가스센서는 가스의 종류, 농도에 따라 검출방법이 다르기 때문에 접촉연소식 가스센서, 반도체식 가스센서, 세라믹 가스센서 등 다양한 종류가 있다.
특히, 산화물을 이용하는 반도체식 가스센서는 다른 방식의 가스센서에 비해 가스에 대한 감도가 높고 빠른 응답 속도를 가지며 제작이 용이할 뿐 아니라 적당한 촉매제의 첨가로 특정가스에 대한 선택성의 부여가 가능하다는 장점이 있다.
반도체식 가스센서는 유해가스가 산화물 반도체의 감지막 표면에 노출되면 흡착 및 탈리에 의한 산화물 표면에서의 전기전도성이 변하는 성질을 이용한 것이며, 유해가스를 검출하기 위해서는 감지막을 이루는 감지물질의 온도를 300℃ 이상으로 균일하게 유지시켜야 한다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0131709호(특허문헌 1)에는 다수의 금속패턴을 포함하는 기판; 상기 기판에 실장되는 가스센싱소자; 및 상기 기판에 실장되어 상기 가스센싱소자의 출력방식을 변경하는 출력변경부;를 포함하는 가스센서 패키지가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 가스센서 패키지는 기판의 상면에만 가스센싱소자가 실장되고, 이 가스센싱소자에 대향하여 가스이동홀이 위치되는 커버모듈이 기판을 커버하고 있으므로, 단일의 가스센싱소자로만 가스를 센싱하므로 센싱효율을 높이는데 한계가 있는 단점이 있다.
: 한국 공개특허공보 제10-2015-0131709호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 상,하 양방향으로 유입되는 가스를 감지할 수 있는 양방향 가스센서 패키지 및 그의 조립방법을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 가스센서 패키지는, 상면에 제1홈 및 하면에 제2홈이 형성된 본체; 상기 본체의 제1홈에 형성된 제1히터전극과 제1감지전극, 상기 본체의 상면에 제1히터전극과 제1감지전극 각각과 연결된 제1전극패드 및 상기 제1히터전극과 제1감지전극에 형성된 제1감지막을 구비한 제1가스센서부; 및 상기 본체의 제2홈에 형성된 제2히터전극과 제2감지전극, 상기 본체의 하면에 제2히터전극과 제2감지전극 각각과 연결된 제2전극패드 및 상기 제2히터전극과 제2감지전극에 형성된 제2감지막을 구비한 제2가스센서부;를 포함하는 양방향 가스센서, 및 상기 양방향 가스센서가 내장되고, 상기 제1가스센서부의 제1감지막으로 가스가 유입되는 제1유입홀 및 상기 제2가스센서부의 제2감지막으로 가스가 유입되는 제2유입홀이 구비된 패키지 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 본체는 세라믹 그린 시트들이 적층된 제1 내지 제3적층체로 이루어지고, 상기 제1홈은 상기 제1적층체의 제1관통홀에 의해 구현되고, 상기 제2홈은 상기 제3적층체의 제2관통홀에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 본체는 실리콘 기판으로 이루어지고, 상기 제1 및 제2홈은 상기 실리콘 기판의 양면이 식각되어 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1히터전극과 상기 제1감지전극은 상기 제1홈의 바닥면에 형성되고, 상기 제1전극패드는 상기 실리콘 기판 상면에 형성되고, 상기 제1히터전극 및 상기 제1감지전극과 상기 제1전극패드를 연결하는 전극패턴이 상기 실리콘 기판 상면, 제1홈의 측벽 및 바닥면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2히터전극과 상기 제2감지전극은 상기 제2홈의 바닥면에 형성되고, 상기 제2전극패드는 상기 실리콘 기판 하면에 형성되고, 상기 제2히터전극 및 상기 제2감지전극과 상기 제2전극패드를 연결하는 전극패턴이 상기 실리콘 기판 상면, 제2홈의 측벽 및 바닥면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 패키지 구조물은, 세라믹 그린 시트들이 적층된 제4 내지 제7적층체 및 제1과 제2유입홀이 형성된 제1 및 제2캡이 결합되어 형성되며, 상기 제4 내지 제7적층체에 제4 내지 제7관통홀이 형성되어 있고, 상기 제4 내지 제7적층체가 순차적으로 적층되어 있고, 상기 제4적층체의 제4관통홀이 상기 제1캡에 대향되고, 상기 제7적층체의 제7관통홀이 상기 제2캡에 대향되며, 상기 제4적층체에 도전성 제4비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제4비아홀들과 연결되는 전극단자가 상기 제4적층체의 하면에 형성되고, 상기 제5적층체에 도전성 제5비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제5비아홀들과 연결되는 제1본딩단자를 포함하는 전극패턴이 상기 제5적층체의 상면에 형성되고, 상기 제6적층체에 도전성 제6비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제6비아홀들과 연결되는 제2본딩단자를 포함하는 전극패턴이 제6적층체의 상면에 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 패키지 구조물은, 상기 제4 내지 제7적층체가 적층된 상태에서 소성되어 만들어진 소결체인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1본딩단자와 상기 양방향 가스센서의 제2가스센서부의 제2전극패드가 플립칩 본딩되어 있고, 상기 제2본딩단자와 상기 양방향 가스센서의 제1가스센서부의 제1전극패드가 와이어 본딩되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1캡이 상기 제4적층체의 제4관통홀에 삽입되어 상기 제5적층체에 접착되어 있고, 상기 제2캡이 상기 제7적층체의 제7관통홀의 상면에 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 가스센서 패키지의 조립방법은, a) 상면에 제1가스센서부 및 하면에 제2가스센서부가 형성된 양방향 가스센서 제조하는 단계; b) 세라믹 그린 시트들이 적층되고 제4 내지 제7관통홀이 형성된 제4 내지 제7적층체 및 제1과 제2유입홀이 형성된 제1 및 제2캡을 준비하는 단계; c) 상기 제4 내지 제6적층체에 도전성 비아홀들을 형성하고, 상기 제5적층체의 상면에 제1본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고, 상기 제6적층체의 상면에 제2본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고 상기 제4적층체 하면에 제1 및 제2본딩단자 각각과 도전성 비아홀에 의해 연결되는 전극단자를 형성하는 단계; d) 상기 제4 내지 제7적층체를 적층하고 소성하여 소결체를 형성하는 단계; e) 상기 양방향 가스센서의 제2가스센서부와 상기 제1본딩단자, 및 상기 제1가스센서부와 상기 제2본딩단자 각각을 전기적으로 연결하는 단계; 및 f) 상기 소결체의 제4적층체의 제4관통홀에 제1캡을 삽입하고 상기 제1캡을 상기 제5적층체에 접착하고, 상기 제7적층체의 제7관통홀의 상면에 제2캡을 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상,하부로 유입되는 가스를 감지할 수 있는 제1 및 제2가스센서가 일체로 형성된 양방향 가스센서를 내장하여, 서로 간섭되지 않은 상태로 제1 및 제2가스센서의 독립 구동이 가능하고, 하나의 가스센서 칩에서 2분류의 가스군들을 감지할 수 있으며, 패키지의 상측 및 하측 어느 방향에 존재하는 가스도 감지할 수 있으므로, 감지능력을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 저면도,
도 3은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 상면도,
도 4는 본 발명에 따른 양방향 가스센서 일례를 설명하기 위한 모식적인 분해 단면도,
도 5는 도 4의 양방향 가스센서의 모식적인 상면도,
도 6은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 다른예의 모식적인 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 패키지 구조물의 모식적인 분해 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 조립방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 저면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 상면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 양방향 가스센서 패키지는 상면에 제1홈(110) 및 하면에 제2홈(120)이 형성된 본체(130); 상기 본체(130)의 제1홈(110)에 형성된 제1히터전극과 제1감지전극(도 1의 흑색해칭부분), 상기 본체(130)의 상면에 제1히터전극과 제1감지전극 각각과 연결된 제1전극패드(117) 및 상기 제1히터전극과 제1감지전극에 형성된 제1감지막(115)을 구비한 제1가스센서부; 및 상기 본체(130)의 제2홈(120)에 형성된 제2히터전극과 제2감지전극, 상기 본체(130)의 하면에 제2히터전극과 제2감지전극 각각과 연결된 제2전극패드(127) 및 상기 제2히터전극과 제2감지전극에 형성된 제2감지막(125)을 구비한 제2가스센서부;를 포함하는 양방향 가스센서(100), 및 상기 양방향 가스센서(100)가 내장되고, 상기 제1가스센서부의 제1감지막(115)으로 가스가 유입되는 제1유입홀(211) 및 상기 제2가스센서부의 제2감지막(125)으로 가스가 유입되는 제2유입홀(221)이 구비된 패키지 구조물(200)을 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 양방향 가스센서 패키지는 제1가스센서부를 본체(130)의 상면에 형성하고, 제2가스센서부를 본체(130)의 하면에 형성하여 양방향으로 가스를 감지할 수 있는 양방향 가스센서를 구현하는 것에도 기술적 특징이 있다.
이런 양방향 가스센서는 본체(130)의 양면 각각에 형성됨으로서, 서로 간섭되지 않은 상태로 독립 구동이 가능하고, 제1 및 제2가스센서부의 감지능력(즉, 감지할 수 있는 특정가스의 종류를 다르게 설정하여 종류가 다른 가스를 감지할 수 있도록 함)을 다르게 설계하여, 하나의 가스센서 칩에서 2분류의 가스군들을 감지할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 패키지 구조적인 측면에서, 양방향 가스센서(100)의 제1 및 제2가스센서부 각각의 제1 및 제2감지막(115,125)으로 가스가 독립적으로 유입될 수 있도록, 제1감지막(115)에 대향되는 패키지 구조물(200) 영역에 제1유입홀(211)을 형성하고, 제2감지막(125)에 대향되는 패키지 구조물(200) 영역에 제2유입홀(221)을 형성한다.
이로써, 패키지 구조물(200)의 상측에서 제1유입홀(211)로 유입된 가스는 제1가스센서부에서 감지하고, 패키지 구조물(200)의 하측에서 제2유입홀(221)로 유입된 가스는 제2가스센서부에서 감지한다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 양방향 가스센서 패키지의 상면에는 제1유입홀(211)이 형성되어 있고, 양방향 가스센서 패키지의 하면에는 도 3과 같이 제2유입홀(221)과 외부의 전원 및 분석장치와 연결되는 다수의 전극단자(230)가 형성되어 있다.
이러한 양방향 가스센서 패키지의 각 구성에 대해서는 후술하는 설명에서 상세하게 논의한다.
또한, 본 발명에서는 제1 및 제2가스센서부의 감지능력을 동일하게 설계할 수도 있다.
한편, 가스발생원에서 발생된 가스의 흐름성에 의해 가스가 하측에 다량 존재하는 경우 단일 센서부가 구비된 가스센서 패키지는 감지능력이 저하될 수 있으나, 이경우 본 발명의 양방향 가스센서 패키지는 제1 및 제2가스센서부를 구비하여 상측 및 하측 어느 방향에 존재하는 가스도 감지할 수 있으므로, 감지능력을 증대시킬 수 있는 것이다.
제1 및 제2가스센서부는 산화성 가스 또는 환원성 가스와의 접촉을 통해 제1 및 제2감지막(115,125)의 전도성 변화로 가스를 감지하는 반도체식 가스센싱을 수행한다.
즉, 제1 및 제2가스센서부의 구동을 설명하면, 제1 및 제2히터전극은 전원이 인가되면 두께와 길이에 따른 저항에 의해 발열을 하게 되고, 발생된 열은 제1 및 제2감지막(115,125)으로 전달되어 제1 및 제2감지막(115,125)을 승온시킨다.
승온된 제1 및 제2감지막(115,125)은 유입되는 가스에 대해 화학적 흡착 또는 탈착 반응이 원활하게 수행하면서 제1 및 제2감지막(115,125)에 저항변화가 발생되고, 제1 및 제2감지막(115,125)의 저항변화를 제1 및 제2감지전극에서 측정함으로써, 가스 감지가 이루어진다.
여기서, 제1 및 제2히터전극은 금(Au), 텅스텐(W), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 등의 금속, 실리콘, 전도성 금속 산화물 등을 사용할 수 있고, 제1 및 제2감지막(125)은 가스를 흡착하여 저항 변화가 일어나는 소재를 사용하며, 산화물 반도체(SnO2, ZnO, WO3, Fe2O3 등)에 촉매류(Pt, Pd, Ag, Ni 등)가 첨가된 조성 물질로 형성된다.
그리고, 제1 및 제2감지전극은 금속 또는 전도성 금속 산화물로 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 양방향 가스센서 일례를 설명하기 위한 모식적인 분해 단면도이고, 도 5는 도 4의 양방향 가스센서의 모식적인 상면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 다른예의 모식적인 단면도이다.
양방향 가스센서는 도 4에 도시된 바와 같이, 세라믹 그린 시트들이 적층된 제1 내지 제3적층체(310,320,330)의 결합구조로 본체를 형성하는 것이다.
이때, 세라믹 그린 시트들이 적층된 제1적층체(310)의 중앙영역에 제1관통홀(311) 및 상기 중앙영역 주위 양측에 제1비아홀들(312)을 형성하고, 제1비아홀들(312) 내부를 도금하고, 도금된 제1비아홀들(312)과 연결되는 제2전극패드(313)를 형성한다.
그리고, 제2적층체(320)의 상면에 제1히터전극과 제1감지전극(흑색 부분이 히터 및 감지전극)을 포함하는 전극패턴(321)을 형성하고, 하면에 제2히터전극과 제2감지전극을 포함하는 전극패턴(322)을 형성한다.
또, 제3적층체(330)의 중앙영역에 제2관통홀(331) 및 상기 중앙영역 주위 양측에 제2비아홀들(332)을 형성하고, 제2비아홀들(332) 내부를 도금하고, 도금된 제2비아홀과 연결되는 제1전극패드(333)를 형성한다.
이러한 공정을 수행한 후, 제1 내지 제3적층체(310,320,330)를 순차적으로 적층하고 소성하여 소결된 본체를 수득하고, 제1가스센서부의 제1히터전극과 제1감지전극에 제1감지막을 형성하고, 제2가스센서부의 제2히터전극과 제2감지전극에 제2감지막을 형성하는 것이다.
이렇게 소결된 본체의 상면에는 제1적층체(310)의 제1관통홀(311)에 의해 구현된 제2홈이 형성되고, 하면에는 제3적층체(330)의 제2관통홀(331)에 의해 구현된 제1홈이 형성된다.
또한, 제1적층체(310)의 제1비아홀들(312)은 제2적층체(320)의 상면에 형성된 전극패턴(321)으로 연결되고, 제3적층체(330)의 제2비아홀들(332)은 제2적층체(320)의 하면에 형성된 전극패턴(322)과 전기적으로 연결된다.
소결되어 제작된 양방향 가스센서는 도 5의 상면도에 도시된 바와 같이, 제2홈에 해당하는 제2관통홀(331)의 중앙 영역에 감지막(115)이 위치되고, 그 감지막(115) 주위로 패키지 구조물과 와이어본딩되는 감지전극 및 히터전극과 연결된 제1전극패드들(333)이 배치된다.
그리고, 도 6을 참조하면 양방향 가스센서는 MEMS 기술을 이용하여, 실리콘 기판(500)의 양면을 식각하여, 양면에 제1 및 제2홈(510,520)을 형성한다.
그리고, 제1홈(510)의 바닥면에 제1히터전극과 제1감지전극(흑색 부분으로 히터 및 감지전극을 모식적으로 도시)을 형성하고, 실리콘 기판(500) 상면에 제1전극패드(513)를 형성하고, 제1히터전극 및 제1감지전극과 제1전극패드(513)를 연결하는 전극패턴(512)을 실리콘 기판(500) 상면, 제1홈(510)의 측벽 및 바닥면에 형성한다.
마찬가지로, 제2홈(520)의 바닥면에 제2히터전극과 제2감지전극을 형성하고, 실리콘 기판(500) 하면에 제2전극패드(523)를 형성하고, 제2히터전극 및 제2감지전극과 제2전극패드(523)를 연결하는 전극패턴(522)을 실리콘 기판(500) 하면, 제2홈(520)의 측벽 및 바닥면에 형성한다.
그후, 제1히터전극과 제1감지전극에 제1감지막을 형성하고, 제2히터전극과 제2감지전극에 제2감지막을 형성한다.
도 7은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 패키지 구조물의 모식적인 분해 단면도이다.
도 7을 참조하면, 패키지 구조물은 세라믹 그린 시트들이 적층된 제4 내지 제7적층체(610,620,630,640) 및 제1과 제2유입홀(211,221)이 형성된 제1 및 제2캡(710,720)을 결합하여 형성한다.
여기서, 제4 내지 제7적층체(610,620,630,640)에는 제4 내지 제7관통홀(611,621,631,641)이 형성되어 있으며, 패키지 구조물은 제4 내지 제7적층체(610,620,630,640)가 순차적으로 적층되어 구현된다.
제4적층체(610)의 제4관통홀(611)은 제1캡(710)에 대향되어 있고, 제7적층체(630)의 제7관통홀(641)은 제2캡(720)에 대향되어 있다.
그리고, 제4적층체(610)에 제4비아홀들(615a,615b)을 형성하고, 제4비아홀들(615a,615b) 내부를 도금하고, 도금된 제4비아홀들(615a,615b)과 연결되는 전극단자(651,652)를 제4적층체(610)의 하면에 형성하고, 제5적층체(620)에 제5비아홀들(625a,625b)을 형성하고, 제5비아홀들(625a,625b) 내부를 도금하고, 도금된 제5비아홀들(625a,625b)과 연결되는 제1본딩단자(627)를 포함하는 전극패턴(626)을 제5적층체(620)의 상면에 형성하고, 제6적층체(630)에 제6비아홀들(635)을 형성하고, 제6비아홀들(635) 내부를 도금하고, 도금된 제6비아홀들(635)과 연결되는 제2본딩단자(637)를 포함하는 전극패턴(636)을 제6적층체(630)의 상면에 형성한다.
상기의 공정을 이행한 다음, 제4 내지 제7적층체(610,620,630,640)를 적층하고 소성하여 소결한 후, 소결체의 제4적층체(610)의 제4관통홀(611)에 제1캡(710)을 삽입하고 제1캡(710)을 제5적층체(620)에 접착하고, 제7적층체(630)의 제7관통홀(641)의 상면에 제2캡(720)을 접착하여 패키지 구조물을 제조하는 것이다.
그러므로, 소결체에서, 제4비아홀들(615a,615b), 제5비아홀들(625a,625b) 및 제6비아홀들(635)은 서로 대응되어 연결되어, 전극단자 '651'은 제1본딩단자(627)에 전기적으로 연결되고, 전극단자 '652'는 제2본딩단자(637)에 전기적으로 연결된다.
이렇게 제조된 패키지 구조물에서 제5적층체(620)의 상면에 위치된 제1본딩단자(627)와 양방향 가스센서의 제2가스센서부의 제2전극패드(127)를 플립칩 본딩하고, 제6적층체(630)의 상면에 위치된 제2본딩단자(637)와 양방향 가스센서의 제1가스센서부의 제1전극패드(117)를 와이어 본딩하여 양방향 가스센서를 패키지 구조물 내부에 내장한다.
여기서, 양방향 가스센서를 패키지 구조물 내부에 내장한 다음, 제1 및 제2캡(710,720)의 접착공정을 수행한다.
본 발명에서는 제5적층체(620)의 제5관통홀(621)의 폭(W2), 제6적층체(630)의 제6관통홀(631)의 폭(W3), 제7적층체(630)의 제7관통홀(641)의 폭(W4)이 W2＜W3＜W4의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
즉, 양방향 가스센서를 제6적층체(630)의 제6관통홀(631)에 삽입하여 제6적층체(630)의 제6관통홀(631)에 노출된 제5적층체(620)의 제1본딩단자(627)에 플립칩 본딩하기 위하여, 제6적층체(630)의 제6관통홀(631)의 폭은 양방향 가스센서의 폭보다 커야한다.
그리고, 제5적층체(620)의 제1본딩단자(627)는 양방향 가스센서의 하부에 위하여 양방향 가스센서를 지지하기 위한 영역이 존재하여야 하고, 제5적층체(620)의 제5관통홀(621)은 가스가 유입되는 최소한의 기능만 수행하여 양방향 가스센서의 폭보다 작아야 한다.
또한, 제6적층체(630)의 제2본딩단자(637)에 양방향 가스센서가 와이어 본딩됨으로, 제7적층체(630)의 제7관통홀(641)은 제6적층체(630)의 제2본딩단자(637)를 노출시키기 위하여 제6관통홀(631)의 폭보다 커야한다.
따라서, 본 발명의 양방향 가스센서 패키지는 전술된 W2＜W3＜W4의 조건을 만족하는 것이 바람직한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 조립방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 양방향 가스센서 패키지의 조립방법은 먼저, 상면에 제1가스센서부 및 하면에 제2가스센서부가 형성된 양방향 가스센서 제조(S100)하고, 세라믹 그린 시트들이 적층되고 제4 내지 제7관통홀이 형성된 제4 내지 제7적층체 및 제1과 제2유입홀이 형성된 제1 및 제2캡을 준비한다(S110).
그 후, 제4 내지 제6적층체에 도전성 비아홀들을 형성하고, 제5적층체의 상면에 제1본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고, 제6적층체의 상면에 제2본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고 제4적층체 하면에 제1 및 제2본딩단자 각각과 도전성 비아홀에 의해 연결되는 전극단자를 형성한다(S120).
이어서, 제4 내지 제7적층체를 적층하고 소성하여 소결체를 형성(S130)한 후. 양방향 가스센서의 제2가스센서부와 제1본딩단자, 및 제1가스센서부와 제2본딩단자 각각을 전기적으로 연결한다(S140).
그 다음, 소결체의 제4적층체의 제4관통홀에 제1캡을 삽입하고 제1캡을 제5적층체에 접착하고, 제7적층체의 제7관통홀의 상면에 제2캡을 접착한다(S150).
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100: 양방향 가스센서 110,120,510,520: 홈
115,125: 감지막 117,127: 전극패드
130: 본체 200: 패키지 구조물
211,221: 유입홀 230,651,652: 전극단자
310,320,330,610,620,630,640: 적층체
311,331,611,621,631,641: 관통홀
312,332,615a,615b,625a,625b,635: 비아홀
313,333,512,522,626,636: 전극패턴
513,523: 전극패드 627,637: 본딩단자

Claims (10)

  1. 상면에 제1홈 및 하면에 제2홈이 형성된 본체; 상기 본체의 제1홈에 형성된 제1히터전극과 제1감지전극, 상기 본체의 상면에 제1히터전극과 제1감지전극 각각과 연결된 제1전극패드 및 상기 제1히터전극과 제1감지전극에 형성된 제1감지막을 구비한 제1가스센서부; 및 상기 본체의 제2홈에 형성된 제2히터전극과 제2감지전극, 상기 본체의 하면에 제2히터전극과 제2감지전극 각각과 연결된 제2전극패드 및 상기 제2히터전극과 제2감지전극에 형성된 제2감지막을 구비한 제2가스센서부;를 포함하는 양방향 가스센서, 및
    상기 양방향 가스센서가 내장되고, 상기 제1가스센서부의 제1감지막으로 가스가 유입되는 제1유입홀 및 상기 제2가스센서부의 제2감지막으로 가스가 유입되는 제2유입홀이 구비된 패키지 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 세라믹 그린 시트들이 적층된 제1 내지 제3적층체로 이루어지고,
    상기 제1홈은 상기 제1적층체의 제1관통홀에 의해 구현되고, 상기 제2홈은 상기 제3적층체의 제2관통홀에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 실리콘 기판으로 이루어지고,
    상기 제1 및 제2홈은 상기 실리콘 기판의 양면이 식각되어 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1히터전극과 상기 제1감지전극은 상기 제1홈의 바닥면에 형성되고,
    상기 제1전극패드는 상기 실리콘 기판 상면에 형성되고,
    상기 제1히터전극 및 상기 제1감지전극과 상기 제1전극패드를 연결하는 전극패턴이 상기 실리콘 기판 상면, 제1홈의 측벽 및 바닥면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2히터전극과 상기 제2감지전극은 상기 제2홈의 바닥면에 형성되고,
    상기 제2전극패드는 상기 실리콘 기판 하면에 형성되고,
    상기 제2히터전극 및 상기 제2감지전극과 상기 제2전극패드를 연결하는 전극패턴이 상기 실리콘 기판 상면, 제2홈의 측벽 및 바닥면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    세라믹 그린 시트들이 적층된 제4 내지 제7적층체 및 제1과 제2유입홀이 형성된 제1 및 제2캡이 결합되어 형성되며,
    상기 제4 내지 제7적층체에 제4 내지 제7관통홀이 형성되어 있고, 상기 제4 내지 제7적층체가 순차적으로 적층되어 있고,
    상기 제4적층체의 제4관통홀이 상기 제1캡에 대향되고, 상기 제7적층체의 제7관통홀이 상기 제2캡에 대향되며,
    상기 제4적층체에 도전성 제4비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제4비아홀들과 연결되는 전극단자가 상기 제4적층체의 하면에 형성되고, 상기 제5적층체에 도전성 제5비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제5비아홀들과 연결되는 제1본딩단자를 포함하는 전극패턴이 상기 제5적층체의 상면에 형성되고, 상기 제6적층체에 도전성 제6비아홀들이 형성되고, 상기 도전성 제6비아홀들과 연결되는 제2본딩단자를 포함하는 전극패턴이 제6적층체의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 제4 내지 제7적층체가 적층된 상태에서 소성되어 만들어진 소결체인 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1본딩단자와 상기 양방향 가스센서의 제2가스센서부의 제2전극패드가 플립칩 본딩되어 있고, 상기 제2본딩단자와 상기 양방향 가스센서의 제1가스센서부의 제1전극패드가 와이어 본딩되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1캡이 상기 제4적층체의 제4관통홀에 삽입되어 상기 제5적층체에 접착되어 있고, 상기 제2캡이 상기 제7적층체의 제7관통홀의 상면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지.
  10. a) 상면에 제1가스센서부 및 하면에 제2가스센서부가 형성된 양방향 가스센서 제조하는 단계;
    b) 세라믹 그린 시트들이 적층되고 제4 내지 제7관통홀이 형성된 제4 내지 제7적층체 및 제1과 제2유입홀이 형성된 제1 및 제2캡을 준비하는 단계;
    c) 상기 제4 내지 제6적층체에 도전성 비아홀들을 형성하고, 상기 제5적층체의 상면에 제1본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고, 상기 제6적층체의 상면에 제2본딩단자를 포함하는 전극패턴을 형성하고 상기 제4적층체 하면에 제1 및 제2본딩단자 각각과 도전성 비아홀에 의해 연결되는 전극단자를 형성하는 단계;
    d) 상기 제4 내지 제7적층체를 적층하고 소성하여 소결체를 형성하는 단계;
    e) 상기 양방향 가스센서의 제2가스센서부와 상기 제1본딩단자, 및 상기 제1가스센서부와 상기 제2본딩단자 각각을 전기적으로 연결하는 단계; 및
    f) 상기 소결체의 제4적층체의 제4관통홀에 제1캡을 삽입하고 상기 제1캡을 상기 제5적층체에 접착하고, 상기 제7적층체의 제7관통홀의 상면에 제2캡을 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 가스센서 패키지의 조립방법.













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