KR20200063454A - Gas sensor using uv led - Google Patents

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KR20200063454A
KR20200063454A KR1020180149137A KR20180149137A KR20200063454A KR 20200063454 A KR20200063454 A KR 20200063454A KR 1020180149137 A KR1020180149137 A KR 1020180149137A KR 20180149137 A KR20180149137 A KR 20180149137A KR 20200063454 A KR20200063454 A KR 20200063454A
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substrate
sensing
cavity
led
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KR1020180149137A
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안범모
박승호
송태환
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(주)포인트엔지니어링
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Abstract

According to the present invention, a gas sensor using a UV LED includes: a substrate including a plurality of metal substrates and a vertical insulation part provided between the metal substrates; a UV LED embedded in a cavity of the substrate; a sensing material substrate installed in the upper part of the cavity to cover the cavity; and a sensing material provided in the lower part of the sensing material substrate and activated by UV rays radiated from the UV LED to react to specific gas. The sensing material substrate includes two holes having different sizes, and the holes are passages through which the gas flows into the cavity or is discharged. Therefore, the gas sensor is capable of measuring the concentration of gas at a room temperature.

Description

UV LED를 이용한 가스센서{GAS SENSOR USING UV LED}Gas sensor using UV LED{GAS SENSOR USING UV LED}

본 발명은 UV LED를 이용한 가스센서에 관한 것으로서, 별도의 장치 없이도 캐비티 내부의 가스의 유동이 용이한 UV LED를 이용한 가스센서에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor using a UV LED, and relates to a gas sensor using a UV LED that facilitates the flow of gas inside the cavity without a separate device.

가스센서는 감지 물질에 가스가 흡착되었을 때 변화되는 전기적 특성을 이용하여 가스의 농도를 측정하는 센서를 의미한다. 이러한 가스센서는 PCB에 설치된 패키지 형태로 제작되어 전기를 공급받아 가스의 농도를 측정한다. The gas sensor refers to a sensor that measures the concentration of a gas using electrical characteristics that change when the gas is adsorbed on the sensing material. The gas sensor is manufactured in the form of a package installed on a PCB and receives electricity to measure the gas concentration.

환경에 대한 관심이 증폭됨에 따라, 주거 공간의 쾌적화 및 유해 산업 환경의 대처 등을 위해 위와 같은 가스센서가 널리 사용되고 있으며, 최근에는, 가스센서의 소형화 및 고정밀화에 대한 개발이 이루어지고 있다.As interest in the environment is amplified, the above-described gas sensor is widely used for comfort of a living space and coping with a hazardous industrial environment, and recently, development of miniaturization and high precision of the gas sensor has been made.

이러한 가스센서에 대한 특허로는 한국등록특허 제10-1853296호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.As a patent for such a gas sensor, it is known to be described in Korean Patent Registration No. 10-1853296 (hereinafter referred to as'patent document 1').

특허문헌 1의 마이크로 센서 패키지에 구비되는 센싱칩은 기판과, 기판 상에 형성되어 제2 전극층의 하부에 전기적으로 연결되는 센서전극과, 기판 상에 형성되어 제2 전극층의 하부에 전기적으로 연결되는 히터전극과, 센서전극의 센서배선 및 히터전극의 발열배선을 덮는 감지물질을 포함하여 구성된다.The sensing chip provided in the micro sensor package of Patent Document 1 is formed on a substrate, a sensor electrode formed on the substrate and electrically connected to a lower portion of the second electrode layer, and formed on the substrate and electrically connected to a lower portion of the second electrode layer. It comprises a heater electrode, a sensor wiring of the sensor electrode, and a sensing material covering the heating wiring of the heater electrode.

센싱칩에 구비되는 감지물질은 가스를 흡착하였을 때, 변화되는 전기적 특성을 이용하여 가스의 농도를 측정하게 되는데, 이를 위해, 히터전극의 발열배선에 열이 발생됨으로써, 감지물질을 가열시키게 된다. 다시 말해, 발열배선은 감지물질의 흡착현상을 위해 감지전극을 200℃ 이상으로 가열하는 것이다.When the sensing material provided in the sensing chip adsorbs the gas, the concentration of the gas is measured using the changed electrical characteristics. To this end, heat is generated in the heating wiring of the heater electrode, thereby heating the sensing material. In other words, the heating wiring is to heat the sensing electrode to 200°C or higher for adsorption of the sensing material.

위와 같이, 감지물질을 가열함에 따라, 특허문헌 1의 센싱칩은 상온 상태에서의 가스 센싱이 이루어질 수 없게 되며, 이로 인해, 고온에 의한 측정가스의 대류 및 가스 센싱의 오차가 발생하는 문제점이 있다.As described above, as the sensing material is heated, the sensing chip of Patent Document 1 cannot be gas-sensed at normal temperature, and thus, there is a problem in that convection of the measurement gas due to high temperature and gas sensing error occur. .

최근에 출원인은, 상온 상태에서의 가스 센싱이 이루어질 수 있도록 UV LED를 이용한 반도체식 가스센서(이하, '가스센서'라 한다)를 개발하고 있다. 이러한 가스센서는 SMB(Server Message Block) 타입의 센서로서, 소형화된 감지공간(캐비티) 내부에 UV LED에 의해 조사된 UV에 의해 활성화되어 특정가스와 반응하는 나노 크기의 감지물질을 포함한다. 이때, 감지물질 및 UV LED가 구비된 캐비티 내부는 감지물질과 반응하는 특정가스로 채워질 수 있다. 그러나, 이러한 가스센서는 종래의 가스센서보다 소형화된 구조로서, 캐비티 내부로 특정가스를 공급하는 데에 어려움이 있다. 또한, 캐비티 내부로 또다른 특정가스를 공급하기 위해서는 별도의 공급 장치가 필요할 뿐만 아니라, 캐비티 내부의 가스를 배출하기 위한 별도의 배출 장치 또한 필요하게 된다.Recently, the applicant has developed a semiconductor type gas sensor (hereinafter referred to as a'gas sensor') using a UV LED so that gas sensing can be performed at room temperature. The gas sensor is a server message block (SMB) type sensor, and includes a nano-sized sensing material that is activated by UV irradiated by a UV LED inside a miniaturized sensing space (cavity) and reacts with a specific gas. At this time, the inside of the cavity equipped with the sensing material and the UV LED may be filled with a specific gas that reacts with the sensing material. However, such a gas sensor has a smaller structure than a conventional gas sensor, and it is difficult to supply a specific gas into the cavity. In addition, not only a separate supply device is required to supply another specific gas into the cavity, but also a separate discharge device for discharging the gas inside the cavity is also required.

공개번호 제10-1853296호 등록특허공보Published Patent No. 10-1853296

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 별도의 가스 공급 장치 및 가스 배출 장치가 없어도 캐비티 내부의 가스의 유동이 용이한 UV LED를 이용한 가스센서를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, to provide a gas sensor using a UV LED that facilitates the flow of gas inside the cavity without a separate gas supply device and gas discharge device.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 UV LED를 이용한 가스센서는, 복수개의 금속기판과, 상기 금속기판 사이에 구비되는 수직절연부를 포함하는 기판; 상기 기판의 캐비티에 실장되는 UV LED; 상기 캐비티를 덮도록 상기 캐비티의 상부에 설치되는 감지물 기판; 상기 감지물 기판의 하부에 구비되며, 상기 UV LED에서 조사된 UV에 의해 활성화되어 특정 가스와 반응하는 감지물질; 및 상기 감지물 기판은 크기가 다른 2개의 홀을 구비하고, 상기 홀은 상기 캐비티 내부로 가스가 유입되거나 배출되는 통로인 UV LED를 이용한 가스센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve the object of the present invention, a gas sensor using a UV LED according to the present invention, a substrate including a plurality of metal substrates and vertical insulation provided between the metal substrates; UV LED mounted on the cavity of the substrate; A sensing substrate installed on an upper portion of the cavity to cover the cavity; A sensing material provided under the sensing substrate and activated by UV irradiated from the UV LED to react with a specific gas; And the sensing substrate includes two holes having different sizes, and the hole includes a gas sensor using a UV LED which is a passage through which gas is introduced or discharged into the cavity.

또한, 상기 감지물 기판은, 상기 캐비티 외부의 가스가 상기 캐비티 내부로 공급되는 가스 투입홀과 상기 캐비티 내부의 가스가 상기 캐비티 외부로 배출되는 가스 배출홀을 구비하고, 상기 가스 투입홀은 상기 가스 배출홀보다 작은 면적으로 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, the sensing substrate has a gas input hole through which gas outside the cavity is supplied into the cavity and a gas discharge hole through which gas inside the cavity is discharged outside the cavity, and the gas input hole is the gas It is characterized in that it is provided with a smaller area than the discharge hole.

또한, 상기 금속기판은 상기 수직절연부를 사이에 두고, 상기 가스 투입홀과 가까운 측에 구비되는 제1 금속기판과, 상기 가스 배출홀과 가까운 측에 구비되는 제2 금속기판을 포함하고, 상기 캐비티를 이루는 제2 금속기판의 일측에 단차를 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal substrate includes the first metal substrate provided on the side close to the gas inlet hole, and the second metal substrate provided on the side close to the gas discharge hole, with the vertical insulating portion therebetween, and the cavity. Characterized in that the step is formed on one side of the second metal substrate constituting the.

또한, 상기 감지물 기판의 상부에 제공되는 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상기 가스 투입홀 및 상기 가스 배출홀의 상측에 메쉬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cover further provided on the upper portion of the sensing substrate, the cover is characterized in that it comprises a mesh portion on the upper side of the gas injection hole and the gas discharge hole.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 UV LED를 이용한 가스센서는 별도의 가스 공급 장치 및 가스 배출 장치가 없이도 캐비티 내부의 가스 유동이 용이한 효과를 가질 수 있다.As described above, the gas sensor using the UV LED according to the present invention can have an effect of easy gas flow inside the cavity without a separate gas supply device and a gas discharge device.

또한, 상온에서 가스의 농도를 측정할 수 있다.In addition, it is possible to measure the gas concentration at room temperature.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스센서의 단면도.
도 2는 도 1의 다른 형태의 가스센서의 단면도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 도 3에서 커버를 제외한 도면.
도 5는 도 4의 다른 형태의 가스센서의 도면.1 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of another type of gas sensor of FIG. 1;
3 is a plan view of FIG. 1;
4 is a view excluding the cover in FIG.
5 is a view of another type of gas sensor of FIG. 4;

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art can implement various principles included in the concept and scope of the invention and implement the principles of the invention, although not explicitly described or illustrated in the specification. In addition, all the conditional terms and examples listed in this specification are intended to be understood in principle only for the purpose of understanding the concept of the invention, and should be understood as not limited to the examples and states specifically listed in this way. .

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.The above-described objects, features, and advantages will become more apparent through the following detailed description in connection with the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the invention pertains can easily implement the technical spirit of the invention. .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스센서의 단면도이고, 도 2는 도 1의 다른 형태의 가스센서의 단면도이며, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 도 3에서 커버를 제외한 도면이며, 도 5는 도 4의 다른 형태의 가스센서의 도면이다.1 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of another type of gas sensor of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 4 is a cover of FIG. FIG. 5 is a view of another type of gas sensor of FIG. 4.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 가스센서(10)는 자외선(UV)을 통해 가스의 농도를 감지하는 센서로서, 기판(100)과, 기판(100)의 일측에 실장되는 UV LED(200)와, 기판(100)의 일측을 덮도록 구비되는 감지물 기판(300)을 포함한다.1 to 5, the gas sensor 10 is a sensor that detects the concentration of gas through ultraviolet (UV), the substrate 100 and the UV LED 200 mounted on one side of the substrate 100 And a sensing substrate 300 provided to cover one side of the substrate 100.

기판(100)은 일측에 UV LED(200)를 지지하는 것으로서, 복수개의 금속기판(110)과, 각각의 금속기판(110) 사이에 구비되는 수직절연부(130)의 접합으로 이루어진다. 이때, 금속기판(110)은 외부의 PCB와 전기적으로 연결될 수 있도록, 각각의 금속기판(110) 하부에 각각의 전극층(미표기)이 구비된다. 이에 따라, 금속기판(110)은 후술할 감지물질(310)에서 전달 받는 전기적 신호를 PCB에 전달할 수 있다. The substrate 100 is to support the UV LED 200 on one side, and consists of a plurality of metal substrates 110 and a vertical insulation portion 130 provided between each metal substrate 110. At this time, the metal substrate 110 is provided with each electrode layer (not shown) under each metal substrate 110 so that it can be electrically connected to an external PCB. Accordingly, the metal substrate 110 may transmit an electrical signal received from the sensing material 310 to be described later to the PCB.

구체적으로, 기판(100)은 4개의 금속기판(110a, 110b, 110c, 11d)을 구비하고, 금속기판(110a, 110b, 110c, 110d)의 사이 사이에 3개의 수직절연부(130a, 130b, 130c)를 구비한다. 본 실시예에서는, 기판(100)이 4개의 금속기판(110)과, 3개의 수직절연부(130)를 구비하는 것을 예로 도시하였으나, 금속기판(110) 및 수직절연부(130)는 이에 한정되지 않는다. 한편, 기판(100)은 5개 이상의 금속기판(110)과, 이에 대응하는 개수의 수직절연부(130)를 구비할 수 있다.Specifically, the substrate 100 is provided with four metal substrates (110a, 110b, 110c, 11d), three vertical insulation between the metal substrates (110a, 110b, 110c, 110d) (130a, 130b, 130c). In this embodiment, although the substrate 100 is illustrated as having four metal substrates 110 and three vertical insulators 130 as an example, the metal substrate 110 and the vertical insulator 130 are limited to this. Does not work. Meanwhile, the substrate 100 may include five or more metal substrates 110 and a corresponding number of vertical insulators 130.

본 실시예에서는, 기판(100)의 중앙측에 제1 금속기판(110a) 및 제2 금속기판(110b)이 제공되고, 제1 금속기판(110a) 및 제2 금속기판(110b)의 좌측면 및 우측면에 각각 제3 금속기판(110c) 및 제4 금속기판(110d)이 구비되는 것을 예로 설명하겠다.In this embodiment, the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b are provided on the center side of the substrate 100, and the left side surfaces of the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b are provided. And a third metal substrate 110c and a fourth metal substrate 110d on the right side, respectively.

구체적으로, 제1 금속기판(110a) 및 제2 금속기판(110b)은 제1 수직절연부(130a)에 의해 각각 우측면과 좌측면이 접합되며, 제3 금속기판(110c) 및 제1 금속기판(110a)은 제2 수직절연부(130b)에 의해 각각 우측면과 좌측면이 접합된다. 또한, 제4 금속기판(110d)과 제2 금속기판(110b)은 제3 수직절연부(130c)에 의해 각각 좌측면과 우측면이 접합된다. 이때, 금속기판(110)은 전기 전도도와 열전도도가 우수한 금속판으로 형성될 수 있다. 일 예로, 금속기판(110)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 철, 철 합금 및 등가물 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Specifically, the right and left surfaces of the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b are respectively joined by the first vertical insulation part 130a, and the third metal substrate 110c and the first metal substrate 110a, the right and left surfaces are respectively joined by the second vertical insulator 130b. In addition, the left and right surfaces of the fourth metal substrate 110d and the second metal substrate 110b are respectively joined by the third vertical insulation portion 130c. At this time, the metal substrate 110 may be formed of a metal plate having excellent electrical conductivity and thermal conductivity. For example, the metal substrate 110 may be formed of any one selected from aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, iron, iron alloy, and equivalents, but the present invention is not limited to these materials.

수직절연부(130)는 인접한 금속기판(110) 사이에 수직하게 배치되며, 좌측면 및 우측면에 구비된 금속기판(110)을 전기적으로 절연시킴과 동시에 접합시키는 기능을 한다. 즉, 하나의 수직절연부(130)를 사이에 두고 각각 좌측면, 우측면에 구비된 금속기판(130)은 수직절연부(130)에 의해 전기적으로 절연되며, 이를 통해, 각각의 금속기판(130)에는 각각 다른 전극이 인가될 수 있다. 이때, 수직절연부(130)는 통상의 절연성 시트, Benzo Cyclo Buene(BCB), BismaleimideTrizine(BT), Poly Benz Oxazole(PBO), PolyImide(PI), phenolicresin, epoxy, 실리콘(silicone) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The vertical insulator 130 is disposed vertically between adjacent metal substrates 110 and functions to electrically insulate and bond the metal substrates 110 provided on the left and right sides at the same time. That is, the metal substrates 130 provided on the left and right surfaces, respectively, with one vertical insulating portion 130 interposed therebetween, are electrically insulated by the vertical insulating portions 130, and through this, each metal substrate 130 ), different electrodes may be applied. At this time, the vertical insulation portion 130 is a common insulating sheet, Benzo Cyclo Buene (BCB), BismaleimideTrizine (BT), Poly Benz Oxazole (PBO), PolyImide (PI), phenolicresin, epoxy, silicone (silicone) and equivalents It may be formed of any one selected, but the present invention is not limited to these materials.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 금속기판(110a)과 제2 금속기판(110b)의 내부에는 캐비티(101)가 형성된다. 캐비티(101)는 UV LED(200)가 실장되는 공간을 의미하며, 기판(100)의 상측에 형성된다. 1 and 2, a cavity 101 is formed inside the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b. The cavity 101 means a space in which the UV LED 200 is mounted, and is formed on the upper side of the substrate 100.

캐비티(101)는 하부로 갈수록 그 넓이가 작아지는 그릇 형상을 갖는다. 즉, 캐비티(101)에는 경사면(102)이 구비되어 있으며, 경사면(102)은 외측에서 내측 방향으로 경사지게 형성되어 있다. 이에 따라, 캐비티(101)의 하부 넓이는 상부 넓이보다 작게 형성되고, 캐비티(101)의 내부 하측에 UV LED(200)가 실장된다. 이때, 경사면(102)은 UV LED(200)에서 발생되어 조사되는 UV를 반사할 수 있다.The cavity 101 has a bowl shape that becomes smaller as it goes toward the bottom. That is, the cavity 101 is provided with an inclined surface 102, and the inclined surface 102 is formed to be inclined from the outside to the inside. Accordingly, the lower area of the cavity 101 is formed to be smaller than the upper area, and the UV LED 200 is mounted on the inner lower side of the cavity 101. At this time, the inclined surface 102 may reflect the UV emitted from the UV LED 200.

또한, 캐비티(101)의 일측에는 단턱(103)이 더 형성될 수 있다(도 2 참조). 구체적으로, 단턱(103)은 경사면(102)의 일측에 형성될 수 있다. 이때, 단턱(103)은 후술할 가스 배출홀(302)과 가까운 경사면(102)의 일측에 형성될 수 있다. 경사면(102)에 단턱(103)이 더 형성됨에 따라, 캐비티(101) 내부의 가스와 경사면(102)의 접촉 면적이 증가될 수 있다. In addition, a stepped 103 may be further formed on one side of the cavity 101 (see FIG. 2 ). Specifically, the stepped 103 may be formed on one side of the inclined surface (102). At this time, the stepped 103 may be formed on one side of the inclined surface 102 close to the gas discharge hole 302 to be described later. As the stepped 103 is further formed on the inclined surface 102, the contact area between the gas inside the cavity 101 and the inclined surface 102 may be increased.

캐비티(101)의 상부에는 안착부(도면부호 미표시)가 형성된다. 안착부는 기판(100)의 일측에 형성되는 것으로서, 감지물 기판(300)이 안착되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판(100)의 상부 일측에 단턱 형상으로 안착부가 형성되고, 안착부에 감지물 기판(300)이 위치되어 캐비티(100)의 상측 일부를 가릴 수 있다. 이때, 안착부는 캐비티(100)의 상부 직경보다 큰 직경을 가질 수 있고, 안착부에 제공되는 감지물 기판(100)의 넓이 또한 캐비티(101)의 상부 넓이보다 클 수 있다.The upper portion of the cavity 101 is formed with a seating portion (not shown in the drawing). The seating portion is formed on one side of the substrate 100 and may be formed so that the sensing substrate 300 is seated. Specifically, a seating portion is formed in a stepped shape on an upper side of the substrate 100, and the sensing substrate 300 is positioned on the seating portion to cover a portion of the upper portion of the cavity 100. At this time, the seating portion may have a larger diameter than the upper diameter of the cavity 100, and the width of the sensing substrate 100 provided to the seating portion may also be larger than the upper width of the cavity 101.

안착부의 깊이는 감지물 기판(300)의 두께와 동일한 것이 바람직하다. 이에 따라, 감지물 기판(300)이 안착부에 설치될 때, 기판(100)의 상면과 감지물 기판(300)의 상면이 동일 평면상에 위치된다.The depth of the seating portion is preferably the same as the thickness of the sensing substrate 300. Accordingly, when the sensing substrate 300 is installed on the seating portion, the upper surface of the substrate 100 and the upper surface of the sensing substrate 300 are positioned on the same plane.

본 실시예에서는, 기판(100)의 일측에 별도의 안착부가 형성되어 기판(100)과 감지물 기판(300)이 동일 평면상에 위치하는 것을 예로 도시 및 설명하였으나, 기판(100) 및 감지물 기판(300)의 상대 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(100)에 별도의 안착부가 형성되지 않고, 감지물 기판(300)이 기판(100)의 상측에 접합되어 구비될 수 있다. 이 경우, 별도의 안착부를 형성하지 않으므로, 기판(100)의 제조가 간편하고, 제조 시간이 단축된다는 장점이 있다.In this embodiment, although a separate seating portion is formed on one side of the substrate 100, the substrate 100 and the sensing substrate 300 are illustrated and described as an example, but the substrate 100 and the sensing object The relative position of the substrate 300 is not limited to this. For example, a separate seating portion is not formed on the substrate 100, and the sensing substrate 300 may be provided by being bonded to the upper side of the substrate 100. In this case, since a separate seating portion is not formed, manufacturing of the substrate 100 is easy, and manufacturing time is shortened.

기판(100)의 일측에는 UV LED(200)가 구비된다. UV LED(200)는 UV를 조사하는 것으로서, 캐비티(101) 내에 실장된다. A UV LED 200 is provided on one side of the substrate 100. The UV LED 200 is irradiated with UV, and is mounted in the cavity 101.

도 1에 도시된 바와 같이, UV LED(200)는 플립칩 형태로 캐비티(101) 내에 실장될 수 있다. 이 경우, UV LED(200) 하부에 제공되는 제1 접합부(210)는 제1 금속기판(110a)에 전기적으로 연결되며, UV LED(200)의 하부에 제1 접합부(210)와 기 설정된 거리를 두고 제공되는 제2 접합부(220)는 제2 금속기판(110b)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 제1 금속기판(110a)과 제2 금속기판(110b)에 서로 다른 전극이 인가되면, 제1 접합부(210)와 제2 접합부(220)에 서로 다른 전극이 전달됨으로써 UV LED(200)는 UV를 발생시킬 수 있다. 이때, 제1 접합부(210) 및 제2 접합부(220)는 전기가 통하는 금속 재질로 이루어질 수 있다.1, the UV LED 200 may be mounted in the cavity 101 in the form of a flip chip. In this case, the first junction portion 210 provided below the UV LED 200 is electrically connected to the first metal substrate 110a, and a predetermined distance from the first junction portion 210 below the UV LED 200. The second junction 220 provided with is electrically connected to the second metal substrate 110b. Accordingly, when different electrodes are applied to the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b, the different LEDs are transmitted to the first junction portion 210 and the second junction portion 220, thereby causing the UV LED 200 to be transferred. Can generate UV. In this case, the first junction portion 210 and the second junction portion 220 may be made of a metal material through which electricity is passed.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, UV LED(200)는 전기적으로 연결되는 단자가 상하로 구비된 수직형으로 제공되어 캐비티(101) 내에 실장될 수 있다. 이 경우, UV LED(200)는 하부에 제공된 하나의 제2 접합부(220)가 제2 금속기판(110b)에 전기적으로 연결되고, UV LED(200)의 상면의 단자와 제1 금속기판(110a)이 와이어(230)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 금속기판(110a)과 제2 금속기판(110b)에 서로 다른 전극이 인가되면, 제2 접합부(220)와 와이어(230)에 서로 다른 전극이 전달됨으로써 UV LED(200)는 UV를 발생시킬 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 2, the UV LED 200 may be mounted in the cavity 101 by being provided in a vertical type in which terminals that are electrically connected are provided vertically. In this case, in the UV LED 200, one second junction 220 provided at the bottom is electrically connected to the second metal substrate 110b, and the terminal of the upper surface of the UV LED 200 and the first metal substrate 110a ) May be electrically connected through the wire 230. Therefore, when different electrodes are applied to the first metal substrate 110a and the second metal substrate 110b, the different LEDs are transmitted to the second junction 220 and the wire 230 so that the UV LED 200 is UV. Can cause

기판(100)의 일측에는 감지물 기판(300)이 제공된다. 감지물 기판(300)은 감지물질(310)을 지지하는 것으로서, 캐비티(101)를 덮도록 캐비티(101)의 상부에 설치된다. 감지물 기판(300)은 금속재질로 제공될 수 있으며, 특히, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 감지물 기판(300)은 양극 산화막으로 형성될 수 있고, 이에 따라, 홀의 형성이 용이할 수 있다. 또한, 감지물 기판(300)이 양극 산화막으로 제공될 경우, 양극 산화 시 형성되는 복수개의 포어가 감지물질(310)과의 밀착력을 높이는 효과를 가질 수 있다.A sensing substrate 300 is provided on one side of the substrate 100. The sensing substrate 300 is to support the sensing material 310 and is installed on the upper portion of the cavity 101 to cover the cavity 101. The sensing substrate 300 may be made of a metal material, and particularly, may be made of an aluminum or aluminum alloy material. For example, the sensing substrate 300 may be formed of an anodized film, and accordingly, the hole may be easily formed. In addition, when the sensing substrate 300 is provided as an anode oxide film, a plurality of pores formed during anodization may have an effect of increasing the adhesion with the sensing material 310.

감지물 기판(300)의 하면에는 제1 절연층(320), 제2 절연층(330) 및 제1 감지전극(340), 제2 감지전극(350)이 순서대로 적층되어 형성될 수 있으며, 감지물 기판(300)의 하면의 중앙에는 감지물질(310)이 구비될 수 있다. The first insulating layer 320, the second insulating layer 330, the first sensing electrode 340, and the second sensing electrode 350 may be sequentially stacked on the lower surface of the sensing substrate 300, The sensing material 310 may be provided at the center of the lower surface of the sensing substrate 300.

감지물질(310)은 UV LED(200)에서 조사된 UV에 의해 활성화됨으로써 특정 가스와 반응하는 기능을 하는 것으로서, 금속 산화물을 포함하며, 필름 형태, 나노 파티클 형태, 다공성 형태 또는 코어/쉘 구조의 나노선(nanowire)의 형태로 구비될 수 있다. 일 예로, 감지물질(310)은 ZnO, SnO2, TiO2 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The sensing material 310 is activated by UV irradiated from the UV LED 200 and functions to react with a specific gas, and includes a metal oxide, in the form of a film, nanoparticle form, porous form, or core/shell structure It may be provided in the form of a nanowire (nanowire). For example, the sensing material 310 may be made of any one of ZnO, SnO 2 and TiO 2 .

감지물질(310)이 UV에 의해 활성화 될 때, 감지물질(310)이 ZnO 일 경우 H2 또는 NO2 가스와 반응하고, 감지물질(310)이 SnO2 일 경우 O3 가스와 반응하며, 감지물질(310)이 TiO2 일 경우 포름알데히드(formaldehyde) 가스와 반응한다.When the sensing material 310 is activated by UV, when the sensing material 310 is ZnO, it reacts with H 2 or NO 2 gas, and when the sensing material 310 is SnO 2 , it reacts with O 3 gas, sensing When the material 310 is TiO 2 , it reacts with formaldehyde gas.

감지물질(310)은 그 중심점이 캐비티(101)에 실장된 UV LED(200)의 중심점과 동일 수직선상에 위치하도록 UV LED(200)의 상부에 대응되게 위치할 수 있다. The sensing material 310 may be positioned to correspond to the upper portion of the UV LED 200 so that its center point is located on the same vertical line as the center point of the UV LED 200 mounted on the cavity 101.

감지물 기판(300)이 기판(100)의 안착부에 위치될 경우, 감지물 기판(300)의 외측부에는 절연 접합체(305)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 안착부는 감지물 기판(300) 보다 넓은 크기로 형성될 수 있고, 이에 따라, 감지물 기판(300)의 외측과 안착부 사이에 공간이 형성될 수 있다. 또한, 감지물 기판(300)은 안착부의 상부에 기 설정된 거리를 두고 제공될 수 있으며, 이에 따라, 감지물 기판(300)의 하부와 안착부의 상부 사이에 공간이 형성될 수 있다. 절연 접합체(305)는 이러한 감지물 기판(300)과 안착부 사이 외측부 공간 및 감지물 기판(300)의 하부와 안착부 상부의 공간 중 외측 일부에 제공될 수 있다. 이때, 절연 접합체(305)는 감지물 기판(300)과 기판(100)을 접합시킴과 동시에 절연시키는 기능을 할 수 있다. 즉, 기판(100)과 감지물 기판(300)의 사이에 절연 접합체(305)가 구비됨에 따라, 기판(100)과 감지물 기판(300)이 전기적으로 연결되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.When the sensing substrate 300 is positioned on the seating portion of the substrate 100, an insulating bonding body 305 may be provided on the outer side of the sensing substrate 300. Specifically, the seating portion may be formed to have a larger size than the sensing substrate 300, and accordingly, a space may be formed between the outer side of the sensing substrate 300 and the seating portion. In addition, the sensing substrate 300 may be provided at a predetermined distance above the seating portion, and accordingly, a space may be formed between the lower portion of the sensing substrate 300 and the upper portion of the seating portion. The insulating bonding body 305 may be provided in an outer part of the outer space between the sensing substrate 300 and the seating portion and the lower space of the sensing substrate 300 and the upper space of the seating portion. In this case, the insulating bonding body 305 may function to insulate the sensing substrate 300 and the substrate 100 at the same time. That is, as the insulating bonding body 305 is provided between the substrate 100 and the sensing substrate 300, it is possible to prevent the substrate 100 and the sensing substrate 300 from being electrically connected and short-circuited.

절연 접합체(305)는 통상의 절연성 시트, Benzo Cyclo Butene (BCB), BismaleimideTrizine (BT), Poly Benz Oxazole (PBO), PolyImide (PI), phenolicresin, epoxy, 실리콘(silicone) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The insulating bonding body 305 is any one selected from conventional insulating sheets, Benzo Cyclo Butene (BCB), BismaleimideTrizine (BT), Poly Benz Oxazole (PBO), PolyImide (PI), phenolicresin, epoxy, silicone, and the like. It can be formed, but the present invention is not limited to these materials.

또한, 안착부와 감지물 기판(300)의 사이에는 제1절연층(320)과, 제2 절연층(330) 및 제1 감지전극(340)과 제2 감지전극(350)이 구비된다. 구체적으로, 안착홈의 상면과 맞닿도록 감지물 기판(300)의 하부 일측과 타측에 각각 제1 감지전극(340) 및 제2 감지전극(350)이 구비되고, 제1 감지전극(340)과 감지물 기판(300)의 사이에 제1 절연층(320)이 구비되며, 제2 감지전극(350)과 감지물 기판(300)의 사이에 제2 절연층(330)이 구비된다. 즉, 제1 절연층(320) 및 제2 절연층(330)은 각각 감지물 기판(300)과 제1 감지전극(340) 및 제2 감지전극(350)을 절연시킬 수 있으며, 이를 통해, 감지물질(310)의 전기적 특성 변화가 전기적 신호로 변화되어 감지물 기판(300)에 전달되는 것을 방지할 수 있다. In addition, a first insulating layer 320, a second insulating layer 330, a first sensing electrode 340, and a second sensing electrode 350 are provided between the seating portion and the sensing substrate 300. Specifically, the first sensing electrode 340 and the second sensing electrode 350 are respectively provided on the lower one side and the other side of the sensing substrate 300 so as to contact the upper surface of the seating groove, and the first sensing electrode 340 and A first insulating layer 320 is provided between the sensing substrates 300, and a second insulating layer 330 is provided between the second sensing electrodes 350 and the sensing substrates 300. That is, the first insulating layer 320 and the second insulating layer 330 may insulate the sensing substrate 300 from the first sensing electrode 340 and the second sensing electrode 350, respectively. Changes in the electrical properties of the sensing material 310 can be prevented from being changed into electrical signals and transmitted to the sensing substrate 300.

제1, 2 절연층(320, 330)은 통상의 절연성 시트, Benzo Cyclo Butene(BCB), BismaleimideTrizine(BT), Poly Benz Oxazole(PBO), PolyImide(PI), phenolicresin, epoxy, 실리콘(silicone) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The first and second insulating layers 320 and 330 are conventional insulating sheets, Benzo Cyclo Butene (BCB), BismaleimideTrizine (BT), Poly Benz Oxazole (PBO), PolyImide (PI), phenolicresin, epoxy, silicone (silicone) and It may be formed of any one selected from the equivalents, but the present invention is not limited to these materials.

감지물질(310)은 제1, 2 감지전극(340, 350)을 통해 기판(100)과 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 감지물 기판(300)의 하면에는 제1, 2 절연층(320, 330)이 구비되고, 제1, 2 절연층(320, 330)의 하면에는 제1, 2 감지전극(340, 350)이 구비되며, 제1, 2 감지전극(340, 350)의 일부 영역의 하면과 감지물 기판(300)의 하면에는 감지물질(310)이 구비된다. The sensing material 310 is electrically connected to the substrate 100 through the first and second sensing electrodes 340 and 350. Specifically, the first and second insulating layers 320 and 330 are provided on the lower surface of the sensing substrate 300, and the first and second sensing electrodes 340 and 3 are provided on the lower surface of the first and second insulating layers 320 and 330. 350) is provided, and a sensing material 310 is provided on the lower surface of some regions of the first and second sensing electrodes 340 and 350 and the lower surface of the sensing substrate 300.

또한, 제1 감지전극(340)은 감지물질(310)과 접촉되지 않는 일측에 제1 솔더(341)가 구비될 수 있고, 제2 감지전극(350)은 감지물질(310)과 접촉되지 않는 일측에 제2 솔더(342)가 구비될 수 있다. 이때, 제1 솔더(341)와 제2 솔더(351)는 제1,2 감지전극(340, 350)과 기판(100)을 전기적으로 연결하는 기능을 한다. 즉, 제1, 2 감지전극(340, 350)은 타측이 감지물질(310)에 전기적으로 연결되고, 일측이 제1,2 솔더(341, 351)를 통해 기판(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 감기물질(310)이 특정 가스와 반응할 때, 감지물질(310)의 변화된 전기적 특성이 기판(100)을 통해 별도의 제어부(미도시)로 전달될 수 있다.In addition, the first sensing electrode 340 may be provided with a first solder 341 on one side that is not in contact with the sensing material 310, the second sensing electrode 350 is not in contact with the sensing material 310 A second solder 342 may be provided on one side. At this time, the first solder 341 and the second solder 351 function to electrically connect the first and second sensing electrodes 340 and 350 and the substrate 100. That is, the first and second sensing electrodes 340 and 350 are electrically connected to the other side of the sensing material 310, and one side of the first and second sensing electrodes 340 and 350 can be electrically connected to the substrate 100 through the first and second solders 341 and 351. have. Accordingly, when the cold material 310 reacts with a specific gas, the changed electrical characteristics of the sensing material 310 may be transferred to a separate control unit (not shown) through the substrate 100.

구체적으로, 제3, 4 금속기판(110c, 110d)은 감지물질(310)의 전기적 신호를 전달해주는 도체인 패키지 기판일 수 있다. 이에 따라, 제1, 2 금속기판(110a, 110b)은 UV LED(200)에 전기를 공급되는데 사용될 수 있고, 제3, 4 금속기판(110c, 110d)은 감지물질(310)의 전기적 신호를 측정하는데 사용될 수 있다. Specifically, the third and fourth metal substrates 110c and 110d may be a package substrate that is a conductor that transmits an electrical signal of the sensing material 310. Accordingly, the first and second metal substrates 110a and 110b may be used to supply electricity to the UV LED 200, and the third and fourth metal substrates 110c and 110d may receive electrical signals from the sensing material 310. Can be used to measure.

한편, 감지물 기판(300)은 크기가 다른 2개의 홀을 구비한다. 구체적으로, 감지물 기판(300)에는 캐비티(101) 외부에서 내부로 가스가 공급되는 통로인 가스 투입홀(301)과, 캐비티(101) 내부에서 외부로 가스가 배출되는 통로인 가스 배출홀(302)이 구비된다. 이때, 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)은 감지물 기판(300)을 상하로 관통하는 형상으로 제공되며, 가스 투입홀(301)은 가스 배출홀(302)보다 작은 면적으로 제공된다.On the other hand, the sensing substrate 300 has two holes of different sizes. Specifically, the sensing substrate 300 has a gas input hole 301, which is a passage through which gas is supplied from the outside of the cavity 101, and a gas discharge hole, which is a passage through which gas is discharged from the inside of the cavity 101 ( 302) is provided. At this time, the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 are provided in a shape that penetrates the sensing substrate 300 up and down, and the gas input hole 301 is provided with a smaller area than the gas discharge hole 302 do.

캐비티(101) 내부에는 특정 가스가 채워질 수 있다. 구체적으로, 캐비티(101)의 상부는 감지물 기판(300)을 통해 폐쇄되고, 하부 및 측면은 기판(100)을 통해 폐쇄되며, 내부 공간에 특정 가스가 제공된다. 이때, 캐비티(101)는 감지물 기판(300)에 구비된 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)을 통해서만 가스가 유동할 수 있다. A specific gas may be filled in the cavity 101. Specifically, the upper portion of the cavity 101 is closed through the sensing substrate 300, the lower and side surfaces are closed through the substrate 100, and a specific gas is provided in the interior space. In this case, the gas may flow only through the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 provided in the sensing substrate 300 in the cavity 101.

UV LED(200)에서 자체 발생한 열에 의해 캐비티(101) 내부가 데워지고, 이에 따라, 가스 대류가 일어난다. 캐비티(101) 내부의 가스는 개구 면적이 더 큰 가스 배출홀(302)을 통해서 캐비티(101) 외부로 배출되고, 이에 따라, 캐비티(101) 내부의 가스 압력이 낮아진다. 캐비티(101) 내부 압력이 낮아지면, 캐비티(101) 내부에 낮아진 압력을 보충할 수 있도록 가스 투입홀(301)을 통해 캐비티(101)의 내부로 가스가 공급될 수 있다. 즉, 별도의 가스 공급 장치 및 가스 배출 장치가 없어도, 가스 배출홀(302)의 개구 면적을 가스 투입홀(301)의 개구 면적보다 크게 함으로써 캐비티(101) 내부 가스의 유동이 용이할 수 있다.The interior of the cavity 101 is heated by the heat generated by the UV LED 200 itself, and accordingly, gas convection occurs. The gas inside the cavity 101 is discharged to the outside of the cavity 101 through the gas discharge hole 302 having a larger opening area, and accordingly, the gas pressure inside the cavity 101 is lowered. When the internal pressure of the cavity 101 is lowered, gas may be supplied to the interior of the cavity 101 through the gas input hole 301 so as to compensate for the lowered pressure in the cavity 101. That is, even if there is no separate gas supply device and gas discharge device, the flow of gas inside the cavity 101 can be facilitated by making the opening area of the gas discharge hole 302 larger than the opening area of the gas input hole 301.

감지물질(310)은 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)의 사이에 구비된다. 구체적으로, 감지물질(310)과 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)은 같은 수평 선상에 구비될 수 있다. 이에 따라, 가스 투입홀(301)을 통해 캐비티(101) 내부로 공급된 가스가 가스 배출홀(302)을 통해 캐비티(101) 외부로 배출되기 위해서는 사이에 제공된 감지물질(310)을 거치게 된다. 즉, 감지물질(310)에 가스의 흡착량이 증가될 수 있고, 감지물질(310)의 반응 속도 또한 향상될 수 있다.The sensing material 310 is provided between the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302. Specifically, the sensing material 310 and the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 may be provided on the same horizontal line. Accordingly, the gas supplied into the cavity 101 through the gas input hole 301 passes through the sensing material 310 provided therebetween in order to be discharged to the outside of the cavity 101 through the gas discharge hole 302. That is, the amount of gas adsorbed on the sensing material 310 may be increased, and the reaction rate of the sensing material 310 may also be improved.

가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)은 각각 경사면(102) 또는 단차(103)와 가까운 측에 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 금속기판(110a)과 가까운 측에 가스 투입홀(301)이 형성되고, 제2 금속기판(110b)과 가까운 측에 가스 배출홀(302)이 형성되면, 단차(103)는 제2 금속기판(110b)의 경사면(102)에 형성될 수 있다. The gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 may be formed on a side close to the inclined surface 102 or the step 103, respectively. For example, when the gas input hole 301 is formed on the side close to the first metal substrate 110a and the gas discharge hole 302 is formed on the side close to the second metal substrate 110b, the step 103 is It may be formed on the inclined surface 102 of the second metal substrate (110b).

가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)은 도 4와 같이 원형 단면을 갖도록 형성되거나, 도 5와 같이 다각형 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 가스 배출홀(302)은 기판(100)의 경사면(102) 또는 단턱(103)의 상측에 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 이에 따라, 캐비티(101) 내부의 가스가 경사면(102) 및 단턱(103)을 따라 상측으로 이동된 후 가스 배출홀(302)을 통해 용이하게 배출될 수 있다. The gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 may be formed to have a circular cross section as shown in FIG. 4 or may have a polygonal cross section as shown in FIG. 5. The gas discharge hole 302 may be formed at a position corresponding to the upper surface of the inclined surface 102 or the stepped surface 103 of the substrate 100, and accordingly, the gas inside the cavity 101 is inclined surface 102 and the stepped surface After being moved upward along the 103, it can be easily discharged through the gas discharge hole 302.

또한, 도 5와 같이 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)의 단면이 다각형일 경우, 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)은 감지물질(310)의 평면 모양을 외측에서 적어도 일부를 감싸는 형태로 제공될 수 있다.In addition, when the cross sections of the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 are polygonal as shown in FIG. 5, the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 are outside the planar shape of the sensing material 310. It may be provided in the form of wrapping at least a portion.

한편, 감지물 기판(300)의 상부에는 커버(400)가 제공될 수 있다. 커버(400)는 UV LED(200)와 감지물 기판(300)을 보호하는 것으로서, 외부 먼지 등이 캐비티(101) 내부로 투입되는 것을 방지하는 역할일 수 있다. 이때, 커버(400)는 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)을 통해 캐비티(101)에 가스의 투입 또는 배출이 용이할 수 있도록 커버(400)의 일측에 메쉬부(410)를 포함할 수 있다.Meanwhile, a cover 400 may be provided on the sensing substrate 300. The cover 400 protects the UV LED 200 and the sensing substrate 300, and may serve to prevent external dust or the like from being introduced into the cavity 101. At this time, the cover 400 has a mesh portion 410 on one side of the cover 400 to facilitate the introduction or discharge of gas to the cavity 101 through the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302. It can contain.

구체적으로, 커버(400)가 감지물 기판(300)을 완전히 가리도록 기판(100)의 상측에 제공될 경우, 메쉬부(410)는 가스 투입홀(301) 및 가스 배출홀(302)에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 즉, 메쉬부(410)가 가스 투입홀(301)과 가스 배출홀(302)의 상측에 구비됨으로써, 커버(400)가 캐비티(101) 내부로 가스가 투입 또는 배출되는 것을 방해하지 않을 수 있다. Specifically, when the cover 400 is provided on the upper side of the substrate 100 to completely cover the sensing substrate 300, the mesh portion 410 corresponds to the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 Can be provided at a location. That is, the mesh portion 410 is provided on the upper side of the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302, so that the cover 400 may not prevent gas from being introduced or discharged into the cavity 101. .

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 센서(10)의 작용 및 효과에 대해 설명하겠다.Hereinafter, the operation and effects of the gas sensor 10 according to the preferred embodiment of the present invention having the above configuration will be described.

우선, UV LED(200)에 전압을 인가하여 UV를 발생시키면, UV는 감지물질(310)의 하면에 조사된다. UV는 감지물질(310)의 밴드캡보다 큰 광자 에너지를 가지므로, UV가 조사된 감지물질(310)에는 전자-홀 쌍(EHP)이 생성된다. 이에 따라, 감지물질(310)은 충분한 수준의 캐리어를 확보하게 되고, 감지물질(310)의 가스 감지 감도가 향상될 수 있다. First, when a voltage is applied to the UV LED 200 to generate UV, UV is irradiated to the lower surface of the sensing material 310. Since UV has a larger photon energy than the band cap of the sensing material 310, an electron-hole pair (EHP) is generated in the sensing material 310 irradiated with UV. Accordingly, the sensing material 310 secures a sufficient level of carrier, and the gas sensing sensitivity of the sensing material 310 can be improved.

캐비티(101) 내부로 공급된 가스가 UV에 의해 활성화된 감지물질(310)에 흡착되면, 흡착된 가스 중 특정가스가 감지물질(310)에 반응하게 된다. 감지물질(310)이 특정가스와 반응함에 따라 감지물질(310)의 전기적 특성이 변화하며, 제1, 2 감지전극(340, 350)은 감지물질(310)의 전기적 특성의 변화를 제1, 2 솔더(341, 351) 및 금속기판(110)을 통해 제어부로 전달한다. 제어부는 제1, 2 감지전극(340, 350)의 저항 변화를 측정함으로써 특정가스의 농도를 측정하게 된다.When the gas supplied into the cavity 101 is adsorbed to the sensing material 310 activated by UV, a specific gas among the adsorbed gases reacts to the sensing material 310. As the sensing material 310 reacts with a specific gas, the electrical properties of the sensing material 310 change, and the first and second sensing electrodes 340 and 350 change the electrical properties of the sensing material 310 first, 2 It is transferred to the control unit through the solders 341 and 351 and the metal substrate 110. The control unit measures the concentration of the specific gas by measuring the resistance change of the first and second sensing electrodes 340 and 350.

다시 말해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 센서(10)는 UV를 조사하여 감지물질(310)을 활성화함으로써, 특정 가스의 농도를 측정한다. 따라서, 종래의 가스센서와 달리 상온에서 가스의 농도를 측정할 수 있다. In other words, the gas sensor 10 according to a preferred embodiment of the present invention irradiates UV to activate the sensing material 310 to measure the concentration of a specific gas. Therefore, unlike the conventional gas sensor, it is possible to measure the concentration of the gas at room temperature.

종래의 가스센서는 특정 가스의 감지물질에 대한 흡착현상을 효과적으로 하기 위하여 별도의 히터를 구비하여 감지물질을 가열하는 과정이 필요하다. 그러나 본 발명의 경우, 별도의 히터를 구비하지 않고 감지물질(310)의 밴드캡보다 큰 광자 에너지를 갖는 UV를 감지물질(310)에 조사하여 상온에서 특정 가스의 농도를 측정할 수 있는 것이다. The conventional gas sensor needs a process of heating the sensing material with a separate heater in order to effectively adsorb the sensing material of the specific gas. However, in the case of the present invention, the concentration of a specific gas at room temperature can be measured by irradiating the sensing material 310 with UV having a photon energy greater than the band cap of the sensing material 310 without a separate heater.

위와 같이, UV LED(200)를 이용한 가스센서(10)가 상온에서 특정 가스의 농도를 측정할 수 있음에 따라, 종래 히터에 의해 발생한 고온에 의한 측정대상 가스의 대류로 인해 특정가스의 농도 측정에 오차가 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.As described above, as the gas sensor 10 using the UV LED 200 can measure the concentration of a specific gas at room temperature, the concentration of the specific gas is measured due to the convection of the gas to be measured by the high temperature generated by the conventional heater It can solve the problem that the error occurs.

또한, 전술한 감지물 기판(300)은 캐비티(101)의 상부를 덮어 UV LED(200)를 보호하는 기능과 감지물질(310)이 구비되는 장소를 제공하는 기능을 한다. 이 경우, 감지물질(310)은 감지물 기판(300)의 하면에 구비되므로, UV가 직접적으로 감지물질(310)의 하면에 조사될 수 있으며, UV LED(200)에서 조사된 UV의 조사거리가 짧은 장점이 있다. 따라서, UV의 조사 효율이 상승하게 되며, 이를 통해, UV LED(200)를 이용한 가스센서(10)의 에너지 효율 및 가스 감지 효율을 상승시키는 효과가 있다.In addition, the sensing substrate 300 described above functions to protect the UV LED 200 by covering the upper portion of the cavity 101 and provide a place where the sensing material 310 is provided. In this case, since the sensing material 310 is provided on the lower surface of the sensing substrate 300, UV can be directly irradiated to the lower surface of the sensing material 310, and the irradiation distance of UV irradiated from the UV LED 200 Has a short advantage. Therefore, the irradiation efficiency of UV increases, and through this, there is an effect of increasing the energy efficiency and gas detection efficiency of the gas sensor 10 using the UV LED 200.

상세하게 설명하면, 기판(100)의 제1, 2 금속기판(110a, 110b)에는 UV LED(200)가 전기적으로 연결되어 있고, 제3, 4 금속기판(100c, 100d)에는 제1, 2 감지전극(340, 350)이 각각 전기적으로 연결된다. 다시 말해, 기판(100)은 UV LED(200)에 전기를 인가시키는 제1, 2 금속기판(110a, 110b)으로 이루어진 전기인가 기판과 제1, 2 감지전극(340, 350)에 전기적으로 연결되어 저항값을 측정할 수 있는 제3, 4 금속기판(100c, 100d)으로 이루어진 저항측정 기판으로 구분될 수 있다. 이러한 전기인가 기판과 저항측정 기판은 제1 내지 제3수직절연부(130a, 130b, 130c)에 의해 서로 전기적으로 독립된다.In detail, the UV LED 200 is electrically connected to the first and second metal substrates 110a and 110b of the substrate 100, and the first and second metal substrates 100c and 100d are connected to the UV LED 200. The sensing electrodes 340 and 350 are respectively electrically connected. In other words, the substrate 100 is electrically connected to the first and second sensing electrodes 340 and 350 made of the first and second metal substrates 110a and 110b that apply electricity to the UV LED 200. It can be divided into resistance measurement substrates made of third and fourth metal substrates 100c and 100d that can measure resistance values. The electrical application substrate and the resistance measurement substrate are electrically independent of each other by the first to third vertical insulating parts 130a, 130b, and 130c.

제1, 2 금속기판(110a, 110b), 즉, 전기인가 기판에는 UV LED(200)를 구동시키는 서로 다른 전극(일 예로, 제1 금속기판(110a)에 (+)전극이 인가될 때, 제2 금속기판(110b)에는 (-)전극이 인가된다)을 인가하는 기능을 하고, 제3, 4 금속기판(100c, 100d), 즉 저항측정 기판은 제1, 2 감지전극(340, 350)에 전달된 전기적 신호의 저항 변화를 측정하는 기능을 하므로, 전기인가 기판에 펄스 전압(교류 전압)이 인가될 때에도 제1, 2감지전극(340, 350)을 통한 저항 변화 측정을 용이하게할 수 있다. 따라서, UV LED(200)가 펄스화된 UV를 조사할 때, 감지물질(310)의 전기적 특성 변화를 용이하게 감지할 수 있는 것이다. 이러한, 펄스화된 UV의 조사를 통한 감지물질(310)의 활성화는 지속적인 UV 조사를 통한 감지물질(310)의 활성화 보다 UV LED(200)를 이용한 가스센서(10)의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.When the (+) electrode is applied to the first and second metal substrates 110a and 110b, that is, different electrodes that drive the UV LED 200 to the electric application substrate (for example, the (+) electrode is applied to the first metal substrate 110a), (-) electrode is applied to the second metal substrate 110b, and the third and fourth metal substrates 100c and 100d, that is, the resistance measurement substrates are first and second sensing electrodes 340 and 350. Since it functions to measure the resistance change of the electrical signal transmitted to ), it is easy to measure the resistance change through the first and second sensing electrodes 340 and 350 even when a pulse voltage (AC voltage) is applied to the electrical application substrate. Can be. Therefore, when the UV LED 200 irradiates pulsed UV, it is possible to easily detect changes in the electrical properties of the sensing material 310. The activation of the sensing material 310 through irradiation of pulsed UV can improve the sensitivity of the gas sensor 10 using the UV LED 200 rather than the activation of the sensing material 310 through continuous UV irradiation. There are advantages.

본 발명의 UV LED(200)를 이용한 가스센서(10)는 전술한 바와 달리, 제1, 2 감지전극(340, 350)이 측정대상 가스가 감지물질(310)에 흡착될 때, 감지물질(310)의 커패시턴스(capacitance) 값의 변화를 측정함으로써, 측정대상 가스, 즉, 특정가스의 농도를 측정할 수도 있다.Unlike the above, the gas sensor 10 using the UV LED 200 of the present invention, when the first and second sensing electrodes 340 and 350 are adsorbed to the sensing material 310, the sensing material ( By measuring the change in the capacitance value of 310), it is also possible to measure the concentration of the gas to be measured, that is, the specific gas.

다시 말해, UV LED(200)에서 조사된 UV 의해 감지물질(310)이 활성화 되고, 측정대상 가스, 즉, 특정 가스가 감지물질(310)에 흡착될 때, 감지물질(310)의 커패시턴스 값이 변화되면, 제1, 2 감지전극(340, 350)은 이러한 감지물질(310)의 커패시턴스 값의 변화를 제어부에 전달함으로써, 제어부가 감지물질(310)의 변화된 전기적 특성을 측정할 수 있는 것이다.In other words, when the sensing material 310 is activated by UV irradiated from the UV LED 200 and the target gas, that is, a specific gas is adsorbed on the sensing material 310, the capacitance value of the sensing material 310 is When changed, the first and second sensing electrodes 340 and 350 transmit the change in the capacitance value of the sensing material 310 to the control unit, so that the control unit can measure the changed electrical characteristics of the sensing material 310.

감지물질(310)에 흡착되어 농도 측정이 완료된 가스는 가스 배출홀(302)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 구체적으로, 캐비티(101) 내부의 가스는 가스 투입홀(301) 보다 개구 면적이 큰 가스 배출홀(302)로 먼저 배출되게 된다. The gas adsorbed on the sensing material 310 and the concentration measurement is completed may be discharged to the outside through the gas discharge hole 302. Specifically, the gas inside the cavity 101 is first discharged to the gas discharge hole 302 having a larger opening area than the gas input hole 301.

가스 배출홀(302)을 통해 가스가 외부로 배출되면, 캐비티(101) 내부의 압력이 낮아지게 되고, 캐비티(101) 내부에 가스가 공급될 수 있는 공간이 형성되게 된다. 이에 따라, 가스가 배출되고 있는 가스 배출홀(302)이 아닌, 또 다른 개구인 가스 투입홀(301)을 통해 외부의 가스가 캐비티(101) 내부로 유입될 수 있다. When the gas is discharged to the outside through the gas discharge hole 302, the pressure inside the cavity 101 is lowered, and a space through which gas can be supplied is formed inside the cavity 101. Accordingly, external gas may be introduced into the cavity 101 through the gas input hole 301 which is another opening, rather than the gas discharge hole 302 through which gas is being discharged.

가스 투입홀(301)을 통해 캐비티(101) 내부로 유입된 가스는 캐비티(101) 내부의 흐름에 따라 다시 가스 배출홀(302)을 통해 외부로 배출되게 된다. 이때, 캐비티(101) 내부에서 외부로 배출되기 전에 가스 공급홀(301)과 가스 투입홀(302)의 사이에 구비된 감지물질(310)을 지나게 되고, 이에 따라, 가스는 감지물질(310)에 흡착되어 감지물질(310)을 활성화시킨 후에 가스 배출홀(302)로 배출될 수 있다. 캐비티(101) 내부에서는 이러한 가스의 공급 및 배출이 반복될 수 있고, 이를 통해, 감지물질(310)에 가스의 흡착이 반복될 수 있다. Gas introduced into the cavity 101 through the gas input hole 301 is discharged to the outside through the gas discharge hole 302 again according to the flow inside the cavity 101. At this time, before being discharged from the inside of the cavity 101 to the outside, the sensing material 310 provided between the gas supply hole 301 and the gas input hole 302 is passed, and accordingly, the gas is the sensing material 310. It can be discharged to the gas discharge hole 302 after being adsorbed to activate the sensing material 310. In the cavity 101, supply and discharge of these gases may be repeated, and through this, adsorption of the gas to the sensing material 310 may be repeated.

즉, 가스센서(10)는 별도의 가스 공급 장치 및 가스 배출 장치를 구비하지 않아도, 가스 투입홀(301)과 가스 배출홀(302)의 개구 면적을 상이하게 함으로써 캐비티(101) 내부의 가스 흐름을 형성할 수 있다. That is, even if the gas sensor 10 does not have a separate gas supply device and a gas discharge device, the gas flow inside the cavity 101 by making the opening area of the gas input hole 301 and the gas discharge hole 302 different. Can form.

이상 본 발명의 실시예에 따른 UV LED를 이용한 가스센서를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.The gas sensor using the UV LED according to the embodiment of the present invention has been described above as a specific embodiment, but this is only an example, and the present invention is not limited thereto, and has the widest range according to the basic idea disclosed herein. It should be interpreted as. Those skilled in the art may combine and replace the disclosed embodiments to implement patterns in a shape that is not timely, but this is also within the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on the present specification, and it is obvious that such changes or modifications fall within the scope of the present invention.

10: 가스센서
100: 기판 200: UV LED
300: 감지물 기판 400: 커버10: gas sensor
100: substrate 200: UV LED
300: sensing substrate 400: cover

Claims (4)

복수개의 금속기판과, 상기 금속기판 사이에 구비되는 수직절연부를 포함하는 기판;
상기 기판의 캐비티에 실장되는 UV LED;
상기 캐비티를 덮도록 상기 캐비티의 상부에 설치되는 감지물 기판;
상기 감지물 기판의 하부에 구비되며, 상기 UV LED에서 조사된 UV에 의해 활성화되어 특정 가스와 반응하는 감지물질; 및
상기 감지물 기판은 크기가 다른 2개의 홀을 구비하고, 상기 홀은 상기 캐비티 내부로 가스가 유입되거나 배출되는 통로인 UV LED를 이용한 가스센서.A substrate including a plurality of metal substrates and a vertical insulation portion provided between the metal substrates;
UV LED mounted on the cavity of the substrate;
A sensing substrate installed on an upper portion of the cavity to cover the cavity;
A sensing material provided under the sensing substrate and activated by UV irradiated from the UV LED to react with a specific gas; And
The sensing substrate has two holes of different sizes, and the hole is a gas sensor using a UV LED, which is a passage through which gas is introduced or discharged into the cavity. 제1 항에 있어서,
상기 감지물 기판은,
상기 캐비티 외부의 가스가 상기 캐비티 내부로 공급되는 가스 투입홀과 상기 캐비티 내부의 가스가 상기 캐비티 외부로 배출되는 가스 배출홀을 구비하고,
상기 가스 투입홀은 상기 가스 배출홀보다 작은 면적으로 제공되는 UV LED를 이용한 가스센서.According to claim 1,
The sensing substrate,
And a gas input hole through which gas outside the cavity is supplied into the cavity and a gas discharge hole through which gas inside the cavity is discharged outside the cavity,
The gas input hole is a gas sensor using a UV LED provided with a smaller area than the gas discharge hole. 제2 항에 있어서,
상기 금속기판은 상기 수직절연부를 사이에 두고, 상기 가스 투입홀과 가까운 측에 구비되는 제1 금속기판과, 상기 가스 배출홀과 가까운 측에 구비되는 제2 금속기판을 포함하고,
상기 캐비티를 이루는 제2 금속기판의 일측에 단차를 형성하는 UV LED를 이용한 가스센서.According to claim 2,
The metal substrate includes a first metal substrate provided on a side close to the gas input hole, and a second metal substrate provided on a side close to the gas discharge hole, with the vertical insulating portion interposed therebetween,
Gas sensor using a UV LED forming a step on one side of the second metal substrate forming the cavity. 제1 항에 있어서,
상기 감지물 기판의 상부에 제공되는 커버를 더 포함하고,
상기 커버는 상기 가스 투입홀 및 상기 가스 배출홀의 상측에 메쉬부를 포함하는 UV LED를 이용한 가스센서.

According to claim 1,
Further comprising a cover provided on the sensing substrate,
The cover is a gas sensor using a UV LED including a mesh portion on the upper side of the gas injection hole and the gas discharge hole.

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