JP2006023224A - ガス検知素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 揮発性有機化合物を検知するガス検知素子1は、基板10と、前記基板上に設けられた金属酸化物を主成分とするガス感応部30とを含んでなり、前記金属酸化物が、高周波誘導プラズマ溶射法により溶射された後、熱処理されたものであることを特徴とする。揮発性有機化合物を検知するガス検知素子1の製造方法は、高周波誘導プラズマ溶射法により基板10上に金属酸化物を溶射する工程と、この溶射された金属酸化物を熱処理する工程とを含んでなることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
アルミナ基板と高周波誘導プラズマ溶射膜との密着性を調べるために、溶射パワーを変化させて、アルミナ基板に酸化スズを溶射して溶射膜を作製し、この溶射膜とアルミナ基板との密着性をテープ剥離試験にて評価した。表1にその結果を示す。また、比較試験として、印刷法で作製した酸化スズ厚膜についても同様に試験し、その結果を併記した。
図1及び図2に示す構成のセンサチップを以下の工程にて作製した。先ず、基板厚0.30mmのアルミナ基板10の片面に金をスパッタ法で成膜し、これを電極20とした。この時のスパッタ膜の膜厚は5000Åであった。その後、アルミナ基板10を3.5×3.5mmに分割し、スパッタ膜の中央部をレーザートリミング装置でカットして電極間隔21を形成した。作製したセンサチップの中央部にカーボンマスクを用いて1×1mmの酸化スズからなる感応部30を溶射した。なお、本実施例では75mmφのトーチを用いて80kWの溶射パワーで成膜した。
感応部を成膜する際に溶射パワーを変化させたこと以外は、実施例2と同様の工程にて、センサチップを作製した。本実施例にて作製したセンサチップのホルムアルデヒド感度と溶射パワーとの関係を調べると、図4の結果が得られた。
センサチップを焼成する際に焼成温度を200〜1000℃まで変化させたこと以外は、実施例2と同様の工程にてセンサチップを作製した。本実施例にて作製したセンサチップのホルムアルデヒド感度と焼成温度との関係を調べると、図5の結果を得た。
実施例2で作製したセンサチップについて、ホルムアルデヒドのガス感度とガス濃度との関係を調べた。すなわち、ホルムアルデヒドの濃度を0.1〜10.0ppmに変化させて、その時のセンサ抵抗Rgasとしたこと以外は、実施例2と同様の手順にてホルムアルデヒド感度(Rgas/Rair)を算出した。その結果を図6に示す。図6に示すように、800℃で焼成したセンサは、ホルムアルデヒドの濃度を0.1ppmまで低くしても、ホルムアルデヒド感度(Rgas/Rair)の大幅な変化を示した。さらに、環境基準である80ppbのホルムアルデヒドについても試験を行った結果、Rgas/Rair=0.62であり、80ppbという極めて低濃度ホルムアルデヒドであっても十分に検知できることを確認した。
溶射膜の原料として、酸化スズに含浸法で表2に示す金属を0.5原子%添加したものを使用したこと、及びホルムアルデヒドの濃度を40ppbと80ppbに設定したこと以外は、実施例2と同様の工程にてセンサチップを作製し、これらセンサについてホルムアルデヒド感度(Rgas/Rair)を測定した。その結果を表2に示す。
10 アルミナ基板
20 Auスパッタ電極
21 電極間隔
30 ガス感応部
Claims (9)
- 揮発性有機化合物を検知するガス検知素子であって、基板と、前記基板上に設けられた金属酸化物を主成分とするガス感応部とを含んでなり、前記金属酸化物が、高周波誘導プラズマ溶射法により溶射された後、熱処理されたものであるガス検知素子。
- 前記熱処理の温度が100〜1200℃の範囲である請求項1に記載のガス検知素子。
- 前記高周波誘導プラズマ溶射法における溶射パワーが7kW〜l00kWの範囲である請求項1又は2に記載のガス検知素子。
- 前記ガス検知素子の動作温度が200〜500℃の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載のガス検知素子。
- 前記ガス感応部は、前記金属酸化物に、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、インジウム、セシウム、バリウム及びランタンからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素又はその化合物が添加されたものであり、前記添加された金属元素又はその化合物は、前記金属酸化物とともに高周波誘導プラズマ溶射法により溶射されたものである請求項1〜3のいずれかに記載のガス検知素子。
- 揮発性有機化合物を検知するガス検知素子の製造方法であって、高周波誘導プラズマ溶射法により基板上に金属酸化物を溶射する工程と、この溶射された金属酸化物を熱処理する工程とを含んでなる製造方法。
- 前記熱処理の温度が100〜1200℃の範囲である請求項6に記載の製造方法。
- 前記高周波誘導プラズマ溶射法における溶射パワーが7kW〜l00kWの範囲である請求項6又は7に記載の製造方法。
- 前記金属酸化物とともに、カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、インジウム、セシウム、バリウム及びランタンからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素又はその化合物を高周波誘導プラズマ溶射法により溶射する請求項6〜8のいずれかに記載の製造方法。
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