JPH06109682A - Manufacture of gas sensor and gas sensor manufactured by method thereof - Google Patents

Manufacture of gas sensor and gas sensor manufactured by method thereof

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JPH06109682A
JPH06109682A JP7832592A JP7832592A JPH06109682A JP H06109682 A JPH06109682 A JP H06109682A JP 7832592 A JP7832592 A JP 7832592A JP 7832592 A JP7832592 A JP 7832592A JP H06109682 A JPH06109682 A JP H06109682A
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ツエン ミン−ハン
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タサイ ピン−ピン
Riyau Jyu-Fon
リャウ チュウ−フォン
C H Ku James
シー.エイチ.ク ジェイムス
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Abstract

PURPOSE: To obtain a gas sensor in which a substrate and a gas detecting layer are firmly coupled with each other by heattreating a buffer layer provided on the surface of a substrate and successively heat-treating the gas detecting layer, a pair of electrodes, and a catalytic layer after they are successively provided on the buffer layer. CONSTITUTION: After a buffer layer 20 is provided on the surface of a substrate 10 by a spin coating method using a metal-organic solution, the layer 20 is heat-treated at a temperature between about 650 deg.C and 1,000 deg.C. Then, after a gas detecting layer 30 is provided on the surface of the buffer layer 20 by a spin coating method using a metalorganic solution, the layer 30 is heat-treated at a temperature between about 400 deg.C and 600 deg.C. In addition, after a pair of electrodes 41 and 42 are screen-printed on the surface of the layer 30 by using conductive paste, the electrodes 41 and 42 are heat-treated at a temperature between about 400'C and 600'C. Moreover, after a catalytic layer 50 is provided on the surface of the layer 30 by a spin coating method using the metal-organic solution, the layer 50 is heat- treated at a temperature between 400 deg.C and 600 deg.C. The electrodes 41 and 32 are positioned to the facing end sections of the substrate 10 and connect a gas sensor l to other electric parts. A plurality of heaters 60 is provided on the rear surface of the substrate 10 and covered with glass 70.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はガスセンサーの製造方法
及びその方法により製造されたガスセンサーに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor manufacturing method and a gas sensor manufactured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ガスセ
ンサーは、それにガスの分子が付着した際に、その抵抗
値が変化することを利用した機器である。ガスセンサー
を製造するための材料には、酸化スズ(SnO2)、酸
化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO3)、酸化
鉄(Fe23)や酸化インジウム(In23)のような
固体状金属酸化物が含まれる。上記材料には、それらの
ガスに対する検知感度を向上させるため、パラジウム
(Pd)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、アン
チモン(Sb)のような元素や希土類金属元素が加えら
れる。このようなガスセンサーは、アルコール性着臭
剤、水素、石油化学製品や一酸化炭素等のガスの存在を
検知するために使用することができる。
2. Description of the Related Art A gas sensor is a device which utilizes the change in resistance value of gas molecules attached to the gas sensor. Materials for manufacturing gas sensors include tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and indium oxide (In 2 O 3 ). Solid metal oxides are included. Elements such as palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), antimony (Sb) and rare earth metal elements are added to the above materials in order to improve the detection sensitivity to those gases. Such gas sensors can be used to detect the presence of gases such as alcoholic odorants, hydrogen, petrochemicals and carbon monoxide.

【0003】従来より、このガスセンサーの製造には、
3種類の方法が知られていた。即ち、燒結法と厚膜法と
薄膜法である。
Conventionally, the manufacture of this gas sensor has been
Three different methods were known. That is, the sintering method, the thick film method, and the thin film method.

【0004】上記ガスセンサーには、一般的に、多孔質
であることと広いガス検知面積を有していることが要求
される。従って、仮に燒結法が採用される場合は、製造
過程を注意深く監視して、ガスセンサーを燒結し過ぎて
品質を悪化させることがないようにしなければならな
い。しかしながら、このようにした場合は、ガスを検知
する分子間の結合強度が低下してしまい、ガスセンサー
が容易に壊れてしまうようになる。更に、集積回路を製
造する際の技術を利用する厚膜法及び薄膜法に比較し
て、燒結法には自動化に適合し難いとか、材料を多く消
費してしまうというような難点がある。従って、燒結法
では、ガスセンサーを製造する際の単価が高くなり、大
量生産には不向きである。
The above gas sensor is generally required to be porous and have a wide gas detection area. Therefore, if the sintering method is adopted, the manufacturing process must be carefully monitored so that the gas sensor is not excessively sintered and the quality is deteriorated. However, in such a case, the bond strength between the molecules that detect the gas is lowered, and the gas sensor is easily broken. Further, compared with the thick film method and the thin film method which utilize the technique for manufacturing integrated circuits, the sintering method has a drawback that it is difficult to adapt to automation or consumes a large amount of material. Therefore, in the sintering method, the unit price for manufacturing the gas sensor is high, and it is not suitable for mass production.

【0005】厚膜法では、熱処理が400乃至600℃
という低い温度範囲で、しかも1時間以内という短い時
間においてのみ可能であり、やはり得られるガスセンサ
ーの機械的強度が不充分である。
In the thick film method, the heat treatment is 400 to 600 ° C.
This is possible only in the low temperature range of 1 hour and within a short time of 1 hour or less, and the mechanical strength of the obtained gas sensor is insufficient.

【0006】又、薄膜法には、得られるガスセンサーの
感度が高いという長所はあるものの、薄膜コートのため
の非常に高価な装置が必要となる。
The thin film method has an advantage that the obtained gas sensor has high sensitivity, but requires a very expensive apparatus for thin film coating.

【0007】一方、特願昭63−233358号公報に
は、スクリーン印刷の技術により、まず絶縁性基質上に
プラチナとタングステンによる電導性合金を用いて電極
を印刷し、次いでこの電極上に金属−有機化合物とバイ
ンダーよりなるペーストを使用してガス検知層を印刷
し、印刷されたこれらの層を熱処理することよりなるガ
スセンサーの製造方法が開示されている。
On the other hand, in Japanese Patent Application No. 63-233358, a screen printing technique is used to print an electrode using an electrically conductive alloy of platinum and tungsten on an insulating substrate, and then to print a metal on the electrode. Disclosed is a method for manufacturing a gas sensor, which comprises printing a gas detection layer using a paste composed of an organic compound and a binder and heat-treating these printed layers.

【0008】上記の方法では、電導性合金による電極が
ガス検知層を形成する前に印刷される。その結果、電極
の酸化を防止するためには、ガス検知層に対する熱処理
を400乃至600℃という低い温度範囲で、しかも1
時間以内という短い時間内に行わなければならない。こ
の制限のため、ガス検知層と基質との結合が弱くなって
しまい、基質からガス検知層が容易に剥離してしまうよ
うになる。
In the above method, electrodes made of a conductive alloy are printed before forming the gas sensing layer. As a result, in order to prevent the oxidation of the electrode, the heat treatment for the gas detection layer is performed at a low temperature range of 400 to 600 ° C.
It must be done within a short time, no more than an hour. Due to this limitation, the bond between the gas detection layer and the substrate is weakened, and the gas detection layer is easily separated from the substrate.

【0009】更に、上記方法では、スクリーン印刷の技
術を利用するため、ガス検知層を極薄のものとすること
ができず、原価が嵩むにもかかわらず、質的に満足し得
るものではない。
Further, in the above method, since the technique of screen printing is used, the gas detection layer cannot be made extremely thin, and the cost is high, but it is not qualitatively satisfactory. .

【0010】加えるに、ガス検知層を形成するためのペ
ーストの製造が、全体として手がかかり、且つ、長くか
かる作業であり、熟練した技術者がガスセンサーの製造
に要求される。
In addition, the production of the paste for forming the gas detection layer is a labor-intensive and time-consuming operation as a whole, and a skilled engineer is required to produce the gas sensor.

【0011】「Tin Oxide Gas Sensing Microsensors f
rom Mettalo-Organic Deposited (MOD) Thin Films」と
いう論文(Micheli et al, Ceramic Engineering and S
cience Proceedings, pp. 1095-1105 (1987))には、支
持された薄膜上に形成された複合薄膜ヒーターによりガ
スセンサーを製造する別法が開示されている。しかしな
がら、この方法でも、ガスを検知するための元素に対す
る熱処理は400乃至600℃という低い温度範囲に限
定されている。従って、ガス検知層と基質との結合は、
やはり弱くなってしまう。加えて、この方法では集積回
路の技術を利用するため、高価な装置が必要であり、
又、複雑な製造工程は非常に熟練した技術者を必要と
し、コストも非常に高くなる。
[Tin Oxide Gas Sensing Microsensors f
rom Mettalo-Organic Deposited (MOD) Thin Films "(Micheli et al, Ceramic Engineering and S
cience Proceedings, pp. 1095-1105 (1987), discloses an alternative method of making a gas sensor with a composite thin film heater formed on a supported thin film. However, even in this method, the heat treatment for the element for detecting the gas is limited to a low temperature range of 400 to 600 ° C. Therefore, the bond between the gas sensing layer and the substrate is
After all it becomes weak. In addition, this method uses integrated circuit technology, which requires expensive equipment.
In addition, the complicated manufacturing process requires a highly skilled technician, and the cost is very high.

【0012】本発明は、上記従来技術の難点を解消する
ことのできるガスセンサーの製造方法を提供することを
主たる目的とする。
[0012] The main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a gas sensor which can solve the above-mentioned problems of the prior art.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、(a)基質の表面上に金属−有機溶液を用い
たスピンコート法により緩衝層を設けた後、該緩衝層を
約650乃至1000℃の温度で熱処理し、(b)前記
緩衝層の表面上に金属−有機溶液を用いたスピンコート
法によりガス検知層を設けた後、該ガス検知層を約65
0乃至1000℃の温度で熱処理し、(c)前記ガス検
知層の表面上に電導性ペーストを用いて一対の電極をス
クリーン印刷した後、該一対の電極を約400乃至60
0℃の温度で熱処理し、(d)前記ガス検知層の表面上
に金属−有機溶液を用いたスピンコート法により触媒層
を設けた後、該触媒層を約400乃至600℃の温度で
熱処理する工程からなることを特徴とするガスセンサー
の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides: (a) providing a buffer layer on the surface of a substrate by a spin coating method using a metal-organic solution, and then applying the buffer layer After heat treatment at a temperature of 650 to 1000 ° C., and (b) providing a gas detection layer on the surface of the buffer layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the gas detection layer is about 65
Heat treatment is performed at a temperature of 0 to 1000 ° C., and (c) a pair of electrodes is screen-printed on the surface of the gas detection layer using a conductive paste, and the pair of electrodes is then set to about 400 to 60.
Heat treatment is performed at a temperature of 0 ° C., and (d) a catalyst layer is provided on the surface of the gas detection layer by a spin coating method using a metal-organic solution, and then the catalyst layer is heat treated at a temperature of about 400 to 600 ° C. A method of manufacturing a gas sensor, comprising the steps of:

【0014】又、上記目的を達成するため本発明は、
(a)基質の表面上に金属−有機溶液を用いたスピンコ
ート法により緩衝層を設けた後、該緩衝層を約650乃
至1000℃の温度で熱処理し、(b)前記緩衝層の表
面上に金属−有機溶液を用いたスピンコート法により第
1のガス検知層を設けた後、該第1のガス検知層を約6
50乃至1000℃の温度で熱処理し、(c)前記第1
のガス検知層の表面上に誘導性物質によるゲルを用いて
一対の電極をスクリーン印刷した後、該一対の電極を約
400乃至600℃の温度で熱処理し、(d)前記緩衝
層の表面上に金属−有機溶液を用いたスピンコート法に
より第2のガス検知層を設けた後、該第2のガス検知層
を約400乃至600℃の温度で熱処理し、(e)前記
第2のガス検知層の表面上に金属−有機溶液を用いたス
ピンコート法により触媒層を設けた後、該触媒層を約4
00乃至600℃の温度で熱処理する工程からなること
を特徴とするガスセンサーの製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides
(A) After providing a buffer layer on the surface of the substrate by a spin coating method using a metal-organic solution, the buffer layer is heat-treated at a temperature of about 650 to 1000 ° C., and (b) on the surface of the buffer layer. After providing the first gas detection layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the first gas detection layer is applied to about 6
Heat-treating at a temperature of 50 to 1000 ° C., and (c) the first
Screen-printing a pair of electrodes on the surface of the gas detection layer using a gel of an inductive substance, and then heat-treating the pair of electrodes at a temperature of about 400 to 600 ° C. (d) on the surface of the buffer layer. After providing the second gas detection layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the second gas detection layer is heat-treated at a temperature of about 400 to 600 ° C., and (e) the second gas is used. After the catalyst layer was provided on the surface of the detection layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the catalyst layer was applied to about 4
Provided is a method for manufacturing a gas sensor, which comprises a step of performing heat treatment at a temperature of 00 to 600 ° C.

【0015】更に、上記目的を達成するため本発明は、
基質と、該基質の表面上に設けられた緩衝層と、該緩衝
層上に配された少なくとも一層以上のガス検知層と、該
ガス検知層上に設けられた一対の電極と、前記ガス検知
層上に設けられた触媒層とよりなることを特徴とするガ
スセンサーを提供する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides:
A substrate, a buffer layer provided on the surface of the substrate, at least one or more gas detection layers arranged on the buffer layer, a pair of electrodes provided on the gas detection layer, and the gas detection device. A gas sensor comprising a catalyst layer provided on the layer.

【0016】以下に本発明を図面を参照しながら詳細に
説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の方法により製造されたガ
スセンサー1を示すものである。この実施例1のガスセ
ンサー1は、基質10の表面上に形成されたガス検知層
30を有する。緩衝層20がガス検知層30と基質10
との間に配されている。一対の電極41と42が基質1
0の対向する端部に配されており、これらによりガスセ
ンサー1を他の電気部品に接続する。触媒層50がガス
検知層30上に配されている。複数のヒーター60が基
質10の裏面上に配されており、それらはガラス層70
により覆われている。このような構造のガスセンサー1
を製造するための方法を以下に説明する。
FIG. 1 shows a gas sensor 1 manufactured by the method of the present invention. The gas sensor 1 of Example 1 has the gas detection layer 30 formed on the surface of the substrate 10. The buffer layer 20 includes the gas detection layer 30 and the substrate 10.
It is arranged between and. The pair of electrodes 41 and 42 is the substrate 1
Are arranged at opposite ends of 0, by which the gas sensor 1 is connected to other electrical components. The catalyst layer 50 is arranged on the gas detection layer 30. A plurality of heaters 60 are disposed on the backside of the substrate 10, which are glass layers 70.
Are covered by. Gas sensor 1 having such a structure
A method for manufacturing the is described below.

【0018】(1)基質上へのガス検知層の形成 ガスセンサー1を製造する第1の工程は、キシレン等の
有機溶液に例えば2−エチルヘキサン酸スズ(Tin 2-et
hylhexanoate)を加えることにより金属−有機溶液を製
造し、この溶液中に、酸化アルミニウム(Al23)に
より製造された基質10を浸漬することである。
(1) Formation of Gas Sensing Layer on Substrate The first step of manufacturing the gas sensor 1 is to add an organic solution such as xylene to, for example, tin 2-ethylhexanoate (Tin 2-et).
hylhexanoate) to produce a metal-organic solution, in which the substrate 10 made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is dipped.

【0019】上記金属−有機溶液の製造方法について具
体的な例を以って説明すると、スズを金属成分として使
用する場合は、まず、137g(0.61モル)の塩化
スズ(SnCl2・2H2O)を300mlの水に溶解
し、121.37g(1.2モル)の2−エチルヘキサ
ン酸を75ml(1.2モル)の30%アンモニア水に
より中和した後、溶液を20〜25分撹拌し、前記塩化
スズの水溶液と前記アンモニウム塩の溶液とを中性溶液
に加えた後、その溶液を強く撹拌することにより、2−
エチルヘキサン酸スズを製造する。
The method for producing the metal-organic solution will be described with reference to a specific example. When tin is used as a metal component, first, 137 g (0.61 mol) of tin chloride (SnCl 2 .2H) is used. 2 O) was dissolved in 300 ml of water, and 121.37 g (1.2 mol) of 2-ethylhexanoic acid was neutralized with 75 ml (1.2 mol) of 30% ammonia water, and the solution was adjusted to 20-25. After stirring for 2 minutes and adding the tin chloride aqueous solution and the ammonium salt solution to the neutral solution, the solution is vigorously stirred to
Produce tin ethylhexanoate.

【0020】尚、上記製造工程は、次の化学式で表すこ
とができる。
The above manufacturing process can be represented by the following chemical formula.

【化1】 [Chemical 1]

【0021】次に、得られた白いガム状のスズ塩を20
0mlのキシレンに溶解し、分液ロートにより水層を分
離する。キシレンに層を濾過した後、約40℃の温度で
減圧蒸留に付すことにより、多くのキシレン分子及び水
分子を除き、2−エチルヘキサン酸スズの溶液とするの
である。
Next, 20 g of the obtained white gum-like tin salt was added.
It is dissolved in 0 ml of xylene, and the aqueous layer is separated with a separating funnel. After filtering the layer with xylene, the solution was subjected to vacuum distillation at a temperature of about 40 ° C. to remove many xylene molecules and water molecules, and to give a solution of tin 2-ethylhexanoate.

【0022】基質10を浸漬した有機溶液は、スピンコ
ート法(Spin Coating Method)を行うために使用され
るフォトレジスターコート機(図には示されていない)
中に置く。フォトレジスターコート機は、2000乃至
3000rpmという角速度で溶液を回転させる。遠心
力により、溶液中に含まれる金属−有機スズは基質10
の表面に入り込み、これにより緩衝層20が形成され
る。金属−有機スズが入り込んだ層は次いで熱処理さ
れ、
The organic solution in which the substrate 10 is dipped is a photoresist coater (not shown) used for performing a spin coating method.
Put inside. The photoresistor coater spins the solution at an angular velocity of 2000-3000 rpm. Due to the centrifugal force, the metal-organotin contained in the solution becomes the substrate 10
Into the surface of the substrate, thereby forming the buffer layer 20. The metal-organotin-loaded layer is then heat treated,

【化2】 なる構造が、上記の層と酸化アルミニウムにより製造さ
れている基質10との間で形成される。この構造が、上
記の層と基質10との間の結合を強固なものとする。
[Chemical 2] The following structure is formed between the above layers and the substrate 10 made of aluminum oxide. This structure strengthens the bond between the layers and the substrate 10.

【0023】次に、緩衝層20を好ましくは800℃以
上の温度で、例えば5時間以上燒結する。燒結された緩
衝層20は透明となり、基質10に堅く結合した固体の
層となる。
Next, the buffer layer 20 is sintered at a temperature of preferably 800 ° C. or higher, for example, for 5 hours or longer. The sintered buffer layer 20 becomes transparent and becomes a solid layer firmly bonded to the substrate 10.

【0024】上記緩衝層20は、以後に設けられるガス
検知層30が基質10と反応することを防止する。又、
ガス検知層30を設ける前に緩衝層20を形成するとい
うことは、基質10の表面を研磨することにもなる。
The buffer layer 20 prevents the gas detection layer 30 to be provided later from reacting with the substrate 10. or,
Forming the buffer layer 20 before providing the gas detection layer 30 also means polishing the surface of the substrate 10.

【0025】次の工程は、金属−有機金と金属−有機ス
ズとの混合溶液を、金のスズに対する比が重量で例えば
0.5%となるように製造することである。そして、基
質10をこの混合溶液に浸漬し、スピンコート法を再度
実施することにより、溶液中に含まれる金属−有機金と
金属−有機スズが緩衝層20に入り込む。この層は次に
好ましくは800℃以上の温度で燒結され、ガス検知層
30となる。
The next step is to produce a mixed solution of metal-organic gold and metal-organotin such that the ratio of gold to tin is, for example, 0.5% by weight. Then, the substrate 10 is dipped in this mixed solution and the spin coating method is performed again, so that the metal-organogold and the metal-organotin contained in the solution enter the buffer layer 20. This layer is then sintered, preferably at a temperature above 800 ° C., to form the gas sensing layer 30.

【0026】第2の実施例では、電極41、42を形成
した後(製造方法は後述する)、図2に示すように、第
2のガス検知層35がすでに形成されているガス検知層
30上に設けられる。第2のガス検知層35を設けるた
めの溶液は、金属−有機ランタンと金属−有機スズとの
混合溶液で、酸化スズ(SnO2)に対する酸化ランタ
ン(La23)の比を10重量%以下としたものであ
る。スピンコート法が上記ガス検知層35を設けるため
に利用され、第2のガス検知層35はその後好ましくは
600℃(800℃ではない)の温度で燒結される。
In the second embodiment, after the electrodes 41 and 42 are formed (manufacturing method will be described later), as shown in FIG. 2, the gas detection layer 30 in which the second gas detection layer 35 is already formed is formed. Provided on top. The solution for providing the second gas detection layer 35 is a mixed solution of metal-organic lanthanum and metal-organotin, and the ratio of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) to tin oxide (SnO 2 ) is 10% by weight. It is as follows. The spin coating method is used to provide the gas sensing layer 35, and the second gas sensing layer 35 is then sintered, preferably at a temperature of 600 ° C (not 800 ° C).

【0027】金属−有機溶液は、酸化スズ(SnO2
を使用したものに限定されることはなく、金属−有機溶
液を製造する際に、スズに代えて亜鉛(Zn)、ニッケ
ル(Ni)、鉄(Fe)、インジウム(In)等を含む
群から選ばれる金属を使用することにより、他の金属酸
化物を使用することもできる。
The metal-organic solution is tin oxide (SnO 2 ).
It is not limited to the one using, but in the case of producing a metal-organic solution, from a group containing zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), indium (In) or the like instead of tin. Other metal oxides can also be used, depending on the metal selected.

【0028】上記説明した方法により製造した酸化スズ
によるガス検知層を有する3種類のガスセンサーにつ
き、X線回析パターンを測定するために実験を行った。
全てのガス検知層について2時間の熱処理を行ったが、
燒結の温度は、それぞれ800℃、600℃、400℃
とした。図3のA、B及びCにぞれぞれのX線回析パタ
ーンを示す。即ち、図3Aは800℃の温度で燒結した
もの、図3Bは600℃の温度で燒結したもの、図3C
は400℃の温度で燒結したものを示している。明らか
に分かるように、800℃の温度で熱処理したものが最
も良好な結晶性を示している。
An experiment was conducted to measure the X-ray diffraction pattern of three types of gas sensors having a gas detection layer made of tin oxide, which was manufactured by the method described above.
All the gas sensing layers were heat treated for 2 hours,
The sintering temperature is 800 ° C, 600 ° C, 400 ° C, respectively.
And The X-ray diffraction patterns of A, B and C of FIG. 3 are shown. That is, FIG. 3A shows a product sintered at a temperature of 800 ° C., FIG. 3B shows a product sintered at a temperature of 600 ° C., and FIG.
Indicates the one sintered at a temperature of 400 ° C. As can be clearly seen, the one heat-treated at a temperature of 800 ° C. shows the best crystallinity.

【0029】(2)ガス検知層上への電極の構成 ガス検知層30が形成された後は、スクリーン印刷の技
術を利用してガス検知層30上に電極41、42を配す
る。電極を構成するための素材としては、例えばニッケ
ルペースト、金属−有機金や金属−有機プラチナ等のよ
うに、不活性であり、しかも低い燒結温度(580乃至
620℃)で結晶化するものが最も好ましい。同様の素
材が、基質10の裏面に設けられるヒーター60を作成
する際にも用いられる。ヒーター60を形成した後、そ
の上にガラス層70を形成する。
(2) Construction of Electrodes on Gas Detection Layer After the gas detection layer 30 is formed, the electrodes 41 and 42 are arranged on the gas detection layer 30 using a screen printing technique. As a material for forming the electrode, for example, nickel paste, metal-organic gold, metal-organo platinum, or the like, which is inactive and crystallizes at a low sintering temperature (580 to 620 ° C.) is most preferable. preferable. Similar materials are used when making the heater 60 provided on the back surface of the substrate 10. After forming the heater 60, the glass layer 70 is formed thereon.

【0030】(3)触媒層の構成 ガス検知層30上には、例えば33重量%のパラジウム
を含む金属−有機パラジウムと金属−有機金溶液によ
り、更に触媒層50が設けられる。第2のガス検知層3
5上に上記溶液を用いて触媒層50を設ける際にも、ス
ピンコート法が利用される。触媒層50は好ましくは6
00℃(この過程では800℃という高い温度は必要な
い。)で燒結される。このようにして形成された触媒層
50は、0.1μm以下という極めて薄い層であり、良
好な電導性を有している。
(3) Constitution of catalyst layer On the gas detection layer 30, a catalyst layer 50 is further provided by, for example, a metal-organo palladium containing 33 wt% palladium and a metal-organic gold solution. Second gas detection layer 3
The spin coating method is also used when the catalyst layer 50 is provided on the substrate 5 using the above solution. The catalyst layer 50 is preferably 6
It is sintered at 00 ° C (a high temperature of 800 ° C is not necessary in this process). The catalyst layer 50 thus formed is a very thin layer of 0.1 μm or less, and has good electrical conductivity.

【0031】上記触媒層を形成するための金属−有機溶
液としては、プラチナ(Pt)、金(Au)、パラジウ
ム(Pd)、アンチモン(Sb)、銀(Ag)等のいず
れかを含む樹脂酸塩溶液、アルコキサイド又はアセチル
アセトン化金属を選択して使用することもできる。尚、
この触媒層は低温時にみられるガスセンサーの感度低下
を防止するものである。
The metal-organic solution for forming the catalyst layer is a resin acid containing any one of platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), antimony (Sb), silver (Ag) and the like. A salt solution, an alkoxide, or a metal acetylacetonate can also be selected and used. still,
This catalyst layer prevents the deterioration of the sensitivity of the gas sensor, which is seen at low temperatures.

【0032】上記説明した本発明の方法で製造した第1
の実施例のガスセンサーについて、ガス検知感度(Ro
/Rs)を測定した。ここで、Roはガスサンプルに反
応した際のガスセンサーの抵抗値を、Rsはガスを検出
しない場合のガスセンサーの抵抗値をそれぞれ表してい
る。ガスサンプルは、アルコール、水素、一酸化炭素及
び炭水化物から合計4種類採取し、ガスセンサーの試験
に供した。その結果を図4に示す。図中、横軸はガスサ
ンプルの濃度を、縦軸はガスセンサーの感度を示してお
り、そして、4種類のガスに対応した点を連結して4種
類の直線が描かれている。図より明らかなように、本発
明の方法により製造されたガスセンサーは、極めて良好
な感度を有している。
First manufactured by the method of the present invention described above
Regarding the gas sensor of the above example, the gas detection sensitivity (Ro
/ Rs) was measured. Here, Ro represents the resistance value of the gas sensor when reacting with the gas sample, and Rs represents the resistance value of the gas sensor when no gas is detected. A total of four gas samples were taken from alcohol, hydrogen, carbon monoxide, and carbohydrate, and used for the gas sensor test. The result is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the concentration of the gas sample, the vertical axis represents the sensitivity of the gas sensor, and four types of straight lines are drawn by connecting the points corresponding to the four types of gas. As is clear from the figure, the gas sensor manufactured by the method of the present invention has extremely good sensitivity.

【0033】本発明の方法により製造された第2の実施
例のガスセンサーを、電極41、42を介して電源(図
示していない)に接続され、アルコール性着臭剤を用い
て感度を試験した。その結果を図5に示す。
The gas sensor of the second embodiment manufactured by the method of the present invention was connected to a power source (not shown) via electrodes 41 and 42, and the sensitivity was tested using an alcoholic odorant. did. The result is shown in FIG.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではスピン
コート法を利用してガス検知材料の層を基質上に形成す
る。このスピンコート法は、遠心力を利用して基板上に
薄くしかもガス検知材料が平均に入り込んだ層を形成す
る。そして、本発明におけるガス検知層は、電極を形成
する前に設けられるので、ガス検知層に対する熱処理を
例えば800℃という温度で行うことができ、この温度
は従来技術による熱処理温度の上限が600℃であった
ことから、極めて高いものということができる。これに
より、本発明の方法により製造されたガスセンサーにお
けるガス検知層と基質との結合は、従来の方法により製
造されたガスセンサーに比較して極めて強固なものとな
るのである。
As described above, in the present invention, the layer of the gas detecting material is formed on the substrate by utilizing the spin coating method. This spin coating method uses a centrifugal force to form a thin layer on the substrate, in which the gas sensing material has entered the average. Further, since the gas detection layer in the present invention is provided before forming the electrode, the heat treatment for the gas detection layer can be performed at a temperature of, for example, 800 ° C., and the upper limit of the heat treatment temperature according to the conventional technique is 600 ° C. Therefore, it can be said that it is extremely expensive. As a result, the bond between the gas detection layer and the substrate in the gas sensor manufactured by the method of the present invention becomes extremely strong as compared with the gas sensor manufactured by the conventional method.

【0035】本発明の範囲は、上記説明した実施例に限
定されるものではなく、上記記載した特許請求の範囲に
より解されるべきである。
The scope of the invention is not limited to the embodiments described above, but rather should be understood by the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例により製造されたガスセ
ンサーの概略を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an outline of a gas sensor manufactured according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例により製造されたガスセ
ンサーの概略を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a gas sensor manufactured according to a second embodiment of the present invention.

【図3】スピンコート法により形成された酸化スズのガ
ス検知層について測定したX線回析スペクトルである。
図3A、図3B及び図3Cのスペクトルは異なる温度で
熱処理されたガス検知層についてのものである。
FIG. 3 is an X-ray diffraction spectrum measured for a tin oxide gas detection layer formed by a spin coating method.
The spectra in FIGS. 3A, 3B and 3C are for gas sensing layers heat treated at different temperatures.

【図4】4種類のガスサンプルに対する検知特性を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing detection characteristics for four types of gas samples.

【図5】本発明の方法により製造したガスセンサーのガ
スサンプルに対する応答特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a response characteristic of a gas sensor manufactured by the method of the present invention to a gas sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスセンサー 10 基質 20 緩衝層 30 ガス検知層 35 第2のガス検知層 41、42 電極 60 ヒーター 70 ガラス層 1 Gas Sensor 10 Substrate 20 Buffer Layer 30 Gas Detection Layer 35 Second Gas Detection Layer 41, 42 Electrode 60 Heater 70 Glass Layer

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年9月28日[Submission date] September 28, 1993

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図3】 [Figure 3]

フロントページの続き (72)発明者 ミン−ハン ツエン 台湾,ミアオリ,トウ フェン,ミン−シ ュ サブ−ワード,シン ウ チア アレ イ 20,ナンバー 53 (72)発明者 ピン−ピン タサイ 台湾,シンヂュウ,ヂュウドン,シュ フ ロード,レイン 520,アレイ 8,ナ ンバー 15 (72)発明者 チュウ−フォン リャウ 台湾,タイペイ,セクション 1,ドン フア エス.ロード,ナンバー 344,4 −1 フロアー (72)発明者 ジェイムス シー.エイチ.ク 台湾,タイペイ,シン テン,ヂュン チ ェン ロード,レイン 280,ナンバー 1−6,5 フロアーFront Page Continuation (72) Inventor Min-Han Tseng Taiwan, Miaoli, Toufen, Min-Shu Sub-ward, Xinhua Array 20, No. 53 (72) Inventor Pin-Pin Tasai Taiwan, Shin-Zhu, Zhu Dong, Schroed, Rhein 520, Alley 8, Number 15 (72) Inventor Chu-Vong Liao Taiwan, Taipei, Section 1, Dong Hua S. Road, Number 344, 4-1 Floor (72) Inventor James C. H. Ku Taiwan, Taipei, Shin Ten, Zhuang Chen Road, Rain 280, Number 1-6, 5 Floor

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) 基質の表面上に金属−有機溶液
を用いたスピンコート法により緩衝層を設けた後、該緩
衝層を約650乃至1000℃の温度で熱処理し、
(b) 前記緩衝層の表面上に金属−有機溶液を用いた
スピンコート法によりガス検知層を設けた後、該ガス検
知層を約650乃至1000℃の温度で熱処理し、
(c) 前記ガス検知層の表面上に電導性ペーストを用
いて一対の電極をスクリーン印刷した後、該一対の電極
を約400乃至600℃の温度で熱処理し、(d) 前
記ガス検知層の表面上に金属−有機溶液を用いたスピン
コート法により触媒層を設けた後、該触媒層を約400
乃至600℃の温度で熱処理する工程からなることを特
徴とするガスセンサーの製造方法。
1. (a) After providing a buffer layer on the surface of a substrate by a spin coating method using a metal-organic solution, the buffer layer is heat-treated at a temperature of about 650 to 1000 ° C.,
(B) After providing a gas detection layer on the surface of the buffer layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the gas detection layer is heat-treated at a temperature of about 650 to 1000 ° C.,
(C) Screen-printing a pair of electrodes using a conductive paste on the surface of the gas detection layer, and then heat-treating the pair of electrodes at a temperature of about 400 to 600 ° C., (d) of the gas detection layer. After providing a catalyst layer on the surface by a spin coating method using a metal-organic solution, the catalyst layer is applied to about 400
A method of manufacturing a gas sensor, which comprises a step of heat treatment at a temperature of from 600 to 600 ° C.
【請求項2】 (a) 基質の表面上に金属−有機溶液
を用いたスピンコート法により緩衝層を設けた後、該緩
衝層を約650乃至1000℃の温度で熱処理し、
(b) 前記緩衝層の表面上に金属−有機溶液を用いた
スピンコート法により第1のガス検知層を設けた後、該
第1のガス検知層を約650乃至1000℃の温度で熱
処理し、(c) 前記第1のガス検知層の表面上電導性
物質によるゲルを用いて一対の電極をスクリーン印刷し
た後、該一対の電極を約400乃至600℃の温度で熱
処理し、(d) 前記緩衝層の表面上に金属−有機溶液
を用いたスピンコート法により第2のガス検知層を設け
た後、該第2のガス検知層を約400乃至600℃の温
度で熱処理し、(e) 前記第2のガス検知層の表面上
に金属−有機溶液を用いたスピンコート法により触媒層
を設けた後、該触媒層を約400乃至600℃の温度で
熱処理する工程からなることを特徴とするガスセンサー
の製造方法。
2. (a) After providing a buffer layer on the surface of a substrate by a spin coating method using a metal-organic solution, the buffer layer is heat-treated at a temperature of about 650 to 1000 ° C.,
(B) After providing a first gas detection layer on the surface of the buffer layer by a spin coating method using a metal-organic solution, the first gas detection layer is heat-treated at a temperature of about 650 to 1000 ° C. , (C) Screen-printing a pair of electrodes using a gel of a conductive material on the surface of the first gas detection layer, and then heat-treating the pair of electrodes at a temperature of about 400 to 600 ° C., (d) A second gas detection layer is provided on the surface of the buffer layer by a spin coating method using a metal-organic solution, and then the second gas detection layer is heat-treated at a temperature of about 400 to 600 ° C. ) A step of providing a catalyst layer on the surface of the second gas detection layer by a spin coating method using a metal-organic solution, and then heat treating the catalyst layer at a temperature of about 400 to 600 ° C. And a method of manufacturing a gas sensor.
【請求項3】 上記工程(a)において、金属−有機溶
液に含まれる金属が、スズ、亜鉛、ニッケル、鉄及びイ
ンジウムからなる群より選ばれたものである請求項1又
は2に記載のガスセンサーの製造方法。
3. The gas according to claim 1, wherein in the step (a), the metal contained in the metal-organic solution is selected from the group consisting of tin, zinc, nickel, iron and indium. Sensor manufacturing method.
【請求項4】 上記工程(d)において、金属−有機溶
液が、プラチナ、金、パラジウム、アンチモン、銀等の
いずれかを含む樹脂溶液、アルコキサイド又はアセチル
アセトン化金属である請求項1に記載のガスセンサーの
製造方法。
4. The gas according to claim 1, wherein in the step (d), the metal-organic solution is a resin solution containing any of platinum, gold, palladium, antimony, silver and the like, alkoxide or metal acetylacetonate. Sensor manufacturing method.
【請求項5】 上記工程(e)において、金属−有機溶
液が、プラチナ、金、パラジウム、アンチモン、銀等の
いずれかを含む樹脂溶液、アルコキサイド又はアセチル
アセトン化金属である請求項2に記載のガスセンサーの
製造方法。
5. The gas according to claim 2, wherein in the step (e), the metal-organic solution is a resin solution containing any of platinum, gold, palladium, antimony, silver and the like, alkoxide or metal acetylacetonate. Sensor manufacturing method.
【請求項6】 基質と、該基質の表面上に設けられた緩
衝層と、該緩衝層上に配された少なくとも一層以上のガ
ス検知層と、該ガス検知層上に設けられた一対の電極
と、前記ガス検知層上に設けられた触媒層とよりなるこ
とを特徴とするガスセンサー。
6. A substrate, a buffer layer provided on the surface of the substrate, at least one or more gas detection layers arranged on the buffer layer, and a pair of electrodes provided on the gas detection layer. And a catalyst layer provided on the gas detection layer.
【請求項7】 基質が酸化アルミニウムにより形成され
ている請求項6に記載のガスセンサー。
7. The gas sensor according to claim 6, wherein the substrate is formed of aluminum oxide.
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