气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统制造方法及图纸

提供一种气体感测装置、包括其的电子装置和气体感测系统，该气体感测系统包括驱动电路芯片以及位于驱动电路芯片上的气体传感器、温度传感器和湿度传感器。气体感测系统基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来补偿气体感测结果，并生成气体感测信号。气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜被配置为感测第一气体并位于第一谐振器上以暴露于外部。温度传感器包括第二谐振器和位于第二谐振器上方以不将第二谐振器暴露于外部的封装层，并且湿度传感器包括第三谐振器。

Gas sensing device, including its electronic device and gas sensing system

【技术实现步骤摘要】
气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统本申请要求于2018年10月29日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0130241号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
专利技术构思的示例实施例涉及一种气体感测装置、电子装置和/或气体感测系统。例如，至少一些示例实施例涉及谐振型气体感测装置、包括谐振型气体感测装置的电子装置和/或气体感测系统。
技术介绍
气体感测装置可以包括具有谐振器的气体传感器，且谐振器可以实施为例如膜体声波谐振器(FBAR)。FBAR可以是其中下电极、压电层和上电极顺序堆叠的谐振器。FBAR可以基于这样的原理：当将电能施加到下电极和上电极时，由于压电效应而产生声波，因此在下电极、压电层和上电极堆叠所沿的方向上发生谐振。气体传感器还可以包括感测膜，例如用其涂覆FBAR的聚合物。FBAR的谐振频率会根据吸附在感测膜上的气体分子而改变。然而，FBAR的谐振频率会受到环境因素(诸如温度和湿度)的影响。例如，FBAR的谐振频率会随着温度的升高而减小，并且会随着湿度的增加而增大。
技术实现思路
专利技术构思的示例实施例提供了一种气体感测装置、包括该气体感测装置的电子装置和/或气体感测系统，通过该气体感测装置，在气体传感器的气体感测结果中补偿环境因素的影响，以改善气体感测精度。根据专利技术构思的示例实施例，气体感测系统包括：驱动电路芯片；气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上，使得第一感测膜暴露于气体感测系统的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上方，使得第二谐振器不暴露于气体感测系统的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果，其中气体感测系统被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果以生成气体感测信号。根据专利技术构思的另一示例实施例，气体感测装置包括：驱动电路芯片，被配置为基于第二感测结果调整第一感测结果，以生成至少第一气体感测信号；第一传感器，位于驱动电路芯片上，第一传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生第一感测结果；以及第二传感器，位于驱动电路芯片上，第二传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器的顶部上，使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，第二传感器被配置为产生第二感测结果。根据专利技术构思的另一示例实施例，电子装置可以被配置为生成气体感测信号。电子装置可以包括：应用处理器；以及气体感测装置，电连接到应用处理器，气体感测装置包括:驱动电路芯片；气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和位于第一谐振器上的第一感测膜，使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和位于第二谐振器上的封装层，使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，专利技术构思的示例实施例将被更清楚地理解，在附图中：图1是根据示例实施例的气体感测装置的框图；图2是根据示例实施例的气体感测装置的框图；图3A是图2的气体传感器的示例的剖视图；图3B是图2的温度传感器的示例的剖视图；图4是示出图3A的气体传感器的谐振频率的变化的曲线图；图5是根据示例实施例的气体感测装置的平面图；图6是根据示例实施例的气体感测装置的剖视图；图7是根据示例实施例的气体感测装置的透视图；图8A是图6的气体传感器芯片的剖视图；图8B是图6的温度传感器芯片的剖视图；图9是根据示例实施例的气体感测装置的框图；图10是根据示例实施例的气体感测装置的框图；图11是根据示例实施例的例气体感测装置的框图；图12是根据示例实施例的图11的气体感测装置的实施的示例的图；图13是根据示例实施例沿图12的线XIII-XIII’截取的剖视图；图14是根据示例实施例的图11的气体感测装置的实施的示例的图；图15是根据示例实施例沿图14的线XV-XV’截取的剖视图；图16是根据示例实施例示出在气体感测装置中通过补偿环境因素而获得的结果的曲线图；图17A至图17C是根据示例实施例的电子装置的示例的框图；图18是根据示例实施例的气体感测系统的框图；以及图19是根据示例实施例的气体感测系统的气体感测方法的流程图。具体实施方式图1是根据示例实施例的气体感测装置10的框图。参照图1，气体感测装置10可以包括气体传感器GS、环境传感器ES和驱动电路DC。气体感测装置10可以感测并测量气味或气体，并且因此可以被称为“电子嗅觉系统(electronicnosesystem，也被称为电子鼻系统)”。在示例实施例中，气体传感器GS、环境传感器ES和驱动电路DC中的每个可以实现为半导体芯片，因此，气体感测装置10可以实现为半导体封装件。气体传感器GS可以感测空气中的气体并输出第一感测结果OUT1。环境传感器ES可以感测例如环境因素，诸如温度、湿度、大气压力和/或光，并输出第二感测结果OUT2。驱动电路DC可以接收第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2，基于第二感测结果OUT2补偿第一感测结果OUT1，并生成气体感测信号GSS。具体地，假设第一感测结果OUT1的频率变化为ΔfOUT1，并且第二感测结果OUT2的频率变化为ΔfOUT2，则气体感测信号GSS的频率变化ΔfGSS可以对应于第一感测结果OUT1的频率变化ΔfOUT1与第二感测结果OUT2的频率变化ΔfOUT2之间的差(即，ΔfGSS＝ΔfOUT1–ΔfOUT2)。因此，可以从作为气体传感器GS的输出的第一感测结果OUT1去除周围环境的影响，从而可以改善气体感测装置10的感测精度。在示例实施例中，气体感测信号GSS可以如等式1中所示：f(气体)＝f(测量)–f(环境)等式1其中，f(测量)可以包括第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2，第一感测结果OUT1是实际传感器的输出(即，气体传感器GS的输出)，第二感测结果OUT2是环境传感器ES的输出。这里，f(环境)可以从实验室中测量的模型等式推得。因此，f(环境)可以被称为f(环境_计算)。在示例实施例中，f(环境_计算)可以如等式2中所示：f(环境_计算)＝A×fT+B×fH+C×f本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体感测系统，所述气体感测系统包括：/n驱动电路芯片；/n气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测系统的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；/n温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上方使得第二谐振器不暴露于气体感测系统的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及/n湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果，其中，/n气体感测系统被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果以生成气体感测信号。/n

【技术特征摘要】
20181029 KR 10-2018-01302411.一种气体感测系统，所述气体感测系统包括：
驱动电路芯片；
气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测系统的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；
温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上方使得第二谐振器不暴露于气体感测系统的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及
湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果，其中，
气体感测系统被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果以生成气体感测信号。


2.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，驱动电路芯片包括：
校准电路，被配置为通过基于温度传感器的温度感测结果和湿度传感器的湿度感测结果中的所述至少一个调整气体传感器的气体感测结果来生成气体感测信号。


3.根据权利要求2所述的气体感测系统，其中，校准电路被配置为：
通过从由气体感测结果引起的第一频率变化减去由温度感测结果引起的第二频率变化和由湿度感测结果引起的第三频率变化中的至少一个来产生频率变化，以及
基于所述产生的频率变化生成气体感测信号。


4.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
应用处理器，被配置为，
接收来自气体传感器的第一感测信号，
接收来自温度传感器的第二感测信号，
接收来自湿度传感器的第三感测信号，并且
基于第二感测信号和第三感测信号中的至少一个来调整第一感测信号，以生成气体感测信号。


5.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
云服务器，被配置为，
接收来自气体传感器的第一感测信号，
接收来自温度传感器的第二感测信号，
接收来自湿度传感器的第三感测信号，并且
基于第二感测信号和第三感测信号中的至少一个来调整第一感测信号，以生成气体感测信号。


6.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，气体传感器、温度传感器和湿度传感器被实现为单独的传感器芯片。


7.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器中的每个包括膜体声波谐振器。


8.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，在温度传感器中，封装层封装第二谐振器，使得空气腔位于第二谐振器与封装层之间，并且第二谐振器包括:
下电极；
压电层，位于下电极上；以及
上电极，位于压电层上。


9.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
(i)位于驱动电路芯片上的包括第四谐振器的压力传感器和(ii)位于驱动电路芯片上的包括第五谐振器的光学传感器中的至少一个，压力传感器被配置为感测压力以产生压力感测结果，光学传感器被配置为感测光以产生光学感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于压力感测结果和光学感测结果中的至少一个来调整气体感测结果，以生成气体感测信号。


10.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
漂移补偿传感器，位于驱动电路芯片上，漂移补偿传感器包括第六谐振器，第六谐振器上未涂覆感测膜，漂移补偿传感器被配置为产生漂移感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于漂移感测结果来调整气体感测结果以生成气体感测信号。


11.一种气体感测装置，所述气体感测装置包括：
驱动电路芯片，被配置为基于第二感测结果调整第一感测结果，以生成至少第一气体感测信号；
第一传感器，位于驱动电路芯片上，第一传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生第一感测结果；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：李始勋，李旼哲，朴光暋，朴晸浩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR