CN104977326A

CN104977326A - 传感器

Info

Publication number: CN104977326A
Application number: CN201510154970.1A
Authority: CN
Inventors: 朴寅吉; 卢泰亨; 朴城撤; 权起范; 李昇桓; 郑俊镐
Original assignee: Moda Innochips Co Ltd
Current assignee: Moda Innochips Co Ltd
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-10-14
Also published as: EP2930501B1; JP2015200647A; TW201538972A; US20150285754A1; US9417202B2; JP6001123B2; TWI563254B; KR20150116210A; KR101649586B1; EP2930501A1

Abstract

本发明提供一种传感器，包含：绝缘层；至少两个加热器图案，其在一个方向上在绝缘层中分离且彼此电连接；与加热器图案隔绝的至少两个感测电极图案，其在所述一个方向上在绝缘层中分离且彼此电连接；以及感测材料，所述感测材料的至少一部分埋入绝缘层中以接触感测电极图案。根据实施例，感测材料被埋入绝缘层中以防止感测材料脱附且因此改善传感器的抗震性。另外，感测材料接触多个感测电极图案以增加感测材料与感测电极的接触面积且改善传感器的回应及灵敏度。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，且更确切地说涉及一种能够改善抗震性及灵敏度的传感器。

背景技术

随着近期对生活环境污染和健康的关注增多，对感测各种环境有毒气体的必要性大大地增加。由于对感测有毒气体及***性气体的需求而已经开发的有毒气体传感器归因于对卫生保健、生活环境监测、工业安全、家用器具及智能家居的需要以及出于国防及***来改善人类生活质量而被高度需求。因此，气体传感器变成用于实现无灾难社会的手段且为此目的，需要比以前更精确的对环境有毒气体的测量及控制。

可根据形式、结构及材料将气体传感器归类为半导体型气体传感器、固体电解质气体传感器及催化燃烧气体传感器。其中的半导体型气体传感器具有处于低浓度的大的输出变化以具有高灵敏度及耐久性。由于是在大约100℃到500℃下操作，所以半导体型气体传感器包含用于感测电阻变化的感测电极、涂布于感测电极上的感测材料及用于升高感测材料的温度的加热器(加热元件)。当通过加热器加热半导体型气体传感器且气体被吸附到感测材料时，半导体型气体传感器测量由于所吸附的气体而发生在感测电极与感测材料之间的电特性变化。

然而，当感测材料与感测电极之间的结合力不稳定或较差时，半导体气体传感器并不正常操作。换句话说，由于半导体气体传感器具有感测电极形成于平坦基板上且感测材料涂布于其上的结构，所以感测电极与感测材料之间的结合力对于外部震动来说极弱。另外，当例如将金属氧化物半导体用作感测材料时，半导体气体传感器的操作温度是相对高的(为250℃～400℃)，从而出现感测材料随反复性操作而脱附(归因于热震)的现象。

另外，在典型气体传感器中，通过使用导线结合件来连接用于印刷电路板(print circuit board，PCB)安装的感测电极及外部电极。此类气体传感器的实例公开于韩国专利申请案特许公开的公开案第2004-016605号中。然而，导线结合件对外部震动来说是弱的且难以大批量生产。

发明内容

本发明提供一种能够改善抗震性且因此防止电极及感测材料脱附的传感器。

本发明也提供一种能够改善回应及灵敏度且实现大批量生产的传感器。

本发明也提供一种能够改善加热器的热损耗以提高热效率的传感器。

根据示范性实施例，传感器包含：绝缘层；至少两个加热器图案，其在一个方向上在绝缘层中分离且彼此电连接；与加热器图案隔绝的至少两个感测电极图案，其在所述一个方向上在绝缘层中分离且彼此电连接；以及感测材料，所述感测材料的至少一部分埋入绝缘层中以接触感测电极图案。

绝缘层可包含多个堆叠式陶瓷板。

传感器还可包含第一暴露电极及第二暴露电极，所述第一暴露电极及所述第二暴露电极经形成为在绝缘层中的预定区处暴露于外部且经配置以向加热器及感测电极中的每一个供电。

至少两个加热器图案可分别形成于至少两个陶瓷板的顶部分上且经由具有埋入其中的导电材料的孔而得以连接。

至少两个感测电极图案可分别形成于至少两个陶瓷板上且经由具有埋入其中的导电材料的孔而得以连接。

至少两个感测电极图案可包含彼此分离的施加(+)电力的感测电极图案及施加(-)电力的感测电极图案。

感测电极图案可包含至少一个切口部分。

热图案及感测电极图案可形成于不同陶瓷板上以在陶瓷板的堆叠方向上交替地安置。

感测电极图案可经形成以具有从底面朝顶面而逐渐更宽的直径。

开口可形成于至少两个陶瓷板中的加热器图案及感测电极图案的内部中且埋入有导电材料。

开口可经形成以暴露在其下的感测电极图案。

传感器还可包含安置于绝缘层的顶部分上以覆盖感测材料的顶盖，其中所述顶盖由至少两个堆叠式陶瓷板或金属或塑胶形成，且包含至少一个开口或网状物。

顶盖的开口可大于绝缘层的开口。

传感器还可包含安置于绝缘层的底部分上的散热片，其中所述散热片由至少两个堆叠式陶瓷板形成，且至少一个陶瓷板包含开口。

传感器还可包含形成于散热片的预定区上的第三暴露电极，所述预定区与第一暴露电极及第二暴露电极对应。

传感器还可包含安置于散热片的底部分上的底盖。

根据另一示范性实施例，传感器包含：多个单元传感器，所述多个单元传感器各自包含在垂直方向上形成于绝缘层中的加热器、感测电极及感测材料以感测至少一种气体，其中加热器、感测电极及感测材料以多个的方式安置于水平方向上且感测多个不同个体，其中加热器在垂直方向上在绝缘层中分离且彼此电连接，感测电极与加热器隔绝且在绝缘层中垂直地分离以彼此电连接，且感测材料的至少一部分埋入绝缘层中以接触感测电极。

布置于水平方向上的多个加热器可在至少两种温度下加热。

多个感测电极可分别包含至少一个切口部分。

多种感测材料可由至少两种材料形成。

传感器还可包含：顶盖，其安置于绝缘层的顶部分上以覆盖感测材料；散热片，其安置于绝缘层的底部分上；以及底盖，其安置于散热片的底部分上。

附图说明

可从结合附图进行的以下描述来更详细地理解示范性实施例。

图1及图2是根据示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图及分解透视图。

图3及图4是根据另一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图及分解透视图。

图5及图6是根据又一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图及分解透视图。

图7是根据又一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图。

图8是根据又一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图。

图9是根据又一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图。

元件符号说明

100：绝缘层

110：绝缘层

120：绝缘层

120a：第一孔

120b：第二孔

130：绝缘层

130a：第一孔

130b：第二孔

130c：第三孔

130d：第四孔

131：开口

140：绝缘层

140a：第一孔

140b：第二孔

140c：第三孔

140d：第四孔

141：开口

150：绝缘层

150a：第一孔

150b：第二孔

150c：第三孔

150d：第四孔

151：开口

160：绝缘层

160c：第三孔

160d：第四孔

161：开口

200：加热器

210：第一加热器图案

220：第二加热器图案

230：第三加热器图案

300：感测电极

310：感测电极图案

320：感测电极图案

330：感测电极图案

400：感测材料

510a：第一暴露电极

510b：第一暴露电极

510c：第一暴露电极

510d：第一暴露电极

520a：第二暴露电极

520b：第二暴露电极

520c：第二暴露电极

520d：第二暴露电极

530：外部电极图案

610：互连件

620：互连件

700：顶盖

710：第一板

711：开口

720：第二板

721：开口

730：第三板

731：开口

740：第四板

741：开口

750：最上面板

751：网状物

800：散热片

810：板

811：开口

820：板

821：开口

830：板

831：开口

840：板

841：开口

850：板

851：开口

860：开口

900：底盖

具体实施方式

下文中将参考附图详细描述特定实施例。然而，本发明可以不同的形式来体现，且不应解释为限于本文所陈述的实施例。相反地，提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。

图1是根据示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图，且图2是分解透视图。

参考图1及图2，根据示范性实施例的气体传感器可包含：在垂直方向上堆叠的多个绝缘层100(100到160)；加热器200，其包含形成于至少两个所选绝缘层100上的加热器图案210、220及230；感测电极300，其包含形成于上面未形成有热图案210、220及230的至少两个所选绝缘层100上的感测电极图案310、320及330；以及感测材料400，其安置于至少一个绝缘层100中且接触感测电极300。换句话说，在所述实施例的气体传感器中，热图案210、220及230被垂直地分离以形成于多个绝缘层100中，感测电极图案310、320及330被垂直地分离以形成于其中未形成有加热器图案210、220及230的绝缘层100中，且感测材料400被埋入形成于多个绝缘层100的预定区中的开口131、141、151及161中以接触感测电极图案310、320及330。因此，所述实施例的气体传感器具有3维结构，其中多个加热器图案210、220及230与感测电极图案310、320及330经垂直地形成且感测材料400被埋入预定绝缘层100的内部中。另外，加热器200可具有一个加热器图案而非多个加热器图案。换句话说，加热器200可仅包含热图案210。此外，实施例的气体传感器还包含：第一暴露电极510及第二暴露电极520，所述第一暴露电极及所述第二暴露电极在至少两个绝缘层100的预定区处暴露于外部以用于从外部向加热器200及感测电极300中的每一个供电；以及互连件600，其用于连接第一暴露电极510与加热器200。

多个绝缘层100(110到160)可使用例如具有预定厚度的陶瓷板。为此，例如藉由以下步骤来处置原料粉末：通过混合基于B₂O₃-SiO₂的玻璃、基于Al₂O₃-SiO₂的玻璃及其它陶瓷材料与包含Al₂O₃及玻璃粉等的组合物；以及在具有例如乙醇等的溶剂的情况下球磨所混合的产物，使所述原料粉末与有机粘结剂熔化于基于甲苯/乙醇的溶剂中以作为将被投料到其的添加剂，通过用小型球磨机碾磨产物并混合来制造研磨浆，且可通过利用研磨浆的刮刀方法来制造具有所希望的厚度的板。具有预定尺寸的开口131、141、151及161可形成例如于多个绝缘层100中的至少两个的中心部分处。另外，除开口131、141、151及161之外，至少两个孔也可形成于所述至少两个绝缘层100中。开口131、141、151及161填充有感测材料400且至少两个孔填充有导电材料。

加热器200起到保持感测材料400的温度以便使传感器不受外部温度的影响的作用。加热器200可包含垂直地分离且彼此电连接的多个加热器图案210、220及230。举例来说，加热器200可包含分别形成于第一绝缘层110、第三绝缘层130及第五绝缘层150上的第一加热器图案210、第二加热器图案220及第三加热器图案230。另外，第一加热器图案210、第二加热器图案220及第三加热器图案230可经由形成于第二绝缘层120、第三绝缘层130及第四绝缘层140的预定区中的第一孔120a、130a、140a、150a及第二孔120b、130b、140b、150b而得以连接。换句话说，所述实施例的加热器200可以多个的方式从平面(即，绝缘层100的顶表面)垂直地形成且彼此电连接。另外，包含第一加热器图案210、第二加热器图案220及第三加热器图案230的加热器200可经由加热器互连件610而连接到第一暴露电极510，所述加热器互连件经形成以连接到第一绝缘层110上的第一加热器图案210。此外，加热器200可由例如包含金(gold，Au)、铂(platinum，Pt)、铝(aluminum，Al)、钼(molybdenum，Mo)、银(silver，Ag)、氮化钛(TiN)、钨(tungsten，W)、钌(ruthenium，Ru)或铱(iridium，Ir)的金属材料或金属材料的混合物的导电材料形成。另外，可通过使用用于提高例如铬(chromium，Cr)或钛(Titanium，Ti)等的金属材料与金属材料的结合力的材料而将加热器200及感测电极300实施为双层式。

感测电极300起到接触感测材料400以感测所述感测材料400的电特性变化的作用。感测电极300可包含垂直地分离且彼此电连接的多个感测电极图案310、320及330。举例来说，感测电极300可包含分别形成于上面未形成有加热器图案210、220及230的绝缘层(即，第二绝缘层120、第四绝缘层140及第六绝缘层160)上的第一感测电极图案310、第二感测电极图案320及第三感测电极图案330。另外，第一感测电极图案310、第二感测电极图案320及第三感测电极图案330可经由形成于第三绝缘层130、第四绝缘层140及第五绝缘层150中的每一个上的第三孔130c、140c、150c及160c与第四孔130d、140d、150d及160d而得以连接。第三孔130c、140c、150c及160c及第四孔130d、140d、150d及160d彼此分离，并且也与第一孔120a、130a、140a及150a与第二孔120b、130b、140b及150b分离。换句话说，所述实施例的感测电极300可以多个的方式从平面(即，绝缘层100的顶表面)垂直地形成于与加热器200不同的绝缘层100上。另外，在感测电极300中，第一感测电极图案310经延伸而连接到第二暴露电极520。感测电极300可由例如包含金(gold，Au)、铂(platinum，Pt)、铝(aluminum，Al)、钼(molybdenum，Mo)、银(silver，Ag)、氮化钛(TiN)、钨(tungsten，W)、钉(ruthenium，Ru)或铱(iridium，Ir)的金属材料或金属材料的混合物的导电材料形成。另外，可通过使用用于提高例如铬(chromium，Cr)或钛(Titanium，Ti)等的金属材料与金属材料的结合力的材料而将加热器200及感测电极300实施为双层式。

感测材料400使用电特性是根据所希望感测的材料的量而变化的材料。感测材料400可包含绝缘体与导体的混合材料。举例来说，感测材料400可包含例如Pt、Pd、Ag或Ni等的催化剂被混合到选自SnO₂、ZnO、Fe₂O₃、WO₃及TiO₂当中的任何一种母质(parent material)的材料。此处，感测材料400可埋入第三绝缘层130、第四绝缘层140、第五绝缘层150及第六绝缘层160的预定区(例如，形成于第三绝缘层130、第四绝缘层140、第五绝缘层150及第六绝缘层160的中心部分处的开口131、141、151及161)中。此时，感测材料400经形成以接触通过开口131、141、151及161所暴露的第一感测电极图案310、第二感测电极图案320及第三感测电极图案330。

将参考图2的分解透视图来详细描述根据实施例的气体传感器。

第一绝缘层110包含位于其上的第一加热器图案210、用于向包含第一加热器图案210的加热器200供应外部电力的第一暴露电极510(510a及510b)、用于向感测电极300供应外部电力的第二暴露电极520(520a及520b)以及连接包含第一加热器图案210的加热器200与第一暴露电极510的互连件600(610及620)。可通过在例如第一绝缘层110的中心部分处使用导电材料来形成第一加热器图案210。另外，第一加热器图案210可呈具有预定宽度及间隔的螺旋形式，且第一加热器图案210的宽度及间隔可为均一的。第一暴露电极510(510a及510b)经形成为在预定区处暴露于外部，所述预定区包含在四边形第一绝缘层110的一个方向上彼此邻近的第一拐角及第二拐角。另外，第二暴露电极520(520a及520b)经形成为在预定区处暴露于外部，所述预定区包含上面未形成有第一暴露电极510的第一绝缘层110的第三拐角及第四拐角。换句话说，第一暴露电极510分别形成于包含在第一绝缘层110的一个方向上彼此邻近的第一拐角及第二拐角的预定区处，且第二暴露电极520分别形成于包含在另一方向上邻近于第一拐角及第二拐角且未形成有第一暴露电极510的第三拐角及第四拐角的预定区处。第一互连件610连接到第一加热器图案210的一端以例如在第一绝缘层110的对角线方向上延伸并连接到第一暴露电极510a。可以例如“L”形或倒置“L”形等的各种形式来形成第一互连件610。另外，第二互连件620是独立于第一热图案210而形成且在一个方向上从第一暴露电极510b而延伸。

第二绝缘层120包含位于其上的第一感测电极图案310、用于从外部向加热器200供电的第一暴露电极510(510c及510d)、连接到第一感测电极图案310并从外部向感测电极300供电的第二暴露电极520(520c、520d)以及连接到加热器200并具有埋入其中的导电材料的第一孔120a及120b。第一感测电极图案310形成于第二绝缘层120的预定区上以与形成于第一绝缘层110上的第一热图案210的至少一部分重叠。举例来说，第一感测电极图案310形成于第二绝缘层120的中心部分上。另外，第一感测电极图案310经形成以使得具有预定宽度的两个电极在第二绝缘层120的中心部分上彼此分离。另外，彼此分离预定间隔的两个电极在第二绝缘层120的对角线方向上延伸以分别连接到第二暴露电极520。换句话说，第一感测电极图案310经形成以与具有预定宽度的第二绝缘层120的中心部分分离预定间隔且在对角线方向上从那里延伸。另外，形成于第二绝缘层120上的第二暴露电极520与形成于第一绝缘层110上的第二暴露电极是形成于相同区上。因此，分别形成于第一绝缘层110及第二绝缘层120上的暴露电极520经形成而被重叠。换句话说，第一暴露电极510形成于未形成有第二暴露电极520的第二绝缘层120的两个拐角部分上。形成于第二绝缘层120上的第一暴露电极510经形成以与形成于第一绝缘层110上的第一暴露电极510重叠。另外，第一孔120a形成于与形成于第一绝缘层110上的第一加热器图案210的区对应的区中。举例来说，第二孔120b形成于与第一加热器图案210的另一端(即，第一热图案210的与连接到第二互连件620的其一端分离的另一端)对应的区中。另外，第一孔120a形成于与形成于第一绝缘层110上的第二互连件620的一端对应的区中。换句话说，第二互连件620的一端连接到第一暴露电极510且第一孔120a形成于与其另一端对应的区中。

开口131形成于第三绝缘层130的中心部分中，且第二加热器图案220形成于开口131周围以包围开口131。开口131以例如圆形形式而形成于例如第三绝缘层130的中心部分中且填充有感测材料400。另外，第二加热器图案220经形成以与开口131分离预定间隔且以例如圆形形式包围开口131。此时，第二加热器图案220可经形成以使得其一端与另一端彼此分离预定间隔。可以例如四边形、三角形及椭圆形等的各种形式来形成开口131，且可以包含开口131的形式的各种形式来形成第二加热器图案220以与开口131分离预定间隔。另外，第一孔130a及第二孔130b分别形成于第三绝缘层130的预定区中，所述预定区与形成于第二绝缘层120上的第一孔120a及第二孔120b对应。此处，第二加热器图案220的一端可延伸到第二孔130b。换句话说，第三孔130c及第四孔130d可形成于第三绝缘层130的预定区中。第三孔130c及第四孔130d可经形成以暴露第一感测电极图案310的预定区，所述第一感测电极图案延伸到形成于第二绝缘层120上的第二暴露电极520。

开口141形成于第四绝缘层140的中心部分中，且第二感测电极图案320形成于开口141周围以包围开口141。开口141例如以圆形形式而形成于例如第四绝缘层140的中心部分中且填充有感测材料400。另外，开口141可经形成以与形成于第三绝缘层130上的开口131具有相同尺寸及形式。然而，可以与开口131不同的方式形成开口141且也可形成小于或大于开口131的开口141。第二加热器图案320经形成以与开口141分离预定间隔且以例如圆形形式包围开口141。此时，第二感测电极图案320经形成以使得其一端与另一端接触。可以例如四边形、三角形及椭圆形等的各种形式来形成开口141，且可以包含开口141的形式的各种形式来形成第二加热器图案320以与开口141分离预定间隔。另外，第一孔140a及第二孔140b分别形成于第四绝缘层140的预定区中，所述预定区与形成于第三绝缘层130中的第一孔130a及第二孔130b对应。此外，第三孔140c及第四孔140d形成于第四绝缘层140的预定区中。第三孔140a及第四孔140d可与形成于第三绝缘层130中的第三孔130a及第四孔130d而形成于相同区中。另外，第二感测电极图案320可从预定区延伸到第三孔130c及第四孔130d。换句话说，第二感测电极图案320是以近似圆形形式而形成且还可包含从预定区延伸到第三孔130c及第四孔130d的延伸区。

开口151形成于第五绝缘层150的中心部分中，且第三加热器图案230形成于开口151周围以包围开口151。开口151例如以圆形形式而形成于例如第五绝缘层150的中心部分中且填充有感测材料400。另外，第三加热器图案230经形成以与开口151分离预定间隔且以例如圆形形式包围开口151。此时，第三加热器图案230可经形成以使得其一端与另一端彼此分离预定间隔。可以例如四边形、三角形及椭圆形等的各种形式来形成开口151，且可以包含开口151的形式的各种形式来形成第三加热器图案230以与开口151分离预定间隔。另外，开口151可经形成为大于分别形成于第三绝缘层130及第四绝缘层140中的开口131及141。换句话说，开口151可经形成以使得暴露形成于第四绝缘层140上的第二感测电极图案320的至少一部分。换句话说，第一孔150a及第二孔150b分别形成于第五绝缘层150的预定区中，所述预定区与分别形成于第二绝缘层120、第三绝缘层130及第四绝缘层140中的第一孔120a、130a及140a与第二孔120b、130b及140b对应。另外，第三加热器图案230的一端可延伸到第一孔150a且其另一端可延伸到第二孔150b。此外，第三孔150c及第四孔150d可形成于第五绝缘层150的预定区中。第三孔150c及第四孔150d形成于与形成于第三绝缘层130及第四绝缘层140中的第三孔130a及140a与第四孔130b及140b对应的区中。

开口161形成于第六绝缘层160的中心部分中，且第三感测电极图案330形成于开口161周围以包围开口161。开口161例如以圆形形式而形成于例如第六绝缘层160的中心部分中且填充有感测材料400。另外，开口161可经形成以与形成于第五绝缘层150上的开口151具有相同尺寸及形式。然而，可以与开口151不同的方式形成开口161且也可形成小于或大于开口151的开口161。然而，开口151是以不暴露第五绝缘层150的第三热图案230的尺寸来形成的。第三感测电极图案330经形成以与开口161分离预定间隔且以例如圆形形式包围开口161。此时，第三感测电极图案330经形成以使得其一端与另一端接触。可以例如四边形、三角形及椭圆形等的各种形式来形成开口161，且可以包含开口161的形式的各种形式来形成第三感测电极图案330以与开口161分离预定间隔。另外，第三孔160c及第四孔160d可形成于绝缘层160的预定区中。第三孔160c及第四孔160d可与形成于第五绝缘层150中的第三孔150c及第四孔150d而形成于相同区中。另外，第三感测电极图案330可从预定区延伸到第三孔160c及第四孔160d。换句话说，第三感测电极图案330还可包含从预定区延伸到第三孔160c及第四孔160d的延伸区。

如上文所描述，在根据实施例的气体传感器中，多个陶瓷绝缘层110到160被堆叠，形成具有以下特征的加热器200：多个加热器图案210、220及230在垂直方向上在绝缘层100中被电连接，且形成具有以下特征的感测电极300：多个感测电极图案310、320及330在绝缘层100中与加热器图案210、220及230垂直地隔绝且多个感测电极图案310、320及330被电连接。换句话说，多个加热器图案210、220及230与感测电极图案310、320、330经形成为在多个堆叠式绝缘层100中隔绝，且加热器图案210、220及230安置于感测电极图案310、320及330的底部分上。另外，开口131、141、151及161经形成以分别将感测电极图案310、320及330暴露于多个绝缘层100的预定区上，且埋入有感测材料400。因此，加热器200及感测电极300形成于垂直方向上且得以实施呈具有埋入其中的感测材料400的3维结构的气体传感器。

在实施例中，由于感测材料400被埋入多个堆叠式绝缘层100中，所以感测材料未脱附。另外，由于感测材料400接触多个感测电极图案310、320及330，所以可通过增加感测电极300与感测材料400的接触面积来改善结合力，且可改善回应及灵敏度。另外，可通过经由将暴露电极形成为暴露至多个平坦绝缘层110及160且焊接所述暴露电极而使用无导线结合件的表面安装来安装气体传感器。

图3是根据示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图，且图4是分解透视图。

参考图3及图4，根据实施例的气体传感器还包含顶盖700。换句话说，所述气体传感器包含：多个绝缘层100(110到160)；形成于至少两个所选绝缘层100上的加热器200；感测电极300，其形成于上面未形成有加热器200的至少两个所选绝缘层100中；感测材料400，其安置于至少一个绝缘层100中以接触感测电极300；以及顶盖700，其形成于绝缘层160上以覆盖感测材料400。

顶盖700可经安置以便使感测材料400不暴露于外部。可通过使用具有预定厚度的多个板710到750来形成顶盖700。可用与多个绝缘层110到160相同的材料及以与多个绝缘层110到160相同的厚度来制造多个板710到750。然而，可将多个板710到750制造成比多个绝缘层110到160更薄或更厚。可通过使用金属或塑胶来制造顶盖700，且将顶盖700结合到基板100。另外，多个开口711、721、731及741形成于例如至少两个所选板(例如，第一板710到第四板740)中的中心部分中。开口711、721、731及741可以不同尺寸而形成，且可经形成为从底面开口711朝顶面开口741而逐渐更大。此时，底面开口711可大于形成于最上面绝缘层160中的开口161。换句话说，开口711、721、731及741可大于例如感测材料400的暴露区。可以相同尺寸及形式来形成开口711、721、731及741。另外，网状物可形成于最上面板750中。可以小尺寸来形成网状物751而不允许外来材料自其穿透(即使是气体移动穿过网状物751)。此时，其中形成有网状物751的区的直径可小于或等于形成于其下面的开口741的直径。这样地，通过在多个板710到740中形成开口711、721、731及741，预定空间被安置于顶盖700中且因此经由网状物751流入到顶盖700中的气体接触感测材料400的时间变得更长，借此改善回应及灵敏度。

图5是根据示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图，且图6是部分分解透视图。

参考图5及图6，根据实施例的气体传感器还包含散热片800。换句话说，所述气体传感器包含：多个绝缘层100(110到160)；形成于至少两个所选绝缘层100上的加热器200；形成于上面未形成有加热器200的至少两个所选绝缘层100上的感测电极300；感测材料400，其安置于至少一个绝缘层100中以接触感测电极300；以及形成于绝缘层110的底部分上的散热片800。

散热片800可安置于绝缘层110的底部分处以释放由加热器200产生的热量。可通过使用具有预定厚度的多个板810到850来形成散热片800。可用与多个绝缘层110到160相同的材料及以与多个绝缘层110到160相同的厚度来制造多个板810到850。然而，可将多个板810到850制造成比多个绝缘层110到160更薄或更厚。另外，开口860(811、821、831、841及851)形成于(例如)多个板810到850的中心部分中。所述开口(811、821、831、841及851)可以相同尺寸及形式而形成，且可经形成为大于例如第一加热器图案210。另外，外部电极图案530可分别形成于多个板810到850的拐角处。外部电极图案530可经形成以暴露于外部从而与第一暴露电极510及第二暴露电极520焊接。

图7是根据示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图。

参考图7，根据实施例的气体传感器还包含散热片800及底盖900。换句话说，所述气体传感器包含：多个绝缘层100(110到160)；形成于至少两个所选绝缘层100上的加热器200；形成于上面未形成有加热器200的至少两个所选绝缘层100上的感测电极300；感测材料400，其安置于至少一个绝缘层100中以接触感测电极300；散热片800，其安置于绝缘层110的底部分中以释放由加热器200产生的热量；以及底盖900，其安置于散热片800的底表面上以覆盖散热片800的开口860。换句话说，当通过使用散热片800来释放从加热器200产生的热时，可能需要更多电源及时间来加热气体传感器。因此，可通过经由使用散热片800来释放气体传感器的热量但经由使用底盖900来限制散热片800中的热量而将热损耗减到最少。

图8是根据另一示范性实施例的气体传感器的合并式横截面图。

参考图8，根据实施例的气体传感器还包含安置于顶部分上的顶盖700及安置于底部分上的散热片800。换句话说，所述气体传感器包含：多个绝缘层100(110到160)、形成于至少两个所选100上的加热器200；形成于上面未形成有加热器200的至少两个所选绝缘层100中的感测电极300；感测材料400，其安置于至少一个绝缘层100中以接触感测电极300；顶盖700，其形成于绝缘层160上以覆盖感测材料400；以及安置于绝缘层110的底部分处的散热片800。换句话说，可通过将关于图3及图4所描述的实施例与关于图5及图6所描述的实施例合并来实施所述实施例。关于图7所描述的底盖900还可安置于散热片800的底部分上。因此，归因于顶盖700的形成，由于流入到顶盖700中的气体接触感测材料400所花费的时间变得更长，所以可改善反应性及灵敏度。另外，散热片800的形成实现了得以释放从气体传感器产生的热量。

此外，在所述实施例中，描述了加热器200及感测电极300分别包含三个热图案210、220及230以及三个感测电极310、320及330的情况。然而，加热器200及感测电极300可分别包含至少两个加热器图案及感测电极图案。举例来说，可包含垂直地堆叠的6个加热器图案及6个感测电极图案。另外，加热器图案的数目可小于感测电极图案的数目。举例来说，加热器200可仅包含形成于第一绝缘层110上的加热器图案210或可每隔至少两个感测电极图案来安置一个加热器图案。另外，对于感测电极300来说，多个感测电极图案形成于不同层上且形成于每一层上的感测电极图案可接收(+)及(-)电力。换句话说，感测电极图案分别形成于4个绝缘层上，每一奇数层上的感测电极图案可接收(+)电力且每一偶数层上的感测电极图案可接收(-)电力。另外，多个感测电极图案310、320及330可包含至少一个切口部分。换句话说，和第一感测电极图案310一样，电极可经分离以感测气体，且在第二感测电极图案320及第三感测电极图案330中，至少一个切口部分经形成以预备被分离预定间隔的至少两个部分且因此可安置多个气体感测区。

另外，在所述实施例中，多个加热器200及感测电极300被垂直地分离，且感测材料400被埋入绝缘层100中以实施一个单元气体传感器。然而，根据实施例的气体传感器可在水平方向上以多个的方式包含多个此类单元气体传感器。换句话说，可如图9中所说明在水平方向上以多个的方式布置其中加热器200、感测电极300及感测材料400形成于垂直方向上的单元气体传感器以实施气体传感器。此时，加热多个单元气体传感器的加热器200可在不同温度下被加热且多种感测材料400也可由多种不同材料形成。因此，可通过经由将多个单元气体传感器安置于单一封装中而使用一个气体传感器来感测多种不同气体。此时，也可将根据实施例所描述的顶盖、散热片及底盖应用到包含多个单元气体传感器的气体传感器。

此外，对于根据图9中所说明的实施例的气体传感器来说，由于多个加热器200是在不同温度下加热，所以可获得直到多个加热器200在所设定的温度下加热为止的预定时间。换句话说，稳定化时间对于使多个加热器200稳定来说可为必需的。举例来说，预定时间对于将多个加热器200加热到高达近似200℃、300℃、400℃及500℃来说是必需的，且随着加热温度越高，稳定化时间变得更长。换句话说，即使第一加热器210被加热到高达近似200℃并稳定，仍更需要一段时间直到第四加热器240被加热到高达近似500℃并稳定为止。还可安置基底加热器(未说明)以减少多个加热器200的加热时间。基底加热器可安置于第一绝缘层110的底面上。换句话说，当基底加热器800被加热到高达例如近似100℃时，由于多个加热器200可被加热到高达所设定的温度(例如，近似100℃、200℃、300℃及400℃)，所以可减少加热时间。

在根据实施例的传感器中，加热器及感测电极经形成为彼此隔绝，在所述加热器中，多个加热器图案在垂直方向上在多个绝缘层中被电连接，且在所述感测电极中，多个感测电极图案被电连接，且感测材料经埋入以接触多个绝缘层中的感测电极图案。因此，得以实施具有3维结构的传感器，在所述3维结构中，加热器及感测电极形成于垂直方向上且感测材料被埋入其中。另外，还可安置其中具有多个开口及网状物且形成于绝缘层的顶部分上的顶盖，且散热片还可安置于绝缘层的底部分上。

根据实施例，感测材料被埋入绝缘层中以防止感测材料脱附且因此改善传感器的抗震性。

另外，感测材料接触多个感测电极图案以增加感测材料与感测电极的接触面积且改善传感器的回应及灵敏度。

另外，暴露电极经形成为在多个平坦绝缘层上暴露于外部且所述暴露电极经焊接以实现无导线结合件的表面安装及大批量生产。

此外，还可安置散热片以改善热效率。

尽管已参考特定实施例描述了传感器，但其不限于此。因此，本领域技术人员将容易理解，在不脱离通过所附权利要求定义的本发明的精神及范围的情况下，可以对其进行各种修改及变化。

Claims

1.一种传感器，包括：

绝缘层；

至少两个加热器图案，其在一个方向上在所述绝缘层中分离且彼此电连接；

与所述加热器图案隔绝的至少两个感测电极图案，其在所述一个方向上在所述绝缘层中分离且彼此电连接；以及

感测材料，所述感测材料的至少一部分埋入所述绝缘层中以接触所述感测电极图案。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述绝缘层包括多个堆叠式陶瓷板。

3.根据权利要求2所述的传感器，还包括第一暴露电极及第二暴露电极，所述第一暴露电极及所述第二暴露电极经形成为在所述绝缘层中的预定区处暴露于外部且经配置以向所述加热器及所述感测电极中的每一个供电。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述至少两个加热器图案分别形成于至少两个陶瓷板的项部分上且经由具有埋入其中的导电材料的孔而得以连接。

5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述至少两个感测电极图案分别形成于至少两个陶瓷板上且经由具有埋入其中的导电材料的孔而得以连接。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述至少两个感测电极图案包括彼此分离的施加正电力的感测电极图案及施加负电力的感测电极图案。

7.根据权利要求5所述的传感器，其中所述感测电极图案包括至少一个切口部分。

8.根据权利要求5所述的传感器，其中所述热图案及所述感测电极图案形成于不同陶瓷板上以在所述陶瓷板的堆叠方向上交替地安置。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中所述感测电极图案经形成以具有从底面朝项面而逐渐更宽的直径。

10.根据权利要求9所述的传感器，其中开口形成于所述至少两个陶瓷板中的所述加热器图案及所述感测电极图案的内部中且埋入有所述导电材料。

11.根据权利要求10所述的传感器，其中所述开口经形成以暴露在其下的所述感测电极图案。

12.根据权利要求1所述的传感器，还包括安置于所述绝缘层的顶部分上以覆盖所述感测材料的顶盖，

其中所述项盖由至少两个堆叠式陶瓷板或金属或塑胶形成，且包括至少一个开口或网状物。

13.根据权利要求12所述的传感器，其中所述项盖的所述开口大于所述绝缘层的所述开口。

14.根据权利要求3或12所述的传感器，还包括安置于所述绝缘层的底部分上的散热片，

其中所述散热片由至少两个堆叠式陶瓷板形成，且所述至少一个陶瓷板包括开口。

15.根据权利要求14所述的传感器，还包括形成于所述散热片的预定区上的第三暴露电极，所述预定区与所述第一暴露电极及所述第二暴露电极对应。

16.根据权利要求14所述的传感器，还包括安置于所述散热片的底部分上的底盖。

17.一种传感器，包括：多个单元传感器，所述多个单元传感器各自包括在垂直方向上形成于绝缘层中的加热器、感测电极及感测材料以感测至少一种气体，其中所述加热器、所述感测电极及所述感测材料以多个的方式安置于水平方向上且感测多个不同个体，

其中所述加热器在所述垂直方向上在所述绝缘层中被分离且彼此电连接，所述感测电极与所述加热器隔绝且在所述绝缘层中垂直地分离以彼此电连接，且所述感测材料的至少一部分埋入所述绝缘层中以接触所述感测电极。

18.根据权利要求17所述的传感器，其中布置于所述水平方向上的所述多个加热器在至少两种温度下加热。

19.根据权利要求18所述的传感器，其中所述多个感测电极分别包括至少一个切口部分。

20.根据权利要求19所述的传感器，其中所述多种感测材料由至少两种材料形成。

21.根据权利要求17所述的传感器，还包括：

项盖，其安置于所述绝缘层的项部分上以覆盖所述感测材料；

散热片，其安置于所述绝缘层的底部分上；以及

底盖，其安置于所述散热片的底部分上。