KR20190050381A - Manufacturing method for sensing materials using MEMS gas sensor and MEMS gas sensor including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법 및 MEMS 가스 센서에 대한 것으로서, 보다 상세하게는, 인쇄성 및 접착 특성이 우수한 감지 소재를 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 감지 소재를 포함하는 MEMS 가스 센서에 대한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a sensing material for a MEMS gas sensor and a MEMS gas sensor, and more particularly, to a method of manufacturing a sensing material having excellent printability and adhesion characteristics, and a MEMS Gas sensors.
최근 휴대용 단말기 또는 유비쿼터스 센서 네트워크 등에서 탑재되어 다양한 서비스에 이용되기 위해서, 가능한 전력 소모가 적으면서도 갑작스런 충격에도 구조적/기계적/전기적으로 안정한 MEMS 가스 센서에 대해서 많은 연구를 진행하고 있다. In recent years, many studies have been made on MEMS gas sensors that are structurally, mechanically, and electrically stable even in case of sudden shock while consuming less power, in order to be used in various services mounted on portable terminals or ubiquitous sensor networks.
특히, 이러한 MEMS 가스 센서는 1) 소형화 및 소비전력 감소, 2) 대량 생산, 3) 센서 수명 향상 및 4) 저농도 검출이 가능하도록 다양한 방식으로 연구가 진행되고 있는 실정이다. In particular, such MEMS gas sensors are being studied in various ways in order to 1) reduce size and power consumption, 2) mass production, 3) improve sensor life, and 4) detect low concentration.
그 중에서도 감지 소재와 기판과의 접착성은 MEMS 가스 센서의 감지 성능, 신뢰도 향상, 그리고 센서의 수명, 내구성 등을 향상시키는 데 필수적인 요소이다. Among them, the adhesion between the sensing material and the substrate is an essential factor for improving the sensing performance, reliability, and lifetime and durability of the sensor of the MEMS gas sensor.
그러나 MEMS 가스 센서에 있어서, 이러한 나노 감지 소재와 기판과의 접착성이 상당히 취약한 것이 현실이며, 이에 따라 인쇄 성형성이 저하되거나 더나아가 센서의 수명 등을 저하시키는 문제가 발생하고 있다.However, in the MEMS gas sensor, the adhesiveness between the nano-sensing material and the substrate is extremely weak, and thus the print formability is deteriorated and further the life of the sensor is lowered.
이에 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 인쇄성 및 접착 특성이 우수한 감지 소재를 제조하는 방법에 대한 발명을 하기 이르렀다. Accordingly, the present inventors have invented a method for manufacturing a sensing material having excellent printability and adhesion property to solve such a problem.
본 발명의 목적은, 인쇄성 및 접착 특성이 우수한 감지 소재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for producing a sensing material having excellent printability and adhesion property.
구체적으로, 감지 소재용 나노 파이버(Nano fiber)를 글래스 파우더(Glass Powder)와 NC, EC, AC계 바인더(Binder)를 함유한 비클(vehicle)과 혼합 하여 페이스트(Paste)를 제조함으로써, 인쇄성 및 접착 특성이 우수한 MEMS 가스 센서용 감지 소재를 제조하는 것이다.Specifically, by mixing a nanofiber for a sensing material with a glass powder and a vehicle containing NC, EC, and AC binder, a paste is produced, And a sensing material for a MEMS gas sensor having excellent adhesion properties.
본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법은, a) 감지 소재용 나노 파이버(Nano fiber)를 제조하는 단계; b) 글래스 파우더(Glass Powder)를 제조하는 단계; 및 c) NC, EC, AC계 바인더(Binder)를 함유한 비클(vehicle)과 상기 나노 파이버 및 상기 글래스 파우더를 혼합하여 페이스트(Paste)를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. A method for fabricating a sensing material for a MEMS gas sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a) fabricating a nanofiber for a sensing material; b) preparing a glass powder; And c) mixing the nanofibers and the glass powder with a vehicle containing NC, EC, AC binder, and binder to prepare a paste.
바람직하게는, 상기 a) 단계는, a1) WO3, SnO2 및 ZnO 중 어느 하나 이상의 세라믹 소재에 촉매를 첨가하고, 그리고 전기 방사를 통해 나노 파이버를 제조할 수 있다.Preferably, the step a) may comprise: a1) adding a catalyst to at least one ceramic material selected from the group consisting of WO3, SnO2 and ZnO, and preparing nanofibers by electrospinning.
바람직하게는, 상기 나노 파이버는 150nm 이상의 직경을 구비할 수 있다. Preferably, the nanofibers may have a diameter of 150 nm or more.
바람직하게는, 상기 a) 단계는, a2) 상기 제조된 나노 파이버를 초음파 분산 장치를 이용하여 분산시켜 1㎛ 이하의 나노 파이버를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. Preferably, the step a) may further comprise: a2) dispersing the nanofibers using an ultrasonic dispersing apparatus to produce nanofibers of 1 μm or less.
바람직하게는, 상기 b) 단계는, b1) Bi2O3-V2O5-P2O5계를 기본으로 하는 유리 조성물에 산화물 원료를 첨가하여 저융점의 글래스 프릿(Glass Frit)을 제조하는 단계; 및 b2) 상기 글래스 프릿을 분쇄하는 단계;를 포함할 수 있다. Preferably, step b) comprises the steps of: b1) preparing a glass frit having a low melting point by adding an oxide raw material to a glass composition based on Bi2O3-V2O5-P2O5 system; And b2) pulverizing the glass frit.
바람직하게는, 상기 산화물 원료는 B2O3, ZnO, BaO, Li2O, Na2O, SiO2, La2O 및 Nb2O5 중 어느 하나 이상일 수 있다. Preferably, the oxide raw material may be at least one of B2O3, ZnO, BaO, Li2O, Na2O, SiO2, La2O, and Nb2O5.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가스 센서는 상술된 감지 소재 제조 방법에 의해 제조된 감지 소재를 100CPs 이하의 점도로 도포하여 제조될 수 있다. In addition, the MEMS gas sensor according to an embodiment of the present invention can be manufactured by applying the sensing material manufactured by the sensing material manufacturing method described above to a viscosity of 100 CPs or less.
본 발명에 따르면, 반도체식 가스 센서용 감지 소재의 감지 성능을 향상시킬 수 있다. 더나아가 기판 접착성 개선을 통해 센서 수명 향상 및 저농도 검출이 가능하게 된다. According to the present invention, the sensing performance of the sensing material for a semiconductor type gas sensor can be improved. Further, improvement of the substrate adhesion and improvement of the sensor life and detection of low concentration can be achieved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법에 대한 개략도이다.
도 2는 저융점 글래스 프릿(Glass Frit)의 열분석도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가스센서용 감지 소재 제조에 사용되는 나노 파이버(Nano fiber)의 TEM 사진다. 1 is a schematic diagram of a method for fabricating a sensing material for a MEMS gas sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a thermal analysis chart of a low melting point glass frit.
3 is a TEM photograph of a nanofiber used for manufacturing a sensing material for a MEMS gas sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다. The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. The embodiments of the present invention are provided to fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the better understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법Method for manufacturing sensing material for MEMS gas sensor
본 발명의 일 실시예에 따른 감지 소재 방법은 a) 감지 소재용 나노 파이버(Nano fiber)를 제조하는 단계; b) 글래스 파우더(Glass Powder)를 제조하는 단계; 및 c) NC, EC, AC계 바인더(Binder)를 함유한 비클(vehicle)과 상기 나노 파이버 및 상기 글래스 파우더를 혼합하여 페이스트(Paste)를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. A sensing material method according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a) fabricating a nanofiber for a sensing material; b) preparing a glass powder; And c) mixing the nanofibers and the glass powder with a vehicle containing NC, EC, AC binder, and binder to prepare a paste.
a) 단계에서, WO3, SnO2 및 ZnO 중 어느 하나 이상의 세라믹 소재에 Pt, Pd, Pt-Y 등의 촉매를 첨가하였다. In step a), a catalyst such as Pt, Pd or Pt-Y is added to at least one ceramic material of WO3, SnO2 and ZnO.
구체적으로, 전기 방사 장치를 이용하여 150nm 이상의 직경을 갖는 나노 파이버를 제조하였으며, 길이 방향으로 제어를 위해 추가적으로 분쇄 공정을 진행하였다. Specifically, a nanofiber having a diameter of 150 nm or more was prepared by using an electrospinning device, and a pulverizing process was further performed to control the length of the nanofiber.
이러한 분쇄 공정은 초음파 분산 장치를 이용하여 분산하였으며, 1㎛ 이하의 나노 파이버를 제조하였다. The pulverization process was dispersed by using an ultrasonic dispersing apparatus, and nanofibers of 1 탆 or less were prepared.
b) 단계에서는, Bi2O3-V2O5-P2O5계를 기본으로 하는 유리 조성물에 산화물 원료를 첨가하여 저융점의 글래스 프릿(Glass Frit)을 제조하고 글래스 프릿을 분쇄하는 단계를 포함하여, 미분의 글래스 파우더를 제조하였다. In the step b), a step of adding a raw material of an oxide to a glass composition based on Bi2O3-V2O5-P2O5 system to prepare a glass frit having a low melting point and pulverizing the glass frit, .
이러한 단계는 인쇄 소성후 기판 부착성을 높이기 위해 저융점의 글래스 프릿을 첨가하여 저온 소성 공정을 진행하여 기판과의 접착성을 부여하기 위함이다. This step is to add a glass frit having a low melting point in order to improve the adhesion to the substrate after the firing to perform the low-temperature firing process to give adhesion to the substrate.
c) 단계에서, NC, EC, AC계 바인더를 함유한 비클과 나노 파이버 및 글래스 파우더를 혼합하여 페이스트를 제조하였다. In the step c), a paste containing NC, EC, AC binder-containing beads, nanofiber, and glass powder was mixed.
이렇게 제조된 글래스 페이스트를 100CPs 이하의 점도로 제조 하여 잉크젯 프린팅 또는 EHD 공정을 이용하여 감지소재를 도포하게 되는 경우에는, 기판 접착성 개선이 이뤄질 수 있게 된다. 더 나아가 이러한 소재를 통해 제조된 MEMS 가스 센서의 경우 센서 수명 향상 및 저농도 검출이 가능하게 된다. When the glass paste thus prepared is made to have a viscosity of 100 CPs or less and the sensing material is coated using inkjet printing or EHD process, improvement in substrate adhesiveness can be achieved. Furthermore, in the case of MEMS gas sensors fabricated through these materials, it is possible to improve the sensor life and detect low concentration.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
Claims (7)
b) 글래스 파우더(Glass Powder)를 제조하는 단계; 및
c) NC, EC, AC계 바인더(Binder)를 함유한 비클(vehicle)과 상기 나노 파이버 및 상기 글래스 파우더를 혼합하여 페이스트(Paste)를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
a) fabricating a nanofiber for a sensing material;
b) preparing a glass powder; And
c) mixing the nanofibers and the glass powder with a vehicle containing NC, EC, AC binder and binder to prepare a paste.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
상기 a) 단계는,
a1) WO3, SnO2 및 ZnO 중 어느 하나 이상의 세라믹 소재에 촉매를 첨가하고, 그리고 전기 방사를 통해 나노 파이버를 제조하는 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step a)
a1) adding a catalyst to at least one ceramic material selected from WO3, SnO2 and ZnO, and producing nanofibers by electrospinning.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
상기 나노 파이버는 150nm 이상의 직경을 구비하는 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Characterized in that the nanofibers have a diameter of at least 150 nm.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
상기 a) 단계는,
a2) 상기 제조된 나노 파이버를 초음파 분산 장치를 이용하여 분산시켜 1㎛ 이하의 나노 파이버를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The step a)
a2) dispersing the nanofibers using an ultrasonic dispersing apparatus to prepare nanofibers having a size of 1 mu m or less.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
상기 b) 단계는,
b1) Bi2O3-V2O5-P2O5계를 기본으로 하는 유리 조성물에 산화물 원료를 첨가하여 저융점의 글래스 프릿(Glass Frit)을 제조하는 단계; 및
b2) 상기 글래스 프릿을 분쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step b)
b1) preparing a glass frit having a low melting point by adding an oxide raw material to a glass composition based on Bi2O3-V2O5-P2O5 system; And
and b2) grinding the glass frit.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
상기 산화물 원료는 B2O3, ZnO, BaO, Li2O, Na2O, SiO2, La2O 및 Nb2O5 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
MEMS 가스센서용 감지 소재 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the oxide raw material is at least one of B2O3, ZnO, BaO, Li2O, Na2O, SiO2, La2O and Nb2O5.
Method for fabricating sensing material for MEMS gas sensors.
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|---|---|---|---|---|
| KR102549589B1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | (주)나노아이오닉스코리아 | TCD type hydrogen sensor and filament in order to prevent water formation reaction and fabrication methods therefor |
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|---|---|---|---|---|
| KR100929027B1 (en) | 2008-01-03 | 2009-11-26 | 한국에너지기술연구원 | Detecting Substances and Manufacturing Method of Plate Type Contact Combustion Gas Sensor for Hydrogen Detection |
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2017
- 2017-11-03 KR KR1020170145721A patent/KR20190050381A/en unknown
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