JP3036612B2 - Ozone sensor manufacturing method - Google Patents
Ozone sensor manufacturing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、オゾン発生機やオゾン
利用機器におけるオゾン濃度制御、またはオゾン検知用
に用いるセンサの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a sensor for controlling ozone concentration or detecting ozone in an ozone generator or an ozone utilizing device.
【0002】[0002]
【従来の技術】オゾンは強力な酸化作用を示すため、脱
臭、殺菌等の目的で上下水道水処理、医療、食品工業な
ど多くの分野で利用されている。しかし、そのような有
用な利用価値がある反面、オゾンはごく微量でも人体に
対して極めて有害であるため、発生量の制御や漏洩オゾ
ンの検知を確実に行なう必要がある。2. Description of the Related Art Since ozone has a strong oxidizing effect, it is used in various fields such as water and sewage water treatment, medical care, and the food industry for the purpose of deodorization and sterilization. However, while having such useful utility value, even a very small amount of ozone is extremely harmful to the human body, so it is necessary to reliably control the amount of generated ozone and detect leaked ozone.
【0003】このような状況においてオゾン濃度の測定
や検知には従来、酸化還元滴定法や吸光光度法、紫外線
吸収スペクトル法が用いられている。これに対して最
近、より簡便なオゾン濃度測定法が望まれており、その
一方法として半導体式オゾンセンサが提案されている。In such a situation, the measurement and detection of the ozone concentration have conventionally used an oxidation-reduction titration method, an absorptiometry method, and an ultraviolet absorption spectrum method. On the other hand, recently, a simpler method of measuring ozone concentration has been desired, and a semiconductor type ozone sensor has been proposed as one of the methods.
【0004】従来の半導体式ガスセンサは、図3に示す
ように、加熱機能を備えた絶縁基板(1) 上に、少なくと
も1対の電極(2) と前記電極間に形成されたガス感応体
(3)から構成されている。ガス感応体として用いられる
材料としては、ガスの吸着による電気伝導度変化を利用
するものとして、SnO2 、In2 O3 等の金属酸化物
が実用化されている。ガス感応体の形成方法としては、
焼結を用いる方法、スクリーン印刷等の厚膜法、スパッ
タリング法や真空蒸着法等の薄膜法が用いられており、
膜厚として、数10nmから数10μm程度のものであ
る。また、一部の半導体式ガスセンサにおいてはガス選
択性を向上するために、ガス感応体上にSiO2 等の金
属酸化物の被覆層を有しているものもある。As shown in FIG. 3, a conventional semiconductor gas sensor comprises a gas sensing element formed between an at least one pair of electrodes (2) and an electrode on an insulating substrate (1) having a heating function.
It consists of (3). Metal oxides such as SnO 2 and In 2 O 3 have been put to practical use as a material used as a gas sensitive body, utilizing a change in electric conductivity due to gas adsorption. As a method of forming the gas sensitive body,
A method using sintering, a thick film method such as screen printing, a thin film method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method are used,
The thickness is about several tens nm to several tens μm. In addition, some semiconductor gas sensors have a coating layer of a metal oxide such as SiO 2 on a gas sensitive body in order to improve gas selectivity.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来利
用されているオゾン濃度の測定方法は、一般に大がかり
な装置と煩雑な操作を必要とし、しかも高価であるため
簡単には利用できないという欠点を有している。一方、
簡便なオゾン濃度の測定方法として提案されている半導
体式オゾンセンサはオゾンガスに対する感度や応答性に
優れている。However, the conventional method of measuring the concentration of ozone generally requires a large-scale apparatus and complicated operations, and has a disadvantage that it is expensive and cannot be easily used. ing. on the other hand,
A semiconductor type ozone sensor proposed as a simple method for measuring ozone concentration has excellent sensitivity and responsiveness to ozone gas.
【0006】オゾンセンサに要求される機能としては、
オゾンガスに対する感度、選択性、応答性、安定性、作
製再現性等がある。このうち、オゾンに対する感度は最
も重要な機能であるが、オゾンガスは許容濃度が0.1ppm
と非常に低く、高感度のガスセンサが望まれている。一
般に、被検ガスに対する感度や選択性は、ガス感応体の
膜厚や組成変化により変化するため、ガス感応体の作製
再現性はガス感応体の膜厚や組成制御の安定性と密接に
関わっている。The functions required of an ozone sensor include:
There are sensitivity to ozone gas, selectivity, responsiveness, stability, production reproducibility and the like. Among them, the sensitivity to ozone is the most important function, but the allowable concentration of ozone gas is 0.1 ppm.
Therefore, a gas sensor having a very low sensitivity and a high sensitivity is desired. In general, the sensitivity and selectivity to the test gas vary with changes in the thickness and composition of the gas sensitizer, so the reproducibility of gas sensitizer production is closely related to the stability of the gas sensitizer thickness and composition control. ing.
【0007】前記ガス感応体を形成する方法として、ス
パッタリング法や真空蒸着法等の薄膜法は、ガス感応体
が多成分の場合、組成のばらつきが生じ易い問題があ
る。また、スクリーン印刷等の厚膜法では、膜厚のばら
つきを生じ易い問題を有する。[0007] As a method of forming the gas sensitizer, a thin film method such as a sputtering method or a vacuum deposition method has a problem that when the gas sensitizer is composed of multiple components, the composition tends to vary. Further, the thick film method such as screen printing has a problem that the film thickness tends to vary.
【0008】本発明は、上記課題を解決するもので、高
感度なオゾンセンサを再現性良く作製することが可能な
製造方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a manufacturing method capable of manufacturing a highly sensitive ozone sensor with good reproducibility.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明のオゾンセンサの第1番目の製造方法は、無機イ
ンジウム塩と、少なくともインジウムに配位可能な有機
化合物と、活剤を含む有機溶液を基板上に塗布し焼成す
ることにより、ガス感応体を形成することを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a first method for manufacturing an ozone sensor according to the present invention comprises an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating at least indium, and an organic material containing an active agent. A gas sensitive body is formed by applying a solution on a substrate and baking the solution.
【0010】前記構成においては、無機インジウム塩
が、硝酸インジウム、硫酸インジウム、塩化インジウム
からなる群から選ばれる少なくとも一つの塩であること
が好ましい。In the above structure, the inorganic indium salt is preferably at least one salt selected from the group consisting of indium nitrate, indium sulfate, and indium chloride.
【0011】また前記構成においては、配位可能な有機
化合物が、β−ジケトン類、α−ケトン酸類、β−ケト
ン酸類、前記ケトン酸類のエステル類、α−アミノアル
コール類及びβ−アミノアルコール類からなる群から選
ばれる少なくとも一つの化合物であることが好ましい。In the above structure, the coordinating organic compound may be β-diketones, α-ketone acids, β-ketone acids, esters of the ketone acids, α-amino alcohols and β-amino alcohols. It is preferably at least one compound selected from the group consisting of
【0012】次に本発明のオゾンセンサの第2番目の製
造方法は、、マスキングインクを基板上に塗布し乾燥
し、熱または光により硬化させた後、無機インジウム塩
と、少なくともインジウムに配位可能な有機化合物と、
活剤を含む有機溶液を基板上に塗布し焼成することによ
り、ガス感応体を形成することを特徴とする。Next, a second method of manufacturing an ozone sensor according to the present invention comprises applying a masking ink on a substrate, drying and curing the substrate by heat or light, and then coordinating the inorganic indium salt with at least indium. Possible organic compounds;
A gas sensitizer is formed by applying an organic solution containing an activator on a substrate and baking it.
【0013】前記構成においては、マスキングインク
が、少なくともエポキシアクリレート、エポキシメタア
クリレート、ウレタンアクリレート、ウレタンメタアク
リレートから選ばれる少なくとも一つの化合物を含むこ
とが好ましい。[0013] In the above configuration, the masking ink preferably contains at least one compound selected from epoxy acrylate, epoxy methacrylate, urethane acrylate, and urethane methacrylate.
【0014】[0014]
【作用】前記本発明の第1番目の構成によれば、ガス感
応体の形成に、無機インジウム塩と、インジウムに配位
可能な有機化合物と、活剤を含む有機溶液を用いる。一
般に、無機インジウム塩は潮解性を有する場合や加水分
解しやすい場合が多く、安定して同じ膜厚や組成のガス
感応体を作製することが困難である。そのために前記イ
ンジウムに配位可能な有機化合物を加え、前記無機イン
ジウム塩の一部と置換した配位化合物を生成し、無機イ
ンジウム塩を安定化させる。また、活剤はインジウム以
外の金属塩であり、これらの塩の添加により、ガス感応
体のオゾンガスに対する感度や選択性が向上される。そ
の結果、無機インジウム塩と、インジウムに配位可能な
有機化合物と、活剤を含む有機溶液からなるガス感応体
形成用組成物を塗布・焼成することにより、組成制御さ
れたガス感応体を安定に製造することが可能となる。そ
して、真空蒸着やスパッタ等の物理的製膜法に比べ、焼
成時にガス感応体が基板との相互拡散を生じるために、
基板との密着も良好で高信頼性のオゾンセンサが得られ
る。According to the first aspect of the present invention, an organic solution containing an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an activator is used to form a gas sensitizer. In general, inorganic indium salts often have deliquescence or are easily hydrolyzed, and it is difficult to stably produce a gas sensitive material having the same thickness and composition. For this purpose, an organic compound capable of coordinating with the indium is added to generate a coordination compound substituted with a part of the inorganic indium salt, thereby stabilizing the inorganic indium salt. The activator is a metal salt other than indium, and the addition of these salts improves the sensitivity and selectivity of the gas sensitizer to ozone gas. As a result, by applying and baking a composition for forming a gas sensitizer consisting of an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an organic solution containing an activator, the gas sensitizer whose composition is controlled is stabilized. Can be manufactured. And, compared to physical film forming methods such as vacuum evaporation and sputtering, the gas sensitizer causes mutual diffusion with the substrate during firing,
A highly reliable ozone sensor with good adhesion to the substrate can be obtained.
【0015】前記本発明の第2番目の構成によれば、ガ
ス感応体を所定のパターンに形成するため、ガス感応体
の不要部分にマスキングインクを基板上に塗布・乾燥
し、熱または光により硬化することにより、マスキング
樹脂膜の耐溶剤性を向上させ、前記ガス感応体形成組成
物塗布し、加熱処理することにより、ガス感応体の不要
部分のマスキング樹脂が熱分解して、必要部分のみにガ
ス感応体が形成される。これらガス感応体の不要部分の
マスキング樹脂膜を形成する際にスクリーン印刷やオフ
セット印刷法等を用い、ガス感応体形成用組成物の塗布
には、ディップコート法やスピンコート法等を用いるの
で、ガス感応体の膜厚のばらつきは小さく、高信頼性の
オゾンセンサが得られる。According to the second aspect of the present invention, in order to form a gas sensitive body in a predetermined pattern, a masking ink is applied to an unnecessary portion of the gas sensitive body on a substrate, dried, and then heated or lighted. By curing, the solvent resistance of the masking resin film is improved, the gas sensitizer forming composition is applied, and the heat treatment is performed. A gas sensitive body is formed at the bottom. When forming a masking resin film of an unnecessary portion of these gas sensitizers, screen printing or offset printing is used, and the application of the gas sensitizer forming composition uses a dip coating method, a spin coating method, or the like. The variation in the film thickness of the gas sensing element is small, and a highly reliable ozone sensor can be obtained.
【0016】[0016]
【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は本発明のオゾンセンサの概略断面図である。図1
において、1はアルミナ、ムライト等の絶縁基板、2は
金、銀、白金等の金属からなる電極、3は(化1)で表
される金属酸化物からなるガス感応体である。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
FIG. 1 is a schematic sectional view of the ozone sensor of the present invention. FIG.
In the figures, 1 is an insulating substrate such as alumina or mullite, 2 is an electrode made of a metal such as gold, silver or platinum, and 3 is a gas sensitive body made of a metal oxide represented by the following chemical formula (1).
【0017】[0017]
【化1】 Embedded image
【0018】基板(1) は、表面が絶縁性を有し、加熱機
能を備えているものであれば、いずれのものも使用する
ことができ、材料や構成等を限定するものではない。電
極(2) は、ガス感応体(3) に電圧印加し、その電気抵抗
値を測定することが主たる目的であり、電極の材料、構
成、パターン、製造方法等を限定するものではない。As the substrate (1), any substrate can be used as long as it has an insulating surface and has a heating function, and the material and the configuration are not limited. The main purpose of the electrode (2) is to apply a voltage to the gas sensitive body (3) and measure its electric resistance, and there is no limitation on the material, configuration, pattern, manufacturing method and the like of the electrode.
【0019】次に本発明の第1番目の製造方法によれ
ば、ガス感応体(3) は、以下のようにして形成すること
ができる。基板上にガス感応体形成用組成物の被膜を形
成した後、数100℃以上の温度で焼成し、ガス感応体
を形成する。なお、ガス感応体形成用組成物の塗布に
は、スクリーン印刷法、ロールコート法、ディップコー
ト法、スピンコート法等を用いることができるが、ディ
ップコート法、スピンコート法が好ましい。また、焼成
温度としては、ガス感応体形成用組成物が分解する温度
以上で、かつ基板の変形温度以下であればよく、400 〜
700 ℃が好ましい。ここで、ガス感応体形成用組成物は
以下のようにして合成する。Next, according to the first manufacturing method of the present invention, the gas sensitive body (3) can be formed as follows. After forming a film of the composition for forming a gas sensitive body on a substrate, it is baked at a temperature of several 100 ° C. or more to form a gas sensitive body. The gas sensitizer forming composition can be applied by a screen printing method, a roll coating method, a dip coating method, a spin coating method, or the like, but the dip coating method and the spin coating method are preferred. The firing temperature may be 400 ° C. or higher as long as it is higher than the temperature at which the composition for forming a gas sensitive body is decomposed and lower than the deformation temperature of the substrate.
700 ° C. is preferred. Here, the composition for forming a gas sensitive body is synthesized as follows.
【0020】まず最初に、無機インジウム塩をインジウ
ムに配位可能な有機化合物と混合する。ここで、無機イ
ンジウム塩は、インジウムに配位可能な有機化合物と、
置換できるような配位子を持つものであればよい。例え
ば、硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム
が挙げられ、さらに結晶水を有しているものが好まし
い。また、インジウムに配位可能な有機化合物は、イン
ジウムに1部配位して、無機インジウム塩の安定化と有
機溶剤に対する溶解性をもたせるために必要であり、例
えば、β−ジケトン類、α−またはβ−ケトン酸類、前
記ケトン酸類のエステル類、α−またはβ−アミノアル
コール類が挙げられる。First, an inorganic indium salt is mixed with an organic compound capable of coordinating with indium. Here, the inorganic indium salt is an organic compound capable of coordinating with indium,
What is necessary is just to have the ligand which can be substituted. For example, indium nitrate, indium chloride, and indium sulfate are mentioned, and those having crystallization water are preferable. In addition, the organic compound capable of coordinating with indium is necessary for coordinating one part with indium to stabilize the inorganic indium salt and to have solubility in an organic solvent. For example, β-diketones, α- Or β-ketone acids, esters of the ketone acids, and α- or β-amino alcohols.
【0021】次に、前記溶液に有機溶剤と活剤を加え、
それらの有機溶液を加熱処理する。ここで、活剤はガス
感応体の感度やガス選択性を向上を目的として添加され
る金属塩であり、金属マグネシウム塩、金属カルシウム
塩、金属ストロンチウム塩、金属バリウム等のアルカリ
土類金属塩や、金属チタン塩、金属ジルコニウム塩、金
属バナジウム塩、金属クロム塩、金属マンガン塩、金属
鉄塩、金属コバルト塩、金属ニッケル塩、金属銅塩等の
遷移金属塩、金属亜鉛塩、金属鉛塩、金属カドミウム
塩、金属スズ塩、金属アンチモン塩等が挙げられる。化
合物としては、室温では比較的安定であるが、加熱処理
により容易に分解し易いものであればよく、無機塩でも
有機塩でも良い。例えば、無機塩では硝酸塩、硫酸塩、
塩化物塩等が、有機塩ではカルボン酸塩やジカルボン酸
塩が挙げられる。また、前記有機溶剤としては、本発明
で用いる有機化合物や無機化合物を溶解するものであれ
ばよい。例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、
酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、アセト
ン、ジエチルケトン等のケトン類、メトキシエタノー
ル、エトキシエタノール等のエーテル類、テトラヒドロ
フラン等が挙げられる。さらに、前記活剤が室温で難溶
の場合、無機インジウム塩と、インジウムに配位可能な
有機化合物と、活剤を含む有機溶液を、その有機溶液の
還流温度もしくは還流温度付近で加熱処理してもよい。Next, an organic solvent and an activator are added to the solution,
The organic solutions are heat-treated. Here, the activator is a metal salt added for the purpose of improving the sensitivity or gas selectivity of the gas sensitizer, such as a metal magnesium salt, a metal calcium salt, a metal strontium salt, or an alkaline earth metal salt such as metal barium. , Transition metal salts such as metal titanium salts, metal zirconium salts, metal vanadium salts, metal chromium salts, metal manganese salts, metal iron salts, metal cobalt salts, metal nickel salts, metal copper salts, metal zinc salts, metal lead salts, Metal cadmium salts, metal tin salts, metal antimony salts and the like. The compound is relatively stable at room temperature, but may be easily decomposed by heat treatment, and may be an inorganic salt or an organic salt. For example, for inorganic salts, nitrates, sulfates,
Chloride salts and the like, and organic salts include carboxylate and dicarboxylate. The organic solvent may be any solvent that dissolves the organic compound or inorganic compound used in the present invention. For example, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene, ethanol, alcohols such as isopropanol,
Examples thereof include acetates such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and diethyl ketone, ethers such as methoxyethanol and ethoxyethanol, and tetrahydrofuran. Further, when the activator is hardly soluble at room temperature, an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an organic solution containing the activator are subjected to heat treatment at or near the reflux temperature of the organic solution. You may.
【0022】次に図2(a) 〜(c) は本発明の第2番目の
製造方法のオゾンセンサの製造方法の概略断面図であ
る。図2(a) 〜(c) において、1はアルミナ、ムライト
等の絶縁基板、2は金、銀、白金等の金属からなる電
極、3は下記(化1)で表される金属酸化物からなるガ
ス感応体、4はマスキング樹脂、5はガス感応体形成組
成物の被膜である。ディップコート等の熱分解法の場
合、以下のようにして、ガス感応体をパターン形成する
ことができる。まず、電極(2) 上のガス感応体不要部分
にマスキング樹脂(4) を印刷・硬化させた後、基板(1)
上にガス感応体形成用組成物の被膜(5) を形成する。こ
こで、マスキング樹脂は熱または紫外線で硬化後、ガス
感応体形成用組成物に対して不溶になれば良く、エポキ
シアクリレート、エポキシメタアクリレート、ウレタン
アクリレート、ウレタンメタアクリレートが好ましい。
次に、その基板を数100℃以上の温度で焼成し、ガス
感応体を形成する。なお、ガス感応体形成用組成物の塗
布には、スクリーン印刷法、ロールコート法、ディップ
コート法、スピンコート法等を用いることができるが、
ディップコート法、スピンコート法が好ましい。また、
焼成温度としては、ガス感応体形成用組成物が分解する
温度以上で、かつ基板の変形温度以下であればよく、40
0 〜700 ℃が好ましい。Next, FIGS. 2A to 2C are schematic sectional views of a method for manufacturing an ozone sensor according to a second manufacturing method of the present invention. 2 (a) to 2 (c), reference numeral 1 denotes an insulating substrate such as alumina or mullite, 2 denotes an electrode made of a metal such as gold, silver or platinum, and 3 denotes a metal oxide represented by the following chemical formula (1). Reference numeral 4 denotes a masking resin, and reference numeral 5 denotes a film of the gas-sensitive body forming composition. In the case of a thermal decomposition method such as dip coating, the gas sensitive body can be patterned as described below. First, after printing and curing a masking resin (4) on the unnecessary part of the gas sensitive body on the electrode (2), the substrate (1)
A film (5) of the composition for forming a gas sensitive body is formed thereon. Here, the masking resin only needs to be insoluble in the composition for forming a gas sensitive body after being cured by heat or ultraviolet rays, and epoxy acrylate, epoxy methacrylate, urethane acrylate, and urethane methacrylate are preferred.
Next, the substrate is fired at a temperature of several hundred degrees Celsius or more to form a gas sensitive body. In addition, the coating of the composition for forming a gas sensitive body, a screen printing method, a roll coating method, a dip coating method, a spin coating method and the like can be used,
Dip coating and spin coating are preferred. Also,
The firing temperature may be at least the temperature at which the composition for forming a gas sensitive body decomposes and at most the deformation temperature of the substrate.
0-700 ° C is preferred.
【0023】なお、ガス感応体のパターン化は、ディッ
プコート等の熱分解法、スパッタリング法や真空蒸着法
等の薄膜法で形成したガス感応体を、フォトリソグラフ
ィもしくはレジスト印刷・硬化・エッチング等で作製す
ることもできる。The patterning of the gas sensitive body is performed by subjecting the gas sensitive body formed by a thermal decomposition method such as dip coating, a thin film method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method to photolithography or resist printing / curing / etching. It can also be made.
【0024】以下、さらに詳細な実施例によって本発明
を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。 実施例1 1リットルの三角フラスコに、45gの硝酸インジウム
(化2)を秤量し、50gのアセチルアセトンを加えて、
室温で混合・溶解させた。その溶液に、(数1)が5mo
l%となるように秤量した各種金属Mの硝酸塩とアセトン
と10gのグリセリンを加えて、撹拌・混合し、所望のガ
ス感応体形成用組成物を得た。Hereinafter, the present invention will be described with reference to more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 In a 1-liter Erlenmeyer flask, 45 g of indium nitrate (Chemical Formula 2) was weighed, and 50 g of acetylacetone was added.
They were mixed and dissolved at room temperature. (Equation 1) is 5mo
Nitrate of various metals M, acetone and 10 g of glycerin weighed to 1% were added, stirred and mixed to obtain a desired composition for forming a gas sensitive body.
【0025】[0025]
【化2】 Embedded image
【0026】[0026]
【数1】 (Equation 1)
【0027】そのガス感応体形成用組成物を、厚さ0.4m
m のアルミナ基板の上に、ディップコートにより塗布
後、600 ℃で1時間焼成し、膜厚が50nmのインジウムを
主成分とする金属酸化物からなるガス感応体を形成し
た。その基板上に、金の有機金属化合物ペ−ストをスク
リーン印刷を用いて塗布・乾燥した後、560 ℃で焼成し
て電極層を形成した。次に、作製したセンサ素子を用い
てオゾンに対する応答特性を測定した。石英ガラス製測
定管中にセンサ素子を固定し、ヒータによって素子温度
を300 ℃に制御して、空気と1ppm のオゾンを含む空気
を交互にセンサ素子に流通接触させたときのセンサ素子
抵抗変化を測定した。空気中におけるセンサ素子抵抗を
RA 、オゾンを含む空気に変えて1分後のセンサ素子抵
抗をRG1としてRG1/RA を求めてセンサ感度とした。
このようにして求めた各組成のセンサが示す感度を表1
に挙げる。[0027] The composition for forming a gas sensible body was prepared to have a thickness of 0.4 m.
After coating by dip coating on an alumina substrate having a thickness of m 2, the resultant was baked at 600 ° C. for 1 hour to form a gas sensitive body having a thickness of 50 nm and comprising a metal oxide containing indium as a main component. An organic metal compound paste of gold was applied on the substrate by screen printing and dried, and then fired at 560 ° C. to form an electrode layer. Next, the response characteristic to ozone was measured using the manufactured sensor element. The sensor element is fixed in a quartz glass measuring tube, the element temperature is controlled to 300 ° C by a heater, and the change in the resistance of the sensor element when air and air containing 1 ppm of ozone alternately flow through the sensor element is measured. It was measured. The sensor element resistance in air was changed to R A and air containing ozone was changed to R G1 , and the sensor element resistance after one minute was determined as R G1 to obtain R G1 / R A, which was defined as the sensor sensitivity.
Table 1 shows the sensitivities obtained by the sensors of the respective compositions thus obtained.
Listed in
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】実施例2 厚さ0.4mm のアルミナ基板の上に、金の有機金属化合物
ペ−ストをスクリーン印刷を用いて塗布・乾燥した後、
800 ℃で焼成して電極層を形成した。次に、その基板上
にウレタンアクリレートと有機ビヒクルと有機溶剤から
なるマスキングインクを、スクリーン印刷により塗布
し、紫外線で硬化させた。さらに、スピンコートによ
り、ガス感応体形成用組成物の被膜を形成し、650 ℃で
1時間焼成し、膜厚が40nmのITOからなるガス感応体
を形成した。他は実施例1に同じ。なお、センサ感度
(RG1/RA )は3.9 であった。Example 2 A gold organometallic compound paste was applied on a 0.4 mm-thick alumina substrate by screen printing and dried.
It was fired at 800 ° C. to form an electrode layer. Next, a masking ink composed of urethane acrylate, an organic vehicle, and an organic solvent was applied on the substrate by screen printing, and cured by ultraviolet rays. Further, a film of the composition for forming a gas sensitive body was formed by spin coating, and baked at 650 ° C. for 1 hour to form a gas sensitive body made of ITO having a thickness of 40 nm. Others are the same as Example 1. The sensor sensitivity (R G1 / R A ) was 3.9.
【0030】実施例3 厚さ0.4 mmのアルミナ基板の上に、金の有機金属化合
物ペーストをスクリーン印刷を用いて塗布・乾燥した
後、800 ℃で焼成して電極層を形成した。次に、その基
板上にエポキシアクリレートと有機ビヒクルと有機溶剤
からなるマスキングインクを、スクリーン印刷により塗
布し、60℃で5分乾燥した後、130 ℃で30分加熱硬化さ
せた。さらに、スピンコートにより、ガス感応体形成用
組成物の被膜を形成し、700 ℃で1時間焼成し、膜厚が
40nmのITOからなるガス感応体を形成した。他は実施
例1に同じ。なお、センサ感度(RG1/RA )は3.6 で
あった。Example 3 A gold organometallic compound paste was applied on a 0.4 mm-thick alumina substrate by screen printing, dried, and fired at 800 ° C. to form an electrode layer. Next, a masking ink comprising an epoxy acrylate, an organic vehicle, and an organic solvent was applied on the substrate by screen printing, dried at 60 ° C. for 5 minutes, and cured by heating at 130 ° C. for 30 minutes. Further, a film of the composition for forming a gas sensitive body is formed by spin coating, and baked at 700 ° C. for 1 hour to form a film.
A gas sensitive body made of 40 nm ITO was formed. Others are the same as Example 1. The sensor sensitivity (R G1 / R A ) was 3.6.
【0031】以上説明した通り、前記本発明の実施例に
よればガス感応体の形成に、無機インジウム塩と、イン
ジウムに配位可能な有機化合物と、活剤を含む有機溶液
を用いる。一般に、無機インジウム塩は潮解性を有する
場合や加水分解しやすい場合が多く、安定して同じ膜厚
や組成のガス感応体を作製することが困難である。その
ために前記インジウムに配位可能な有機化合物を加え、
前記無機インジウム塩の一部と置換した配位化合物を生
成し、無機インジウム塩を安定化させる。また、活剤は
インジウム以外の金属塩であり、これらの塩の添加によ
り、ガス感応体のオゾンガスに対する感度や選択性が向
上される。その結果、無機インジウム塩と、インジウム
に配位可能な有機化合物と、活剤を含む有機溶液からな
るガス感応体形成用組成物を塗布・焼成することによ
り、組成制御されたガス感応体を安定に製造することが
可能となる。そして、真空蒸着やスパッタ等の物理的製
膜法に比べ、焼成時にガス感応体が基板との相互拡散を
生じるために、基板との密着も良好で高信頼性のオゾン
センサが得られる。As described above, according to the embodiment of the present invention, an organic solution containing an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an activator is used for forming a gas sensitizer. In general, inorganic indium salts often have deliquescence or are easily hydrolyzed, and it is difficult to stably produce a gas sensitive material having the same thickness and composition. For this purpose, an organic compound capable of coordinating with the indium is added,
A coordination compound substituted with a part of the inorganic indium salt is generated to stabilize the inorganic indium salt. The activator is a metal salt other than indium, and the addition of these salts improves the sensitivity and selectivity of the gas sensitizer to ozone gas. As a result, by applying and baking a composition for forming a gas sensitizer consisting of an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an organic solution containing an activator, the gas sensitizer whose composition is controlled is stabilized. Can be manufactured. Then, as compared with a physical film forming method such as vacuum deposition or sputtering, the gas sensitizer causes mutual diffusion with the substrate at the time of baking, so that a highly reliable ozone sensor with good adhesion to the substrate can be obtained.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明した通り本発明の第1番目の製
造方法によれば、、無機インジウム塩と、インジウムに
配位可能な有機化合物と、活剤を含む有機溶液からなる
ガス感応体形成用組成物を塗布・焼成することにより、
組成制御されたガス感応体を安定に製造することが可能
となる。そして、真空蒸着やスパッタ等の物理的製膜法
に比べ、焼成時にガス感応体が基板との相互拡散を生じ
るために、基板との密着も良好で高信頼性のオゾンセン
サが得られる。As described above, according to the first production method of the present invention, according to the first production method, a gas-sensitive substance comprising an organic solution containing an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating with indium, and an active agent is formed. By applying and baking the composition for
It is possible to stably produce a gas sensitive body whose composition is controlled. Then, as compared with a physical film forming method such as vacuum deposition or sputtering, the gas sensitizer causes mutual diffusion with the substrate at the time of baking, so that a highly reliable ozone sensor with good adhesion to the substrate can be obtained.
【0033】また本発明の第2番目の製造方法によれ
ば、ガス感応体を所定のパターンに形成するため、ガス
感応体の不要部分にマスキングインクを基板上に塗布・
乾燥し、熱または光により硬化することにより、マスキ
ング樹脂膜の耐溶剤性を向上させ、前記ガス感応体形成
組成物塗布し、加熱処理することにより、ガス感応体の
不要部分のマスキング樹脂が熱分解して、必要部分のみ
にガス感応体が形成され、ガス感応体の膜厚のばらつき
は小さく、高信頼性のオゾンセンサが得られる。According to the second manufacturing method of the present invention, since the gas sensitive body is formed in a predetermined pattern, masking ink is applied to the unnecessary portions of the gas sensitive body on the substrate.
By drying and hardening by heat or light, the solvent resistance of the masking resin film is improved, and the gas sensitizer forming composition is applied and heat-treated, so that the masking resin in an unnecessary portion of the gas sensitizer is heated. The gas sensor is decomposed to form a gas sensitive body only at a necessary portion, and the thickness of the gas sensitive body has a small variation, so that a highly reliable ozone sensor can be obtained.
【0034】また本発明は小型軽量かつ安価でかつガス
検知特性に優れ、オゾン発生機やオゾン利用機器におけ
るオゾン濃度制御、あるいはオゾン検知等の用途に適す
るオゾンセンサを与えるものである。The present invention also provides an ozone sensor which is compact, lightweight, inexpensive and has excellent gas detection characteristics, and is suitable for use in ozone concentration control or ozone detection in ozone generators and equipment utilizing ozone.
【図1】本発明のオゾンセンサの一実施例を示す概略断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of an ozone sensor of the present invention.
【図2】(a),(b),(c) は本発明のオゾンセンサの製造方
法の別の実施例示す概略断面図である。FIGS. 2A, 2B and 2C are schematic sectional views showing another embodiment of the method for manufacturing an ozone sensor according to the present invention.
【図3】従来の半導体式ガスセンサの概略断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional semiconductor gas sensor.
1 基板 2 電極 3 ガス感応体 4 マスキング樹脂 5 ガス感応体形成用組成物の被膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Electrode 3 Gas sensitive body 4 Masking resin 5 Film of composition for forming gas sensitive body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉池 信幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−152258(JP,A) 特開 平4−152259(JP,A) 特開 平4−5559(JP,A) 特開 昭59−92341(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Nobuyuki Yoshiike, Inventor 1006 Kazuma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-4-152258 (JP, A) JP-A-4- 152259 (JP, A) JP-A-4-5559 (JP, A) JP-A-59-92341 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/12
Claims (5)
ウムに配位可能な有機化合物と、活剤を含む有機溶液を
基板上に塗布し焼成することにより、ガス感応体を形成
することを特徴とするオゾンセンサの製造方法。1. An ozone characterized by forming a gas sensitizer by applying an inorganic solution containing an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating at least indium, and an activator on a substrate and firing the solution. Manufacturing method of sensor.
硫酸インジウム、塩化インジウムからなる群から選ばれ
る少なくとも一つの塩である請求項1に記載のオゾンセ
ンサの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the inorganic indium salt is indium nitrate,
The method for manufacturing an ozone sensor according to claim 1, wherein the at least one salt is at least one salt selected from the group consisting of indium sulfate and indium chloride.
類、α−ケトン酸類、β−ケトン酸類、前記ケトン酸類
のエステル類、α−アミノアルコール類及びβ−アミノ
アルコール類からなる群から選ばれる少なくとも一つの
化合物である請求項1に記載のオゾンセンサの製造方
法。3. The organic compound capable of coordination is selected from the group consisting of β-diketones, α-ketone acids, β-ketone acids, esters of the ketone acids, α-amino alcohols and β-amino alcohols. The method for manufacturing an ozone sensor according to claim 1, wherein the ozone sensor is at least one compound selected.
し、熱または光により硬化させた後、無機インジウム塩
と、少なくともインジウムに配位可能な有機化合物と、
活剤を含む有機溶液を基板上に塗布し焼成することによ
り、ガス感応体を形成することを特徴とするオゾンセン
サの製造方法。4. After applying a masking ink on a substrate, drying and curing with heat or light, an inorganic indium salt, an organic compound capable of coordinating at least to indium,
A method for manufacturing an ozone sensor, wherein an organic solution containing an activator is applied on a substrate and baked to form a gas sensitive body.
シアクリレート、エポキシメタアクリレート、ウレタン
アクリレート、ウレタンメタアクリレートから選ばれる
少なくとも一つの化合物を含む請求項4に記載のオゾン
センサの製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the masking ink contains at least one compound selected from epoxy acrylate, epoxy methacrylate, urethane acrylate, and urethane methacrylate.
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|---|---|---|---|
| JP4235668A JP3036612B2 (en) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Ozone sensor manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP4235668A JP3036612B2 (en) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Ozone sensor manufacturing method |
Publications (2)
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| JPH0682410A JPH0682410A (en) | 1994-03-22 |
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1992
- 1992-09-03 JP JP4235668A patent/JP3036612B2/en not_active Expired - Lifetime
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