KR19990054776A - 가스센서의 촉매물질 도포방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누설가스 경보장치에 이용되는 가스센서의 제조과정중 감지물질위에 촉매물질을 도포하는 방법에 관한 것으로서,

일반적으로 사용되고 있는 촉매물질 도포방법은, 촉매물질을 알코올에 용해시킨 촉매용액을 해당 감지물질위에 도핑하여 확산시키는 방법인데, 상기 촉매용액은 점도가 매우 낮기 때문에 확산하는 과정에서 인접한 다른 감지물질에까지 확산되는 경우가 많아, 가스센서의 특성을 저하시키고 불량품이 생기는 원인이 되고 있다.

이와같은 종래기술의 단점을 보완하기 위한 본 발명은 점도가 높은 유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 용해시켜 후막인쇄법으로 각각의 감지물질위에 인쇄한후 고온으로 소성시켜서 유기 바인더는 제거되고 촉매물질만 감지물질위에 남게 하는 방법을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 점도가 높은 유기 바인더를 각각의 감지물질위에 후막인쇄법으로 인쇄하므로 촉매용해액을 도핑하는 방법보다 제조공정이 간단하여 지고, 촉매물질의 확산이 없으므로 불량품을 줄이는 효과가 있다.

Description

가스센서의 촉매물질 도포방법

본 발명은 누설가스 경보장치 또는 가스농도 측정장치에 이용되는 가스센서의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 가스센서의 제조과정중 감지물질위에 촉매물질을 도포하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스센서는, 특정가스와 접촉하면 화학반응을 일으켜 저항값이 변하는 감지물질과, 상기 감지물질위에 도포되어 상기 특정가스와 상기 감지물질의 화학반응을 촉진시키는 촉매물질과, 상기 감지물질이 항상 적정온도를 유지하도록 외부로부터 전력을 공급받아 열을 발생하는 온도유지수단을 포함한다.

만일, 측정하고자 하는 특정가스가 상기 감지물질에 접촉하게 되면 상기 감지물질위에 도포되어 있는 촉매물질의 촉매작용에 의해 화학반응을 일으키게 되고, 이 화학반응에 의해 상기 감지물질의 저항값이 변하게 되므로 이것을 이용하여 상기 특정가스의 존재를 감지하게 된다.

이하, 도면을 참조하면서 일반적인 가스센서의 구조와 제조방법을 설명하고자 한다.

도 1은 일반적인 인쇄형 가스센서의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1의 (a)는 케이스(11)내에 장착된 가스센서(12)가 나타나 있다.

도 1의 (b)는 상기 가스센서(12)의 구성요소를 나타내는 도면이다.

도 1의 (b)를 참조하면, 일반적인 인쇄형가스센서는 세라믹기판(13)위에 인쇄된 히터(Heater)(14)와, 상기 히터(14)위에 적층되어 인쇄된 절연층(15)과, 상기 절연층위에 인쇄된 분리된 도선(16)과, 상기 히터(14)와 상기 도선(16)의 각 끝단에 연결되어 인쇄된 전극(17)과, 상기 전극(17)위에 인쇄되어 각각 다른 가스에 반응하는 감지물질A(18), 감지물질B(19), 감지물질C(20), 감지물질D(21)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 각각의 감지물질(18,19,20,21)위에는 측정하고자 하는 가스와 해당 감지물질과의 화학반응을 촉진시키는 촉매(미도시)가 각각 도포되어 있다.

한편, 상기 도선(16)은 도시된 바와 같이 상기 전극(17)과 접지전극(17G)이 직접 연결되지 않도록 감지물질을 사이에 두고 분리되어 인쇄되어 있어서, 각각의 감지물질이 해당 가스와 화학반응을 일으켜 저항값이 변할 경우 이를 외부로 출력할 수 있도록 되어 있다.

이와같은 구조를 알기 쉽도록 A-A단면도를 나타낸 것이 도 1의 (c)이다.

도 1의 (c)에는 세라믹기판(13)위에 히터(14)와, 절연층(15)과, 분리된 도선(16)이 순차적으로 적층되어 인쇄되고, 그 위에 감지물질A(18)와 감지물질B(19)가 각각 인쇄되며, 촉매물질A(22)와 촉매물질B(23)가 각각 대응되는 감지물질위에 적층되어 인쇄된 구조가 나타나 있다.

그런데, 가스센서의 제조과정중 감지물질위에 촉매물질을 도포하는 방법으로써 현재 일반적으로 사용되고 있는 것은, 촉매물질을 알코올에 용해시킨 촉매용액을 해당감지물위에 도핑(doping)하여 확산시키는 방법인데, 이것을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래기술에 따른 촉매물질 도포방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 각각 서로 다른 가스를 감지하기 위한 감지물질A(210), 감지물질B(220), 감지물질C(230), 감지물질D(240)와, 상기 각각의 감지물질위에 도포된 촉매물질A(211), 촉매물질B(221), 촉매물질C(231), 촉매물질D(241)가 나타나 있다.

이때, 상기 각각의 촉매물질은, 점도가 낮은 촉매용액을 각 감지물질위에 도핑(doping)하여 확산시키는 방법으로 도포된 것이므로, 확산하는 과정에서 인접한 다른 감지물에까지 혼입되어 가스센서의 감도를 떨어뜨리고 불량을 초래하는 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 발명의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

점성이 높은 유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 용해시켜 후막인쇄법으로 감지물질위에 인쇄한 다음, 고온으로 소성(Burnout)시켜 상기 유기 바인더는 제거되고 상기 촉매물질만 상기 감지물질위에 남도록 함으로써, 확산에 의한 촉매물질의 혼입을 방지하는 가스센서의 촉매물질 도포방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 가스센서의 구조를 나타내는 도면,

도 2는 종래기술에 따른 촉매물질의 도포방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 의한 촉매물질 도포방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

310 : 감지물질A 311 : 촉매물질A

320 : 감지물질B 321 : 촉매물질B

330 : 감지물질C 331 : 촉매물질C

340 : 감지물질D 341 : 촉매물질D

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 가스센서의 촉매물질 도포방법은,

특정가스와 접촉하게 되면 화학반응을 일으키는 감지물질과, 상기 감지물질위에 도포되어 상기 특정가스와 상기 감지물질의 화학반응을 촉진시키는 촉매물질로 이루어지는 감지부를 갖는 가스센서의 제조과정중 상기 감지물질위에 상기 촉매물질을 도포하는 방법에 있어서,

유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 혼합하여 용해시킨 혼합물질을 후막인쇄법으로 상기 감지물질위에 인쇄하는 제 1 단계와,

상기 유기 바인더는 제거되고 상기 촉매물질만 남도록 하기 위하여 상기 인쇄된 혼합물질을 소성하는 제 2 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 유기 바인더에 촉매물질을 용해시킨 상기 혼합물질의 점도는 20kcp로 유지하고, 소성온도는 약 400℃로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 단계를 수행하기 전에 많은 기공을 갖는 다공성막을 상기 감지물질위에 후막인쇄법으로 인쇄하는 전단계를 포함시킬 수도 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 촉매물질 도포방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 각각 서로 다른 가스에 반응하는 감지물질A(310), 감지물질B(320), 감지물질C(330), 감지물질D(340)와, 상기 각각의 감지물질위에 도포된 촉매물질A(311), 촉매물질B(321), 촉매물질(331), 촉매물질D(341)이 도시되어 있다.

여기서, 상기 각각의 촉매물질들은 점도가 높은(약 20kcp) 유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 용해시켜 후막인쇄법으로 인쇄한 다음, 고온으로(약 400℃) 소성(Burnout)하여 상기 유기 바인더는 제거되고 상기 촉매물질만 남도록 한 것으로 확산으로 인한 촉매물질의 혼입이 없는 것을 알 수 있다.

또한, 인쇄공정이 도핑(doping)공정보다 간단하기 때문에 본 발명은 가스센서의 제조공정을 간단하게 하는 효과가 있음을 알 수 있다.

한편, 확산없이 촉매물질을 도포할 수 있는 다음과 같은 다른 실시예를 생각할 수도 있다.

상기 본 발명의 다른 실시예에 의한 촉매물질 도포방법은, 감지물질위에 많은 기공을 갖는 다공성막을 먼저 인쇄한 다음, 그 위에 촉매물질을 용해시킨 유기 바인더(Binder)를 인쇄하고 고온으로 소성시키는 방법이다.

상기와 같은 소성과정을 거치고 나면 상기 유기 바인더는 제거되고, 남은 촉매물질은 상기 다공성막의 기공으로 흡수되어 상기 다공성막의 기공측벽에서 촉매작용을 하게 된다.

도 4는 이와 같은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 세라믹기판(410)위에 히터(420)와, 절연층(430)과, 도선(440)이 순차적으로 적층되어 인쇄되고, 상기 도선(440)위에 인쇄된 감지물질(450)과, 상기 감지물질(450)위에 인쇄된 다공성막(460)과, 상기 다공성막(460)위에 인쇄된 촉매물질을 용해시킨 유기 바인더(Binder)(470)가 도시되어 있다.

따라서, 도 4의 (a)는 다공성막위에 촉매물질을 용해시킨 유기 바인더를 인쇄한 상태임을 알 수 있다.

상기의 상태에서 소성과정을 거친 후의 상태를 나타낸 도면이 도 4의 (b)이다.

도 4의 (b)를 참조하면, 감지물질(450)위에 촉매물질이 흡수된 다공성막(480)이 나타나 있다.

상기 촉매물질이 흡수된 다공성막(480)은 소성과정에서 유기 바인더가 제거되고 남은 촉매물질이 다공성막의 기공사이로 흡수된 것으로써, 상기 흡수된 촉매물질은 다공성막의 기공측벽에서 촉매작용을 하게 된다.

본 발명에 의하면 촉매물질을 알코올에 용해시킨 촉매용액을 감지물질위에 도핑(dopong)하여 확산시키는 종래의 방법에 의하지 않고, 점도가 높은 유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 용해시켜 후막인쇄법으로 인쇄한 다음, 고온으로 소성시켜서(Burnout) 상기 바인더는 제거되고 상기 촉매물질만 남도록 함으로써 촉매물질이 인접감지물질로 확산하는 것을 방지하여 가스센서의 감도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 후막인쇄법을 이용하기 때문에 도핑(doping)방법에 비해 제조공정을 간단하게 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 특정가스와 접촉하게 되면 화학반응을 일으키는 감지물질과, 상기 감지물질위에 도포되어 상기 특정가스와 상기 감지물질의 화학반응을 촉진시키는 촉매물질을 포함하는 가스센서의 제조과정중 상기 감지물질위에 상기 촉매물질을 도포하는 방법에 있어서,

   유기 바인더(Binder)에 촉매물질을 혼합하여 용해시킨 혼합물질을 후막인쇄법으로 상기 감지물질위에 인쇄하는 제 1 단계와,

   상기 유기 바인더는 제거되고 상기 촉매물질만 남도록 하기 위하여 상기 인쇄된 혼합물질을 소성하는 제 2 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매물질 도포방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 단계를 수행하기 전에 많은 기공을 갖는 다공성막을 상기 감지물질위에 후막인쇄법으로 인쇄하는 단계가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매물질 도포방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 단계에서의 소성동작은 400℃이 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 촉매물질 도포방법.