KR20220079117A - 가스센서 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

가스센서 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 가스 내 특정 성분의 양을 센싱하는 가스센서 패키지에 있어서, 복수의 비아홀이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된 제1 기판; 제1 기판상에 배치되고, 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광원; 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 광원과 연결되는 제1 전극; 상기 제1 기판의 지지턱에 안착되어 상기 광원과 기 설정된 이격 거리를 두고 배치되는 제2 기판; 상기 제2 기판의 하면에서 상기 광원과 마주보도록 배치되어, 상기 특정 성분을 센싱하는 센싱물질; 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 센싱 물질과 연결되어, 상기 센싱 물질의 센싱에 의해 변화되는 저항값을 감지하는 제2 전극; 및 상기 제1 기판의 상부에 위치하고, 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀이 형성된 윈도우 캡을 포함할 수 있다.

Description

가스센서 패키지 및 그 제조 방법{Gas sensor package and manufacturing method thereof}
본 발명은 가스 유동성과 센싱 효율을 향상시킬 수 있는 가스 센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
가스 센서는 가스의 농도를 ppm(part per million)과 질량 비율(ug/m3)로 나타내고, 원리적으로 가스 분자의 수를 측정하는 것이다. 이러한 가스센서는 대기 중 특정 기체 성분을 검출하는데, 특정 기체 성분은 주로 인체에 유해한 기체 성분으로서, VOC(Volatile Organic Compounds), 포름 알데히드 또는 톨루엔 등이 포함된다.
이러한 기체 성분을 검출하기 위한 가스 센서로서, 종래에는 다음과 같은 가스센서 패키지가 사용되었다. 종래의 가스센서 패키지는 특정 기체 성분을 센싱하기 위한 센싱물질 및 센싱물질을 활성화하기 위한 히터를 포함하였다.
여기서, 센싱물질이 특정 기체성분을 센싱하기 위해서는 활성화가 되어야 하는데, 종래의 가스센서 패키지는 센싱물질을 활성화시키기 위해 히터를 이용하였다. 종래의 가스센서 패키지는 히터를 이용하여 센싱물질의 온도를 상승시킴으로써, 센싱물질을 활성화시켜 특정 기체성분을 센싱하였다.
그러나 종래의 가스센서 패키지 내에 히터를 포함해야 하므로, 부피가 커지는 불편이 존재한다. 또한, 가스센서 패키지 내 센싱물질이 활성화되기 위해서는 가열되어야 하는 점에서, 상온의 환경에서 바로 사용되지 못하고 일정 시간 가열되어야만 사용될 수 있는 불편이 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지는 제1 기판(10)의 상부에 광원(20)이 위치하고, 광원(20)의 상부에 센싱물질(30)이 도포된 제2 기판(40)이 위치한다. 이때, 제2 기판(40)은 광원(20)에서 조사되는 광이 투과될 수 있는 사파이어 재질 등으로 형성되고, 제1 기판(10)은 광원(20)에 연결된 전극(21)과 센싱 물질(30)에 연결된 감지전극(31)과 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결된다.
이때, 광원(20)이 설치된 제1 기판(10)과 센싱 물질(30)이 도포된 제2 기판(40)을 별도로 각각 제작한 후에 제1 기판(10)의 광원(20) 상부에 제2 기판(40)을 정확하게 정렬하기 위해 별도의 정렬 장치가 필요하다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 가스센서 패키지는 센싱물질(30)이 일정한 면적을 갖도록 도포되어 있고, 센싱 물질(30)의 하부에서 조사되는 광이 센싱물질(30)의 최상부까지 충분히 도달하지 못할 우려가 존재한다는 문제점이 있다.
또한, 센싱 물질(30)과 연결되는 감지 전극(31), 광원(20)과 연결되는 전극(21)이 와이어 본딩을 사용하게 되어 전체 패키지 사이즈가 커지게 되며, 이러한 문제로 가스센서의 소형화가 구현되지 못하는 한계로 작용하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 내 특정 성분을 감지하는 센싱 물질과 광원이 마주보도록 배치함으로써 센싱 효율을 향상시킬 수 있고, 센싱 물질이 도포되는 기판에 적어도 하나 이상의 에어홀을 형성하여 가스 유동성을 향상시킬 수 있는 가스센서 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지는, 가스 내 특정 성분의 양을 센싱하는 가스센서 패키지에 있어서, 복수의 비아홀이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된 제1 기판; 제1 기판상에 배치되고, 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광원; 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 광원과 연결되는 제1 전극; 상기 제1 기판의 지지턱에 안착되어 상기 광원과 기 설정된 이격 거리를 두고 배치되는 제2 기판; 상기 제2 기판의 하면에서 상기 광원과 마주보도록 배치되어, 상기 특정 성분을 센싱하는 센싱물질; 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 센싱 물질과 연결되어, 상기 센싱 물질의 센싱에 의해 변화되는 저항값을 감지하는 제2 전극; 및 상기 제1 기판의 상부에 위치하고, 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀이 형성된 윈도우 캡을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판은 세라믹 재질로 형성되고, 상기 제2 기판은 쿼츠 재질로 형성될 수 있다.
상기 제2 기판상에 상기 센싱 물질의 전기 저항 변화를 측정하기 위한 감지 패턴이 패터닝되고, 상기 센싱 물질은 상기 감지 패턴 영역에 도포되고, 상기 제2 전극은 상기 비아홀을 통해 상기 감지 패턴과 연결되어 상기 제1 기판의 하부면에 형성되는 것이다.
상기 제1 기판은 상부면이 개방되고, 상기 비아홀을 제외한 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하고, 상기 지지턱은 상기 제2 기판의 가장자리를 지지하도록 상기 내부 공간의 내측으로 돌출된 것이다.
상기 지지턱은 상기 제1 기판의 하부에서 상부로 갈수록 좁아지도록 경사지게 형성된 것이다.
상기 제2 기판은 일자(ㅡ) 형태, 사각형 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것이고, 상기 센싱 물질이 도포되는 중심부와 양끝단부를 제외한 나머지 영역에 적어도 하나 이상의 에어홀이 형성된 것이다.
상기 제2 기판은 상기 센싱 물질이 도포된 중심면을 기준으로 적어도 하나 이상의 에어홀이 양측면에 대칭적으로 형성된 브릿지 형태로 형성되는 것이고, 상기 제2 기판은 복수의 센싱 물질이 도포된 멀티-브릿지 형태로 형성되는 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 내 특정 성분의 양을 센싱하는 가스센서 패키지의 제조 방법은, a) 복수의 비아홀이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된 제1 기판에 광원을 설치하는 단계; b) 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 광원에 전원을 인가하기 위한 제1 전극을 연결하는 단계; c) 제2 기판의 하면에서 상기 광원과 마주보도록 특정 성분을 센싱하는 센싱 물질이 도포되고, 상기 센싱 물질이 도포된 제2 기판이 상기 센싱 물질과 상기 광원이 마주보도록 상기 제1 기판의 지지턱에 안착되는 단계; 및 d) 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 센싱 물질의 센싱값을 인지하기 위한 제2 전극이 연결되는 단계를 포함할 수 있다.
가스센서 패키지의 제조 방법은, 상기 제1 기판은 상부면이 개방되고, 상기 비아홀을 제외한 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하고, e) 상기 제1 기판의 상부면에 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀이 형성된 윈도우 캡이 설치되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 c) 단계는, 상기 제2 기판상에 상기 센싱 물질의 전기 저항 변화를 측정하기 위한 감지 패턴이 패터닝되고, 상기 센싱 물질은 상기 감지 패턴 영역에 도포되고, 상기 제2 전극은 상기 비아홀을 통해 상기 감지 패턴과 연결되어 상기 제1 기판의 하부면에 형성되는 것이다.
상기 센싱물질은, 산화아연(ZnO), 산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 가스 내 특정 성분을 감지하는 센싱 물질과 광원이 마주보도록 배치함으로써 센싱 물질의 전 영역에 걸쳐 광원에서 조사되는 광을 수광하여 특정 성분을 센싱하기 위해 활성화되고, 센싱 물질과 광원의 일정한 이격 거리 이내의 공간상에 가스가 체류할 수 있도록 하여 센싱 효율을 향상시킬 수 있고, 센싱 물질이 도포되는 기판에 적어도 하나 이상의 에어홀을 형성하여 가스 유동성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센싱 물질과 감지 전극을 포함하는 가스 센서와 광원이 하나의 장치와 같이 패키지를 구성함으로써 부피가 최소화될 수 있고, 가스 센서의 상부면을 통공홀이 형성된 윈도우 캡을 통해 밀폐시킴으로써 가스가 센싱 물질에 접촉할 수 있는 공간을 확보하면서도 밀폐효율이 높은 가스센서 패키지를 구현할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 캡의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 캡의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 2를 참고하면, 가스센서 패키지는 제1 기판(110), 광원(120), 제1 전극(121, 122), 제2 기판(210), 센싱 물질(220), 제2 전극(221, 222) 및 윈도우 캡(300)을 포함한다.
제1 기판(110)은 복수의 비아홀(112)이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱(113)이 형성된다. 이러한 제1 기판(110)은 상부면이 개방되고, 비아홀(112)을 제외한 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하고, 세라믹 재질로 형성된다. 내부 공간상에 형성된 지지턱(113)은 광원(120)과 가스 센서가 안착될 수 있도록 제2 기판(210)의 가장 자리를 받칠 수 있는 구조로 형성된다.
특히, 지지턱(113)은 가스 센서가 설치되는 상부 공간이 광원(120)이 설치되는 하부 공간보다 넓은 영역이 되도록 상부에서 하부로 갈수록 내측으로 돌출된 면적이 넓어지도록 경사지게 형성된다. 즉, 지지턱(113)은 제2 기판(210)이 안착되는 상부면의 돌출면적이 제1 기판(110)과 연결되는 하부면의 돌출면적보다 좁게 형성된다. 지지턱(113)의 상부면은 제2 기판(210)의 가장자리를 안정되게 받칠 수 있는 정도의 돌출 면적을 갖는다.
광원(120)은 제1 기판(110)의 실장면(111)에 배치되고, 기 설정된 파장 대역의 광을 가스 센서로 조사한다. 광원(110)은 기 설정된 파장 대역의 광을 생성하여 일방향으로 조사한다. 광원(120)은 기 설정된 파장대역의 광을 조사하는 LED 플립칩 구조로 형성될 수 있다. 광원(120)은 LED 플립칩 구조로 형성됨에 따라, 충분한 양의 광을 가스센서로 조사하여 가스센서를 활성화시킬 수 있다.
제1 전극(121, 121)은 외부로부터 전원을 인가받아, 광원(120)에 전원을 인가한다. 제1 전극(121, 122)은 제1 기판(110)의 비아홀(112)을 통해 광원(120)의 + 단자와 - 단자에 각각 연결된다.
이때, 가스 센서는 광원(120)으로부터 광을 조사받아 활성화되며, 가스 센서를 통과하는 기체 내 특정 성분을 감지하는 제2 기판(210), 센싱 물질(220) 및 제2 전극(221, 222)을 포함할 수 있다.
제2 기판(210)은 제1 기판(110)의 지지턱(113)에 안착되고, 광원(120)과 기 설정된 이격 거리를 두고 배치되고, 쿼츠(Quartz) 또는 글래스 재질로 형성될 수 있다.
센싱 물질(220)은 제2 기판(210)의 하면에서 광원(120)과 마주보도록 배치되어, 가스 내 특정 성분을 센싱하고, 감지 전극인 제2 전극(221, 222)이 제1 기판(110)의 비아홀(112)을 통해 센싱 물질(220)과 연결된다. 따라서, 제2 전극(221, 222)은 센싱 물질(220)의 센싱에 의해 변화되는 저항값을 감지한다.
센싱 물질(220)은 가스센서를 통과하는 기체 내에서 VOC(Volatile Organic Compounds), 포름 알데히드, 톨루엔, 일산화탄소(CO), 질소 산화물(NOX) 또는 황화수소(H2S) 등 주로 인체에 유해한 성분을 센싱한다. 또는, 센싱물질(220)은 기체 내에서 에탄올 등의 알코올 성분을 센싱할 수 있다. 각각을 검출하기 위해, 센싱물질(220)은 산화아연(ZnO), 산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐(In2O3) 등으로 구현될 수 있다. 센싱물질(220)이 전술한 성분 중 어느 하나의 물질로 구현되거나, 복수의 물질이 센싱물질(220) 내 다양한 비율로 포함됨으로써 센싱물질(220)이 검출할 수 있는 성분이 다양해질 수 있다.
이러한 센싱물질(220)은 감지 패턴(230) 상, 즉 제2 기판(210)의 하부면에 도포되는데, 입자 형태로 도포되거나, 나노 와이어 또는 나노 필름 형태의 캐스팅, 프린팅 또는 스퍼터링(Sputtering) 등 다양한 방법으로 도포될 수 있다.
기존에는 광원의 상부에 가스센서가 부착되는 경우에 전극이 광원이 조사하는 광을 막는 레이어이기 때문에 센싱물질의 센싱효율을 상승시키기 위해 최소화시키는 구조로 형성되었지만, 본 발명에서는 제2 전극(221, 222)이 광원의 조사 영역이 아닌 제1 기판(110)의 비아홀(112)을 통해 센싱 물질(220)과 연결되므로 광의 진행 방향을 전혀 방해하지 않게 된다. 따라서, 제2 전극(221, 222)은 외부 장치(치(예를 들어, 센싱값을 분석하는 장치, 미도시)가 제2 전극(221, 222)을 통해 저항값을 측정하기 용이하도록 다양한 모양이나 사이즈로 도포될 수 있고, 금, 은, 알루미늄 등 금속 성분으로 구현될 수 있다.
이때, 제2 기판(210) 상에 센싱 물질(220)과 연결되는 도전성 재질의 감지 패턴(230)이 이온 빔이나 스퍼터링 방식으로 패터닝되고, 제2 전극(221, 222)은 감지 패턴(230)과 연결되어 형성된다. 감지 패턴(230)은 센싱 물질(220)의 전기 저항 변화를 측정하기 위하여 형성된다.
윈도우 캡(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110)의 최상단에 위치하고, 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀(310)이 형성된다. 이러한 윈도우 캡(300)은 가스가 센싱 물질(220)에 접촉할 수 있는 공간을 확보하면서도 밀폐효율이 높은 가스센서 패키지를 구현할 수 있도록 한다.
이와 같이, 가스센서 패키지는 센싱 물질(220)이 광원(120)과 마주보는 방향에 위치되어 있어 광원(120)이 상부로 조사하는 광을 센싱 물질(220)의 최상부를 비롯해 모든 부분에서 수광하여 특정 성분을 센싱하기 위해 활성화될 수 있고, 가스 센서와 광원(120)이 하나의 장치와 같이 패키지를 구성함으로써 부피가 최소화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 구성을 설명하는 평면도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 제2 기판의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 기 설정된 면적을 갖는 제1 기판(110)은 단면이 사각형, 사다리꼴 등 다양한 형태로 형성될 수 있고, 제2 기판(210)은 제1 기판(110)의 수평 길이보다 다소 짧은 수평 길이를 갖는다. 제2 기판(210)은 제1 기판(110)의 중앙부에 있는 광원(120)의 상부에 위치하고, 제2 기판(210)의 중심부에 센싱 물질(220)이 도포되어 있다. 따라서, 광원(120)에서 상부로 조사되는 광은 센싱 물질(220)의 모든 면에 충분한 양이 도달할 수 있고, 광에 의해 센싱 물질(220)이 활성화될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210)은 일자(ㅡ) 형태로 형성될 수 있고, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 제2 기판(210)은 브릿지 형태로 형성될 수 있다.
브릿지 형태의 제2 기판(210)은 센싱 물질(220)이 도포되는 중심부와 양끝단부를 제외한 나머지 영역에 적어도 하나 이상의 에어홀(211)이 형성되어 있다. 에어홀(211)은 삼각형, 원형, 사각형, 사다리꼴 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 에어홀(211)은 윈도우 캡(300)의 통공홀(310)을 통과한 가스가 센싱 물질(220)에 더 많이 감지될 수 있도록 한다.
이러한 브릿지 형태의 제2 기판(210)은 센싱 물질(220)이 도포된 중심부를 기준으로 에어홀(211)이 양측면에 대칭적으로 형성되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210)은 복수의 센싱 물질(220)이 도포되도록 멀티-브릿지 형태로 형성된다. 멀티-브릿지 형태의 제2 기판(210)은 하나의 센싱물질(220)이 도포된 하나의 브릿지가 여러 개 연결된 것으로서, 센싱 물질(220)은 가스 내의 각기 다른 성분을 검출할 수 있도록 서로 다른 물질로 구현될 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210)은 에칭 공정 등의 가공을 통해 형성된 복수의 에어홀(211)을 포함하는 사각형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 사각형 형태의 제2 기판(210)은 브릿지 형태와 달리 에어홀(211)이 대칭적으로 형성될 필요가 없고, 하나의 센싱 물질이 제2 기판(210)의 중심부에 도포된 형태(a) 또는 복수의 센싱 물질(220)이 제2 기판(210)의 일정 영역에 도포된 형태(b)로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제2 기판(210) 상에 형성된 적어도 하나 이상의 에어홀(211)은 가스 유동성을 향상시킬 수 있고, 가스 유동성이 향상됨에 따라 센싱 물질(220)의 센싱 효율도 상승될 수 있다. 또한, 멀티 브릿지 형태의 제2 기판(210)과 복수 개의 에어홀(211)을 갖는 사각형 형태의 제2 기판(210)은 적어도 하나 이상의 센싱 물질(220)이 도포됨에 따라 가스 내 하나 이상의 성분을 감지하거나, 특정 성분의 감지 효율을 극대화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서 패키지의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 제1 기판(110) 상에 광원(120)이 설치되는데(S1), 제1 기판(110)은 상부면이 개방되고, 비아홀이 형성된 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하며, 내부 공간 상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된다.
광원(120)에 전원을 인가하기 위한 제1 전극(121, 122)은 제1 기판(110)의 비아홀(112)을 통해 광원(120)과 연결된다(S2).
제2 기판(210)의 하면에는 적어도 하나 이상의 센싱 물질(220)이 도포되고(S3), 센싱 물질(220)이 도포된 제2 기판(210)은 센싱 물질(220)과 광원(120)이 마주보도록 배치되어 제1 기판(110)의 지지턱(113)에 설치된다(S4).
이때, 광원(120)과 센싱 물질(220)은 일정한 이격 거리를 두고 서로 마주보도록 배치됨에 따라, 센싱 물질(220)과 광원(120)의 일정한 이격 거리 이내의 공간상에 가스가 체류할 수 있도록 하여 센싱 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 제2 전극(221, 222)과 센싱 물질(220)을 포함하는 가스 센서가 제1 기판(110)의 지지턱(113)에 안착되는 구조로 인해, 제1 기판(110)의 광원(120) 위치와 가스 센서의 위치를 정확하게 정렬하기 위해 별도의 정렬 장치를 사용할 필요가 없어진다.
이때, 제2 기판(210) 상에는 감지 패턴(230)이 패터닝되고, 센싱 물질(220)은 감지 패턴(230) 영역에 도포된다. 따라서, 센싱 물질(220)의 센싱값을 인지하기 위한 제2 전극(221, 222)은 비아홀(112)을 통해 감지 패턴(230)과 연결된다(S5). 따라서, 제1 기판(110)의 하부면에는 제2 전극(221, 222)과 제1 전극(121, 122)이 형성되어 있다.
제1 기판(110)의 상부면에는 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀(310)이 형성된 윈도우 캡(300)이 설치되어, 제1 기판(110)의 내부 공간상의 광원(120)과 가스센서를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도 10의 단계 S1 내지 S6은 본 발명의 구현예에 따라서 추가적인 단계들로 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계간의 순서가 변경될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1 기판
111 : 실장면
112 : 비아홀
113 : 지지턱
120 : 광원
121, 122 : 제1 전극
210 : 제2 기판
211 : 에어홀
220 : 센싱 물질
221. 222: 제2 전극
230 : 감지 패턴
300 : 윈도우 캡
310 : 통공홀

Claims (13)

  1. 가스 내 특정 성분의 양을 센싱하는 가스센서 패키지에 있어서,
    복수의 비아홀이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된 제1 기판;
    제1 기판상에 배치되고, 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하는 광원;
    상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 광원과 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 기판의 지지턱에 안착되어 상기 광원과 기 설정된 이격 거리를 두고 배치되는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 하면에서 상기 광원과 마주보도록 배치되어, 상기 특정 성분을 센싱하는 센싱물질;
    상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 센싱 물질과 연결되어, 상기 센싱 물질의 센싱에 의해 변화되는 저항값을 감지하는 제2 전극; 및
    상기 제1 기판의 상부에 위치하고, 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀이 형성된 윈도우 캡을 포함하는 것인, 가스센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 세라믹 재질로 형성되고, 상기 제2 기판은 쿼츠 재질로 형성되는 것인, 가스센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 상기 센싱 물질의 전기 저항 변화를 측정하기 위한 감지 패턴이 패터닝되고,
    상기 센싱 물질은 상기 감지 패턴 영역에 도포되고,
    상기 제2 전극은 상기 비아홀을 통해 상기 감지 패턴과 연결되어 상기 제1 기판의 하부면에 형성되는 것인, 가스센서 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상부면이 개방되고, 상기 비아홀을 제외한 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하고,
    상기 지지턱은 상기 제2 기판의 가장자리를 지지하도록 상기 내부 공간의 내측으로 돌출된 것인, 가스센서 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지턱은 상기 제1 기판의 하부에서 상부로 갈수록 좁아지도록 경사지게 형성된 것인, 가스센서 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판은 일자(ㅡ) 형태, 사각형 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것인, 가스센서 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 기판은 상기 센싱 물질이 도포되는 중심부와 양끝단부를 제외한 나머지 영역에 적어도 하나 이상의 에어홀이 형성된 것인, 가스센서 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판은 상기 센싱 물질이 도포된 중심면을 기준으로 적어도 하나 이상의 에어홀이 양측면에 대칭적으로 형성된 브릿지 형태로 형성되는 것인, 가스센서 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 기판은 복수의 센싱 물질이 도포된 멀티-브릿지 형태로 형성되는 것인, 가스센서 패키지.
  10. 가스 내 특정 성분의 양을 센싱하는 가스센서 패키지의 제조 방법에 있어서,
    a) 복수의 비아홀이 형성되고, 내부 공간상에 기설정된 높이를 갖는 지지턱이 형성된 제1 기판에 광원을 설치하는 단계;
    b) 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 광원에 전원을 인가하기 위한 제1 전극을 연결하는 단계;
    c) 제2 기판의 하면에서 상기 광원과 마주보도록 특정 성분을 센싱하는 센싱 물질이 도포되고, 상기 센싱 물질이 도포된 제2 기판이 상기 센싱 물질과 상기 광원이 마주보도록 상기 제1 기판의 지지턱에 안착되는 단계; 및
    d) 상기 제1 기판의 비아홀을 통해 상기 센싱 물질의 센싱값을 인지하기 위한 제2 전극이 연결되는 단계를 포함하는 것인, 가스센서 패키지의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상부면이 개방되고, 상기 비아홀을 제외한 하부면과 양측면이 폐쇄되어 내부 공간을 형성하고,
    e) 상기 제1 기판의 상부면에 가스가 통과되는 적어도 하나 이상의 통공홀이 형성된 윈도우 캡이 설치되는 단계를 더 포함하는 것인, 가스센서 패키지의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 제2 기판상에 상기 센싱 물질의 전기 저항 변화를 측정하기 위한 감지 패턴이 패터닝되고,
    상기 센싱 물질은 상기 감지 패턴 영역에 도포되고,
    상기 제2 전극은 상기 비아홀을 통해 상기 감지 패턴과 연결되어 상기 제1 기판의 하부면에 형성되는 것인, 가스센서 패키지의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 센싱 물질은,
    산화아연(ZnO), 산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 중 일부 또는 전부를 포함하는 것인, 가스센서 패키지의 제조 방법.


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