나노 입자를 이용한 PCB 기반 후막 가스 센서

Thick Film Gas Sensor Based on PCB by Using Nano Particles

간단한 PCB 공정을 기반으로 하여 저가형의 후막 가스 센서 모듈을 제안하고자 한다. 제안된 센서 모듈은 NO₂/H₂ 가스 센서와 습도센서, 그리고 히터를 포함한다. NO₂/H₂ 가스와 상대 습도 센서들은 각각 SNO₂와 BaTiO₃ 나노 입자들을 PCB 기판에서의 IDT(interdigital Transducer)에 프린팅 함으로써 제작되었다. 처음에 1% H₂ 가스를 센서 쳄버에 공급하고 4분 후 H₂가스 공급을 멈추고 공기를 주입시켰으며, 이러한 동작을 반복적으로 수행하였다. 마찬가지로 NO₂로 감지하도록 같은 동작을 실행하였다. H₂ 가스에 대한 결과는 도전성의 증가로 인하여 0.8V에서 3.5V로 증가함을 볼 수 있었으며, H₂ 가스를 주입한후의 반응 시간은 65초였다. NO₂ 가스의 경우는 도전성이 감소함으로써 2.7 V의 전압강하가 일어 났으며, 반응시간은 3초였다.

This paper presented a low-cost thick film gas sensor module, which was based on simple PCB (Printed Circuit Board) process. The proposed sensor module included a NO₂/H₂ gas sensor, a relative humidity sensor, and a heating element. The NO₂/H₂ gas and relative humidity sensors were realized by screen-printing SNO₂,BaTiO₃ nano-powders on IDTS (Interdigital Transducer) of a PCB substrate, respectively. At first 1% H₂ gas flowed into the sensor chamber. After 4 min, air filled the chamber while H₂ gas flow stopped. This experiment was performed repeatedly. The Identical procedure was used for the NO₂ detection. The result for sensing H₂ gas showed the increase of voltage from 0.8V to 3.5V due to the conductance increase and its reaction response time by hydrogen flow was 65 sec. NO₂ sensing results showed 2.7 V voltage drop due to the conductance decrease and its response time was 3 sec through a voltage monitoring.