KR100929025B1 - Plasma contact-fired hydrogen and combustible gas sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 기판을 적용한 접촉연소식 가연성 가스 센서로서, 기존의 접촉연소식 가스센서 형태인 비드형 접촉연소식 가스센서와는 달리 평판형 알루미나 기판을 아주 작게 하기위해 다이싱 기술공정을 사용하고 그 위에 패턴이 설계된 금속마스크를 이용하여 백금 히터선을 박막 증착법으로 형성한 뒤 백금족 촉매 PdCl2, PtCl2 및 알루미나 분말 혼합물로 구성된 검지물질을 도포법을 이용하여 윗면과 아랫면 한 번에 모두 코팅하여 저렴한 비용으로 대량 생산하면서도 센서로서의 기능이 우수한 접촉연소식 가연성 가스 센서를 제공하고 있다. The present invention relates to a contact combustion combustible gas sensor using a micro substrate, and unlike a conventional bead type contact combustion gas sensor in the form of a conventional contact combustion gas sensor, a dicing technology process is used to make a plate- A platinum heater wire was formed by a thin film deposition method using a metal mask on which a pattern was designed, and then an insulator composed of a mixture of platinum group metals PdCl 2 , PtCl 2 and alumina powder was coated on both upper and lower surfaces by a coating method A contact-combustion type combustible gas sensor which is mass-produced at a low cost and excellent in its function as a sensor.

수소가스센서, 백금 히터, 평판형 알루미나 기판 Hydrogen gas sensor, platinum heater, flat plate type alumina substrate

Description

평판형 접촉연소식 수소 및 가연성 가스센서 및 그 제조방법{Plate type catalytic combustion sensor and its fabrication method for hydrogen and combustible gas}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a planar contact-fired hydrogen sensor and a combustible gas sensor,

본 발명은 수소, 메탄, 프로판 가스 등 가연성의 가스 누설 탐지기에 사용되는 접촉연소식 가스센서에 관한 것으로, 특히 다양한 분야에서 많이 사용되고 있는 LNG가스, LPG 가스 및 청정에너지로 관심을 받고 있는 수소가스 등의 누출을 단 시간 내에 정확히 감지할 수 있도록 초소형이면서 대량생산이 가능한 기술로, 양면이 촉매반응하도록 백금히터를 형성한 알루미나 평판형 지지체에 검지물질을 일체화로 도포한 접촉연소식 가스센서에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact-type gas sensor for use in a combustible gas leak detector such as hydrogen, methane, propane gas, and the like. More particularly, the present invention relates to an LNG gas, an LPG gas, To a contact combustion gas sensor in which detection materials are integrally applied to an alumina flat plate-like support on which a platinum heater is formed so that both sides thereof are catalyzed to each other so that they can be accurately detected within a short time .

일반적으로 사용하는 접촉연소식 가스센서는 백금 코일에 알루미나 페이스트를 도포하여 지지체를 형성하고, 그 위에 촉매층을 형성하여 감지소자를 만든다.A commonly used contact-gaseous gas sensor is formed by applying alumina paste to a platinum coil to form a support, and forming a catalyst layer thereon to form a sensing element.

구체적으로 보면, 약 7회 정도 감은 소형 백금코일에 알루미나 페이스트를 도포해서 지지체를 원형으로 만든 후, 건조와 열처리로 단단하게 형성한다. 여기에 외피층을 알루미나 혹은 티타니아 등의 복합금속산화물에 백금이나 팔라듐 촉매를 분산하여 담지한 촉매층을 둥글게 바르고, 전기를 통해서 약 600℃정도로 열처리하는 방법이다.Specifically, alumina paste is applied to a small platinum coil wound about 7 times to form a circular support, which is then hardened by drying and heat treatment. A catalyst layer on which a platinum or palladium catalyst is dispersed and supported on a composite metal oxide such as alumina or titania is rounded and an electric furnace is heat-treated at about 600 ° C.

한편, 실리콘 기판위에 이산화 실리콘층을 형성하고 혹은 그 위에 알루미나 박막을 형성한 후, 지그제그형 백금 히터를 형성하고 그위에 검지촉매층을 평면으로 한층을 형성하여 접촉연소식을 완성하는 경우도 있다.On the other hand, there is a case where a silicon dioxide layer is formed on a silicon substrate or an alumina thin film is formed thereon, then a zigzag platinum heater is formed, and a layer of the detection catalyst layer is formed thereon in a plane to complete the contact combustion.

위의 처음 방법으로 제조된 센서는 코일의 감기, 절단, 융착과 알루미나 페이스트의 도포 등이 완전 개개씩 수작업으로 이루어지므로 대량생산이 어렵다. 특성면에서는 반응속도가 20초 이상으로 느리고, 최저 측정범위가 약 0.1%정도로 감도가 둔하다는 단점을 가지고 있다. The sensor manufactured by the above first method is difficult to mass-produce because the coils are wound, cut, fused and coated with alumina paste by hand, one by one. In terms of characteristics, the reaction rate is slower than 20 seconds, and the lowest measurement range is about 0.1%, which is disadvantageous in that the sensitivity is dull.

두 번째 방법은 실리콘 웨이프를 사용하는 반도체 공정으로 이루어지므로 대량생산은 가능하나 공정이 복잡하며, 고가의 장비가 필요로 한다. 그러나 평판으로 된 센서의 한쪽면만이 촉매반응을 하므로 역시 반응속도가 느리며, 감도가 약해서 저농도 측정이 불가능하다.The second method is a semiconductor process using a silicon wafer, so mass production is possible, but the process is complicated and requires expensive equipment. However, since only one side of the flat plate sensor reacts with the catalyst, the reaction rate is slow, and sensitivity is low, so that low concentration measurement is impossible.

본 발명은 종래의 구형 알루미나 지지체 대신 기존의 아주 얇은 알루미나 기판을 아주 작게 절단하여 사용함으로 대량생산공정이 수월하고, 초소형으로 가능하며, 또한, 백금히터를 박막증착기술로 형성하므로 균일하고 대량생산이 가능하고 소형제작이 가능한 기술에 관한 것이다.The present invention is based on the fact that instead of the conventional spherical alumina support, a very thin alumina substrate is cut to a small size so that a mass production process is easy and a miniaturization is possible. Moreover, since a platinum heater is formed by a thin film deposition technique, And a technique capable of being manufactured in a small size.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 접촉연소식 수소센서의 알루미나 지지체를 평판형 얇은 기판으로 바꾸면서 백금히터를 증착방법으로 만들고, 다이싱 기술을 적용해서 초소형 센서 지제체를 제작하므로 접촉연소식 수소가스 센서의 감지속도 및 감도를 향상시키고, 대량생산과 가격저렴화를 달성하는데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a micro sensor article by making a platinum heater as a deposition method while changing an alumina support of a contact-type hydrogen sensor into a thin plate substrate, Improve detection speed and sensitivity of hydrogen gas sensor, and achieve mass production and cost reduction.

본 발명의 또 다른 목적은 증착에 의해서 센서 기판을 소형화 하여 낮은 제조 단가 및 간단한 공정에 의해서 대량생산이 가능토록하고, 우수한 수소/가연성 가스 감지 성능을 제공할 수 있는 마이크로 평판기판의 양면 검지층을 일체화한 접촉연소식 센서의 제조방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a double-sided detection layer of a micro flat panel substrate capable of mass production of a sensor substrate by deposition, low manufacturing cost and simple process, and excellent hydrogen / And to provide a manufacturing method of an integrated contact combustion sensor.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하고자 알루미나 지지체를 평판형 기판으로 하고, 한 기판을 수천 개의 개별 지지체 기판이 되도록 사전에 다이싱을 하여 두고, 백금히터전극을 진공증착으로 형성함에 있어 적절하게 설계제작된 마스크를 사용하여 접촉연소식 센서 기판을 소형화하며, 기존의 백금코일이 들어있는 비드형 알루미나를 박막 백금히터가 코팅된 평판형 기판에 검지층을 전후면으로 일체가 되도록 둥글게 형성시킴으로써, 센서의 감지속도 및 감도를 향상시키고 있으며, 낮은 제조 단가 및 간단한 공정에 의해서 대량생산이 가능토록하고, 우수한 수소/ 가연성 가스 감지 성능을 제공할 수 있는 마이크로 평판기판의 양면 검지층을 일체화한 접촉연소식 센서의 제조방법을 제공하고 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a platinum heater electrode by appropriately designing a platinum heater electrode by preliminarily dicing a substrate into a plurality of individual support substrates, By using the manufactured mask to miniaturize the contact combustion sensor substrate and to form a bead-shaped alumina containing a conventional platinum coil into a flat plate substrate coated with a thin platinum heater and rounding the detection layer to be integral with the front and rear surfaces, Which can provide mass production by low manufacturing cost and simple process, and which can provide excellent hydrogen / flammable gas sensing performance, is integrated with a double-sided detection layer of a micro flat plate substrate. Thereby providing a sensor manufacturing method.

평판형임므로 센서를 대량생산이 가능하고, 평판형이지만 양면 접촉연소가 일어남으로 감도가 10배 이상 민감하며, 반응속도가 3초까지로 아주 빠른 장점을 갖는다.Because it is a flat type, mass production of the sensor is possible, and although it is a flat plate type, the sensitivity is more than 10 times more sensitive than that of both sides contact combustion, and the reaction speed is very fast as up to 3 seconds.

이로써, 수소, 도시가스, 프로판 등의 폭발 위험성이 높은 가스누출을 미량검출가능하며, 신속히 검지하여 응급처치가 가능하다. 특히 본 센서는 가연성가스로서 위험성이 높은 수소가스에 아주 적합하게 사용될 수 있다. Thus, it is possible to detect a minute amount of gas leakage, which is highly likely to explode, such as hydrogen, city gas, propane, etc., and can quickly detect the gas leakage to enable first-aid treatment. Particularly, this sensor can be suitably used as a flammable gas for highly hazardous hydrogen gas.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 마이크로 평판형 알루미나 기판을 적용한 감지소자와 그 제조방법으로 구성된다. In order to accomplish the above objects and to eliminate the conventional drawbacks, the present invention comprises a sensing device using a micro-plate-type alumina substrate and a manufacturing method thereof.

이와 같은 본 발명의 마이크로 기판을 적용한 접촉연소식 가연성 가스 센서는, 기존의 접촉연소식 가스센서 형태인 비드형 접촉연소식 가스센서와는 달리 평판형 알루미나 기판을 아주 작게 하기위해 다이싱 기술공정을 사용하고 그 위에 패턴이 설계된 금속마스크를 이용하여 백금 히터선을 증착법으로 박막으로 형성한 뒤 백금족 촉매 PdCl2, PtCl2 및 알루미나 분말 혼합물로 구성된 검지물질을 도포법을 이용하여 윗면과 아랫면 한 번에 모두 코팅한 것을 특징으로 한다.Unlike a conventional bead-type contact combustion gas sensor, which is a conventional contact-type gas sensor, the contact-combustion type combustible gas sensor using the micro-substrate of the present invention has a dicing technology process A platinum heater wire was formed into a thin film by a vapor deposition method using a metal mask having a pattern formed thereon, and then a detection substance composed of a platinum group catalyst PdCl 2 , PtCl 2, and alumina powder mixture was coated on the upper surface and the lower surface All of which are coated.

본 발명은 바람직하게는 접촉 연소식 가스센서를 제조하는 방법으로서, 가로 및 세로가 각각 5 내지 15cm인 알루미나 기판막을 가로 및 세로가 각각 0.1 내지 3.0mm가 되도록 가로와 세로로 레이져 다이싱(dicing)하는 단계; 각각의 다이싱된 알루미나 기판막에 금속 마스크를 이용하여 백금을 증착시켜 지그제그형 백금 히터선과 그 백금 히터선 양 끝단의 전극패드를 형성시키거나, 마스크 없이 기판막 전체에 백금을 증착한 후에 포토레지스트 마스크를 이용하여 사진식각법으로 지그제그형 백금 히터선과 그 양 끝단의 전극패드를 형성시키는 단계; 백금 히터선의 양 끝단에 형성된 전극패드에 백금 또는 금으로 형성된 리드 와이어를 백금 또는 금 페이스트를 이용하여 부착시키는 단계; 및 백금 히터선, 전극패드 및 리드와이어가 부착된 알루미나 기판의 아래 위 양면에 검지물질을 도포하고 건조한 후에 600 내지 1000℃로 열처리하여 센서검지체를 형성시키는 단계를 포함하여 접촉연소식 가스센서를 제조하는 방법을 제공하고 있다. 열처리 온도가 낮으면 검지체의 강도가 약하여 센서 수명과 신뢰성이 부족하게 되며, 1000℃ 이상으로 높으면 센서표면의 기공이 현격히 감소하여 감도가 약하고 저농도에서 측정이 어렵다. The present invention is preferably a method of manufacturing a contact combustion gas sensor, wherein an alumina substrate film having a width of 5 to 15 cm and a length of 5 to 15 cm is diced horizontally and vertically to a width of 0.1 to 3.0 mm, ; Platinum is deposited on each of the diced alumina-based film using a metal mask to form electrode pads on both ends of the platinum heater wire and the zigzag-shaped platinum heater, or platinum is deposited on the entire substrate film without a mask. Forming a zigzag platinum heater wire and electrode pads at both ends thereof by photolithography using a resist mask; Attaching a lead wire formed of platinum or gold to an electrode pad formed at both ends of the platinum heater wire by using platinum or gold paste; And applying a sensing material to the lower and upper surfaces of the alumina substrate having the platinum heater wire, the electrode pad, and the lead wire, drying the coated substrate, and then performing heat treatment at 600 to 1000 ° C to form a sensor sensor. And a method for manufacturing the same. When the heat treatment temperature is low, the strength of the sensor is weak and the sensor life and reliability are insufficient. When the temperature is higher than 1000 ° C., the pores on the surface of the sensor are remarkably decreased, and the sensitivity is weak.

본 발명은 또한 상기와 같은 방법으로 제조된 접촉연소식 가스센서로서, 가로와 세로가 각각 0.1 내지 3.0mm인 알루미나 기판막; 이러한 알루미나 기판막상에 증착된 백금히터선과, 백금 히터선의 양단에 형성된 전극패드; 전극패드에 부착된 리드와이어; 및 백금 히터선, 전극패드 및 리드와이어가 부착된 알루미나 기판의 아래 위 양면에 검지물질을 도포하고 건조한 후에 열처리함으로써 형성된 센서검지 체를 포함하는 접촉연소식 가스센서를 제공하고 있다. The present invention also relates to a contact-type gas sensor produced by the above-described method, which comprises: an alumina-based film having a width of 0.1 to 3.0 mm; A platinum heater wire deposited on the alumina substrate film, electrode pads formed on both ends of the platinum heater wire; A lead wire attached to the electrode pad; And a sensor sensor formed by applying a detection material to both upper and lower surfaces of an alumina substrate having a platinum heater wire, an electrode pad, and a lead wire, and drying and then performing a heat treatment.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. The operation of the present invention thus constructed will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

두께 0.5mm이하, 크기가 가로 및 세로 각각 5 내지 15cm가 되는 알루미나 기판막을 크기가 가로 및 세로 각각 0.1 내지 3.0mm가 되도록 가로와 세로로 레이져 다이싱(dicing, 공정후 각각 낱개로 분리되도록 구멍이나 홈을 한줄로 파두는 작업)을 한다(도1). 이로써 히터증착 후에 한 기판에 수백에서 수천 개의 낱개 센서기판이 나오도록 분리가 용이하다. An alumina substrate film having a thickness of 0.5 mm or less and a size of 5 to 15 cm in width and 5 mm in length is diced and horizontally longitudinally and horizontally so as to have a width of 0.1 to 3.0 mm, (Fig. 1). This makes it easy to separate so that hundreds to thousands of individual sensor substrates come out on one substrate after heater deposition.

이 알루미나 기판막에 진공증착 방법으로 한 면에 20 내지 90오옴의 지그제그형의 백금 히터선을 형성시켜 센서로서 사용하기에 유용한 저항이 형성되게 한다. 이 방법으로는 히터선의 폭이 30 내지 70um, 선길이가 150 내지 550um, 선간격이 55 내지 95um이고, 패드가 가로 150 내지 550um, 세로가 100 내지 400um인 히터선을 양단에 형성되고, 히터선이 2 내지 5회 반복적으로 지그제그형 이 형성되도록 설계(도 2)된 두께가 0.1 내지 0.3mm인 스테인레스 스틸 금속마스크(도 3)를 씌우고 열가열법이나 스퍼터링법으로 증착하거나, 마스크없이 면 전체에 백금을 증착한 후, 상기의 지그제그형 백금히터선 모형을 포토레지스트 마스크로 사용하여 사진식각방법으로 지그제그형 히터를 형성하는 방법으로 만든다. A platinum heater wire of a jig shape of 20 to 90 ohms is formed on one surface of the alumina-based plate by a vacuum deposition method, thereby forming a resistance useful for use as a sensor. In this method, a heater wire having a width of 30 to 70 μm, a wire length of 150 to 550 μm, a wire spacing of 55 to 95 μm, a width of 150 to 550 μm and a length of 100 to 400 μm is formed at both ends, A stainless steel metal mask (Fig. 3) having a thickness of 0.1 to 0.3 mm (Fig. 2) designed to form a jig die repeatedly 2 to 5 times is deposited and is deposited by a thermal heating method or a sputtering method, And then a zigzag heater is formed by a photolithography method using the above-mentioned platinum heater line model of a jig type as a photoresist mask.

상기의 마스크를 알루미나 기판과 단단히 밀착하여 고정하고, 진공증착기내의 증착백금체 맞은 편에 설치하여 두고 저항가열법이나 전자열선법으로 백금을 증발시켜 두께 0.5에서 30um로 증착하여 백금히터를 완성한다(도 4).The above-mentioned mask is tightly fixed to the alumina substrate and fixed. The platinum is evaporated by a resistance heating method or an electrothermal method to form a platinum heater at a thickness of 0.5 to 30 μm 4).

그 히터의 양 끝단에 형성된 전극패드에는 직경 20 내지 70um의 백금 혹은 금과 같은 귀금속 리드와이어를 백금이나 금페이스트를 융착제로 발라서 건조열처리하여 부착한다. 페이스트 건조는 20℃ 내지 100℃에서 10분에서 2시간하고, 다시 열처리는 400℃ 내지 900℃에서 5 내지 30분간 한다(도 5). 각 양단 리드와이어의 끝은 센서보디의 핀전극에 전기융착으로 고정한다.A noble metal lead wire such as platinum or gold having a diameter of 20 to 70 μm is applied to the electrode pad formed on both ends of the heater by platinum or gold paste with a fusion agent, followed by drying and heat treatment. The paste is dried at 20 캜 to 100 캜 for 10 minutes to 2 hours, and then heat-treated at 400 캜 to 900 캜 for 5 to 30 minutes (Fig. 5). The ends of the both-end lead wires are fixed to the pin electrodes of the sensor body by electric fusion.

상기의 리드와이어가 부착된 기판 알루미나 기판막에 검지물질 페이스트를 소량 떨어뜨려서 기판의 앞뒤를 포함한 전체면에 도포하여 4각의 둥근 구형의 센서검지체를 형성한 후, 충분한 건조를 위해서 2 내지 4볼트 전기통전으로 20℃ 내지 100℃에서 10분에서 2시간동안 건조하고, 3 내지 10볼트로 600 내지 1000℃, 10 내지 40분간 공기분위기 열처리로 단단한 센서검지체를 만든다. 완성된 센서는 전압을 2 내지 6볼트 공급하여 백금히터가 발생하는 자체 열로 1 내지 10시간 에이징하여 완성한다(도 6).A small amount of the detection material paste was dropped on the substrate alumina substrate film having the lead wire attached thereto and coated on the entire surface including the front and rear sides of the substrate to form a sensor electrode having four round spheres, Dried at 20 ° C to 100 ° C for 10 minutes to 2 hours by bolt electrical energization, and heat-treated in air at 600 to 1000 ° C for 10 to 40 minutes at 3 to 10 volts to make a solid sensor. The completed sensor is supplied by applying a voltage of 2 to 6 volts and aged for 1 to 10 hours in its own heat generating platinum heater (FIG. 6).

[실시예][Example]

두께 0.25mm, 크기가 가로 및 세로 각각 10cm가 되는 알루미나 기판막을 크기가 가로 및 세로 각각 0.5와 1.0mm가 되도록 가로와 세로로 레이져 다이싱을 한다. An alumina substrate film having a thickness of 0.25 mm and a width of 10 cm and a length of 10 cm each is laser-diced horizontally and vertically so as to have a width of 0.5 mm and a width of 1.0 mm.

이 알루미나 기판막에 진공증착 방법으로 한 면에 40오옴의 지그제그형의 백금 히터선을 형성시켜 센서로서 사용하기에 유용한 저항이 형성되게 한다. 이 방법으로는 히터선의 폭이 40um, 선길이가 350um, 선간격이 65um이고, 패드가 가로 350um, 세로가 250um인 히터선을 양단에 형성되고, 히터선이 2.5회 반복적으로 지그제그형 이 형성되도록 설계된 두께가 0.2mm인 스테인레스 스틸 금속마스크를 씌우고 스퍼터링법으로 증착하여 지그제그형 히터를 형성한다. 이 경우 마스크를 알루미나 기판과 단단히 밀착하여 고정하고, 이를 진공증착기내의 증착백금체 맞은 편에 설치하여 두고 백금을 증발시켜 두께 1.5um로 증착하여 백금히터를 완성한다. 그 히터의 양 끝단에 형성된 전극패드에는 직경 30um의 백금같은 귀금속 리드와이어를 금페이스트 융착제로 발라서 건조열처리하여 부착한다. 페이스트 건조는 100℃에서 10분에서 2시간하고, 다시 열처리는 800℃에서 20분간 한다. 각 양단 리드와이어의 끝은 센서보디의 핀전극에 전기융착으로 고정한다.A platinum heater wire of the shape of a jig of 40 ohms is formed on one surface of the alumina-based plate by a vacuum deposition method, thereby forming a resistance useful for use as a sensor. In this method, a heater wire having a width of heater wire of 40um, a wire length of 350um, a wire spacing of 65um, a width of 350um and a length of 250um was formed at both ends, and heater wires were formed repeatedly 2.5 times A stainless steel metal mask having a thickness of 0.2 mm is designed and deposited by sputtering to form a zigzag heater. In this case, the mask is tightly fixed to the alumina substrate and fixed. The platinum is evaporated by depositing the mask on the opposite side of the deposited platinum body in the vacuum evaporator to deposit the platinum heater to a thickness of 1.5 μm. A noble metal lead wire such as platinum having a diameter of 30 mu m is applied to the electrode pad formed at both ends of the heater with a gold paste welding agent, followed by drying and heat treatment. The paste is dried at 100 ° C for 10 minutes to 2 hours, and then heat-treated at 800 ° C for 20 minutes. The ends of the both-end lead wires are fixed to the pin electrodes of the sensor body by electric fusion.

상기의 리드와이어가 부착된 기판 알루미나 기판막에 검지물질 페이스트를 소량 떨어뜨려서 기판의 앞뒤를 포함한 전체면에 도포하여 4각의 둥근 구형의 센서검지체를 형성한 후, 충분한 건조를 위해서 4볼트 전기통전으로 100℃에서 10분에서 2시간동안 건조하고, 7볼트로 800℃, 30분간 공기분위기 열처리로 단단한 센서검지체를 만든다. 완성된 센서는 전압을 5볼트 공급하여 백금히터가 발생하는 자체 열로 8시간 에이징하여 완성한다.A small amount of the detection material paste was dropped on the substrate alumina base film having the lead wire attached thereto and coated on the entire surface including the front and rear sides of the substrate to form a four-sphere round spherical sensor detection body, Dry for 10 minutes to 2 hours at 100 ° C with energization, and heat the air at 800 ° C for 30 minutes at 7 volts to make a solid sensor. The completed sensor is completed by supplying 5 volts of voltage and aging it for 8 hours with its own heat generated by the platinum heater.

도 7은 본 발명으로 제작된 평판형 접촉연소식 수소가스센서의 수소 가스 감도 특성 그래프를 나타내는 것으로 0.5, 1.0, 2.0, 3.0%의 수소에서도 확실한 감도를 보여주며, 4개 피크의 꼭지점을 연결하면 알 수 있듯이 선형성이 뛰어나고, 피크의 증가와 감소의 속도가 3-5초로 신속하며 100ppm의 저농도도 피크가 잘 나타나는 것으로 확인되었다. 또한 피크의 제자리 복귀성이 아주 양호하는 등 신뢰성도 우수하였다.FIG. 7 is a graph showing a hydrogen gas sensitivity characteristic of a planar catalytic combustion type hydrogen gas sensor fabricated according to the present invention, which shows a certain sensitivity even at hydrogen of 0.5, 1.0, 2.0 and 3.0%, and connecting the peaks of four peaks As can be seen, it was found that the linearity was excellent, the peak increase and decrease rate was fast at 3-5 seconds, and the low concentration at 100 ppm showed a good peak. In addition, the reliability of the peaks was excellent, as the peaks were in good condition.

도 1은 본 발명의 센서기판으로 사용되는 알루미나 기판이 여러개로 다이싱(dicing)된 모양FIG. 1 is a cross-sectional view of an alumina substrate used as a sensor substrate according to the present invention,

도 2는 본 발명의 초소형으로 대량제조용으로 사용되는 스테인래스 전극증착 마스크 모양 Fig. 2 is a schematic view of a mask pattern of a stainless steel electrode used for mass production of the present invention

도 3은 히터전극제조용 마스크의 설계사양Fig. 3 shows the design specifications of the heater electrode manufacturing mask

도 4은 본 발명으로 제작된 평판형 기판 사진 FIG. 4 is a plan view of a flat-

도 5은 본 발명으로 제작된 리드와이어가 부착된 평판형 연소식 가연성 및 수소가스센서의 사진 5 is a photograph of a flammable and hydrogen gas sensor of the planar type combustion type with lead wire manufactured according to the present invention

도 6은 본 발명으로 제작된 평판형 기판에 양면으로 둥글게 검지물질이 도포된 접촉연소식 가연성 및 수소가스센서의 사진 6 is a photograph of a contact combustion type flammable and hydrogen gas sensor in which a flat substrate of the present invention is coated on both sides with a detection substance

도 7은 본 발명으로 제작된 평판형 접촉연소식 가연성 및 수소가스센서의 소 가스 감도 특성 그래프FIG. 7 is a graph showing a small gas sensitivity characteristic of the flammable and hydrogen gas sensor of the planar contact combustion type produced by the present invention

Claims (9)

평판형 접촉 연소식 가스센서를 제조하는 방법으로서, 가로 및 세로가 각각 5 내지 15cm인 알루미나 기판막을 가로 및 세로가 각각 0.1 내지 3.0mm가 되도록 가로와 세로로 레이져 다이싱(dicing)하는 단계; 각각의 다이싱된 알루미나 기판막에 금속 마스크를 이용하여 백금을 증착시켜 지그제그형 백금 히터선과 그 백금 히터선 양 끝단의 전극패드를 형성시키거나, 마스크 없이 기판막 전체에 백금을 증착한 후에 포토레지스트 마스크를 이용하여 사진식각법으로 지그제그형 백금 히터선과 그 양 끝단의 전극패드를 형성시키는 단계; 백금 히터선의 양 끝단에 형성된 전극패드에 백금 또는 금으로 형성된 리드 와이어를 백금 또는 금 페이스트를 이용하여 부착시키는 단계; 및 백금 히터선, 전극패드 및 리드와이어가 부착된 알루미나 기판의 아래 위 양면에 검지물질을 도포하고 건조한 후에 600 내지 1000℃로 열처리하여 센서검지체를 형성시키는 단계를 포함하여 알루미나 기판을 사용하혀 초소형 접촉연소식 가스센서를 제조하는 방법. A method of manufacturing a planar contact combustion gas sensor, comprising: horizontally and vertically laser-dicing an alumina substrate film having a width of 5 to 15 cm and a width of 5 to 15 cm, respectively, so that the width and length of the film are 0.1 to 3.0 mm; Platinum is deposited on each of the diced alumina-based film using a metal mask to form electrode pads on both ends of the platinum heater wire and the zigzag-shaped platinum heater, or platinum is deposited on the entire substrate film without a mask. Forming a zigzag platinum heater wire and electrode pads at both ends thereof by photolithography using a resist mask; Attaching a lead wire formed of platinum or gold to an electrode pad formed at both ends of the platinum heater wire by using platinum or gold paste; And applying a detection material to both surfaces of the lower and upper surfaces of the alumina substrate having the platinum heater wire, the electrode pad, and the lead wire, drying and then performing heat treatment at 600 to 1000 ° C to form a sensor detection body. A method for manufacturing a contact-fired gas sensor. 제 1항에 있어서, 검지물질이 백금족 촉매 PdCl2, PtCl2 및 알루미나 분말 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1, wherein the detecting substance is composed of a platinum group catalyst PdCl 2 , PtCl 2 and alumina powder mixture. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 백금 히터선의 폭이 30 내지 70um이며, 길이가 150 내지 550um이고, 지그제그형으로 형성된 선 간격이 55 내지 95um이고, 백금 히터선의 양단에 형성된 패드의 가로가 150 내지 550um이고 세로가 100 내지 400um이며, 백금 히터선이 2 내지 5회 반복된 지그제그형임을 특징으로 하는 방법. The method as claimed in claim 1 or 2, wherein the width of the platinum heater wire is 30 to 70 탆, the length is 150 to 550 탆, the line spacing formed by the zigzag shape is 55 to 95 탆, 150 to 550 [mu] m and a length of 100 to 400 [mu] m, and the platinum heater wire is repeated two to five times. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 히터선의 양 끝단에 형성된 전극패드에 리드와이어를 부착하는 단계가 직경 20 내지 70um의 백금 혹은 금과 같은 귀금속 리드와이어를 백금이나 금페이스트를 융착제로 발라서 건조 열처리하며, 페이스트 건조는 20℃ 내지 100℃에서 10분에서 2시간하고, 열처리는 400℃ 내지 900℃에서 5 내지 30분간 수행함을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the step of attaching the lead wires to the electrode pads formed on both ends of the heater wire comprises applying a platinum or gold paste to the noble metal lead wire having a diameter of 20 to 70 mu m, The paste is dried at 20 to 100 캜 for 10 minutes to 2 hours, and the heat treatment is performed at 400 to 900 캜 for 5 to 30 minutes. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 검지물질을 도포 및 건조하고 열처리하는 단계가, 리드와이어가 부착된 기판 알루미나 기판막에 검지물질 페이스트를 소량 떨어뜨려서 기판의 앞뒤를 포함한 전체면에 도포하여 4각의 둥근 구형의 센서검지체 모양을 형성하고, 2 내지 4볼트 전기통전으로 20℃ 내지 100℃에서 10분에서 2시간동안 건조하고, 3 내지 10볼트로 600 내지 1000℃, 10 내지 40분간 공기분위기 열처리로 센서검지체를 단단하게 만든 후, 완성된 센서는 전압을 2 내지 6볼트 공급 하여 백금히터가 발생하는 자체 열로 1 내지 10시간 에이징함을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1 or 2, wherein the step of applying, drying and heat-treating the detection material comprises: applying a small amount of a detection material paste to the substrate alumina substrate film on which the lead wire is adhered, Forming a spherical sensor gripping shape of each round and drying at 20 to 100 DEG C for 10 minutes to 2 hours by 2 to 4 volts of electric current and air drying at 3 to 10 volts at 600 to 1000 DEG C for 10 to 40 minutes Wherein the finished sensor is aged for 1 to 10 hours with its own heat generating platinum heater by applying a voltage of 2 to 6 volts after the sensor is fixed by heat treatment. 제 1항에 따른 방법으로 제조된 접촉연소식 가스센서로서, 가로와 세로가 각각 0.1 내지 3.0mm인 알루미나 기판막; 이러한 알루미나 기판막상에 증착된 백금히터선과, 백금 히터선의 양단에 형성된 전극패드; 전극패드에 부착된 리드와이어; 및 백금 히터선, 전극패드 및 리드와이어가 부착된 알루미나 기판의 아래 위 양면에 검지물질을 도포하고 건조한 후에 열처리함으로써 형성된 센서검지체를 포함하는 접촉연소식 가스센서. A contact-type gas sensor produced by the method according to claim 1, comprising: an alumina substrate film having a width of 0.1 to 3.0 mm and a length of 0.1 to 3.0 mm; A platinum heater wire deposited on the alumina substrate film, electrode pads formed on both ends of the platinum heater wire; A lead wire attached to the electrode pad; And a sensor sensor formed by applying a detection material to both upper and lower surfaces of an alumina substrate having platinum heater wires, electrode pads, and lead wires attached thereto, and drying and then performing heat treatment. 제 6항에 있어서, 백금히터선이 폭이 30 내지 70um이며, 길이가 150 내지 550um이고, 2 내지 5회 지그제그형으로 반복되며 그 반복된 선 간격이 55 내지 95um이며, 저항이 20 내지 90오옴임을 특징으로 하는 접촉연소식 가스센서. The method according to claim 6, wherein the platinum heater wire has a width of 30 to 70 mu m, a length of 150 to 550 mu m, a repetition of 2 to 5 zigzag spots, a repetitive line spacing of 55 to 95 mu m, Wherein the gas sensor is a gas sensor. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 전극패드가 가로가 150 내지 550um이고, 세로가 100 내지 400um임을 특징으로 하는 접촉연소식 가스센서. 8. The contact-burned gas sensor according to claim 6 or 7, wherein the electrode pad has a width of 150 to 550 mu m and a length of 100 to 400 mu m. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 센서검지체를 형성시키는 검지물질이 백금족 촉매 PdCl2, PtCl2 및 알루미나 분말 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 접촉연소식 가스센서. Claim 6 or claim 7, wherein the contact combustion type gas sensor, characterized by a detection material to form a gum sensor member comprised of a platinum group catalyst PdCl 2, PtCl 2, and alumina powder mixture.
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