JP2013190232A - ガス検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス検知装置500は、センサ素子50、通電駆動手段60、ガス検出手段61、異種ガス判別手段62等を含んで構成される。センサ素子50は、両面に熱酸化膜が付いたシリコンウェハー51上に、ダイヤフラム構造の支持層/熱絶縁層52としてSi3N4(窒化シリコン)とSiO2(シリカ)膜を順次形成する。その後にNi-Cr合金からなるヒータ層53、SiO2絶縁層54を、順にスパッタ法で形成する。またその上に接合層55、感知層電極56、感知層57を形成する。更にガスを感知するガス感知層59を成膜するが、ガス感知層59は、Sb(アンチモニー)をドープしたSnO2(酸化スズ)の感知層57と、Al2O3(アルミナ)にPd(パラジウム)を触媒として担持した焼結材で構成された選択燃焼層58で構成される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態に係るガス検知装置に用いる薄膜ガスセンサの断面構造を示す図である。図1においてガス検知装置500は、センサ素子50、通電駆動手段60、ガス検出手段61、異種ガス判別手段62、不図示の報知手段、不図示の電池(例.リチウムイオン電池)、などを備えて構成されている。そして、センサ素子50を、薄膜ガスセンサで構成するようにし、該薄膜ガスセンサは、両面に熱酸化膜が付いたシリコンウェハー51上に、後でダイヤフラム構造にする支持層/熱絶縁層52としてSi3N4(窒化シリコン)とSiO2(シリカ)膜を順次プラズマCVD法にて形成する。その上にNi-Cr合金からなるヒータ層53、SiO2絶縁層54を、順にスパッタ法で形成する。そしてその上に接合層55、感知層電極56、感知層57を形成する。成膜はRFマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行う。成膜条件は、接合層(Ta(タンタル)あるいはTi(チタン))55、感知層電極(Pt(白金)あるいはAu(金))56とも同じで、Arガス圧力1Pa、基板温度300℃、RFパワー 2W/cm2、膜厚は接合層55/感知層電極56=500Å/2000Åである。
このような状況に陥らないよう、ガスセンサには干渉ガスの影響を防止するため、上述した図6の説明のようにガスセンサ(薄膜ガスセンサチップ31)のガス導入口にフィルタとして、活性炭吸着層34を設けて干渉ガスを吸着除去しているが、この活性炭吸着層34の吸着能力を超えるような、想定外の干渉ガス濃度で長時間さらされた場合、干渉ガスがガスセンサ(薄膜ガスセンサチップ31)に到達する可能性があり、ひいては図4のメタン2000ppm(図中の72)抵抗値より低下してしまうような状況になり得る。
51 シリコンウェハー
52 支持層/熱絶縁層
53 ヒーター層
54 絶縁層
55 接合層
56 感知層電極
57 感知層
58 選択燃焼層
59 ガス感知層
60 通電駆動手段
61 ガス検出手段
62 異種ガス判別手段
500 ガス検知装置
Claims (6)
- 検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及び前記ガス検知層を加熱するヒータ層を少なくとも備えてなるセンサ素子と、前記ヒータ層へ所定の周期で通電を行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段を備えて前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、
前記ヒータ層を通電した時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記ガス検知層の雰囲気中に存在する異種ガスを判別する異種ガス判別手段を備え、
前記異種ガス判別手段による判別結果により、フィルタパッケージの劣化を診断することを特徴とするガス検知装置。 - 前記異種ガス判別手段は、前記検知対象外のガスであるにもかかわらず、前記ガス検知層の電気的特性が所定の値を割った場合には、前記フィルタパッケージの劣化と診断して報知することを特徴とする請求項1に記載のガス検知装置。
- 前記通電駆動手段が前記検知対象外のガスを検知するためのヒータ温度に設定して通電したことを受けて、前記異種ガス判別手段が前記フィルタパッケージの劣化を診断することを特徴とする請求項2に記載のガス検知装置。
- 前記通電駆動手段が前記検知対象外のガスを検知する場合に設定する前記ヒータ温度は、150℃〜350℃であることを特徴とする請求項3に記載のガス検知装置。
- 前記センサ素子が、支持層に支持されたヒータ層と、該ヒータ層を覆う電気絶縁層と、該電気絶縁層の上に成膜された酸化物半導体からなるガス感知層と、該ガス感知層の抵抗を測定するための一対の感知層電極とを備えた薄膜ガスセンサにより構成され、該薄膜ガスセンサに設けられた前記ガス感知層を用いて前記ガス検知層の電気的特性を計測することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガス検知装置。
- 内蔵された電池からの電力供給により、前記センサ素子、前記通電駆動手段、前記ガス検出手段及び前記異種ガス判別手段が所定の周期で駆動されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガス検知装置。
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