JP2023019083A - ガス分子吸着体及びガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】吸着部の厚さの均一性を向上させることが可能なガス分子吸着体及びガスセンサを提供する。
【解決手段】ガス分子吸着体1は、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。電気絶縁性基板2は、第1主面21及び第1主面21とは反対側の第2主面22を有する。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
【選択図】図1
【解決手段】ガス分子吸着体1は、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。電気絶縁性基板2は、第1主面21及び第1主面21とは反対側の第2主面22を有する。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
【選択図】図1
Description
本開示は、ガス分子吸着体及びガスセンサに関し、より詳細には、検出対象のガス分子を吸着するガス分子吸着体、及び、ガス分子吸着体を備えるガスセンサに関する。
特許文献1には、基板と、第1の導電体と、第2の導電体と、絶縁層と、吸着材層(吸着部)と、壁部と、を備えるガスセンサが開示されている。
特許文献1に開示されたガスセンサでは、第1の導電体及び第2の導電体は、基板の上に配置されている。第1の導電体の下面及び第2の導電体の下面は、基板の上面に接している。絶縁層は、第1の導電体及び第2の導電体のそれぞれを被覆している。絶縁層は、基板の上面全体を被覆してもよいし、基板の上面を部分的に被覆していてもよい。吸着材層は、絶縁層の上に配置されている。絶縁層は、第1の開口部及び第2の開口部を有する。第1の開口部は、第1の導電体の表面の一部を露出させている。第2の開口部は、第2の導電体の表面の一部を露出させている。吸着材層は、第1の開口部及び第2の開口部を通じて、第1の導電体及び第2の導電体のそれぞれに接触している。吸着材層は、導電材料と、ガスを吸着することができる有機吸着材と、を含む。
特許文献1には、吸着材層が基板の上面を部分的に被覆していてもよいこと、吸着材層が基板と接していてもよいこと、が開示されている。
ガスセンサでは、吸着部の厚さの均一性の向上が望まれる場合がある。
本開示の目的は、吸着部の厚さの均一性を向上させることが可能なガス分子吸着体及びガスセンサを提供することにある。
本開示の一態様に係るガス分子吸着体は、電気絶縁性基板と、複数のピラーと、吸着部と、を備える。前記電気絶縁性基板は、第1主面及び前記第1主面とは反対側の第2主面を有する。前記複数のピラーは、前記電気絶縁性基板の前記第1主面から前記電気絶縁性基板に対して規定された厚さ方向に沿った方向に突出している。前記吸着部は、前記電気絶縁性基板の前記第1主面の一部及び前記複数のピラーそれぞれの側面の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。前記複数のピラーの各々は、前記電気絶縁性基板側の第1端と、前記電気絶縁性基板側とは反対側の第2端と、を有する。前記複数のピラーの各々の前記第2端は、前記吸着部における前記電気絶縁性基板側とは反対側の主面から突出している。
本開示の一態様に係るガスセンサは、前記ガス分子吸着体と、前記ガス分子吸着体の前記吸着部に接続されている第1電極と、前記第1電極から離れており、前記吸着部に接続されている第2電極と、を備える。
本開示のガス分子吸着体及びガスセンサは、吸着部の厚さの均一性を向上させることが可能となる。
下記の実施形態1~4等において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(実施形態1)
以下では、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びそれを備えるガスセンサ100について図1~3に基づいて説明する。
以下では、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びそれを備えるガスセンサ100について図1~3に基づいて説明する。
(1)概要
実施形態1に係るガス分子吸着体1は、吸着対象(ガスセンサ100での検出対象)のガス分子を吸着する吸着部7を備える。吸着部7は、導電性粒子と、有機材料と、を含む。ガス分子吸着体1は、吸着対象のガス分子が含まれる雰囲気に晒されたときに吸着部7において吸着対象のガス分子を吸着する。ガスセンサ100は、ガス分子吸着体1と、ガス分子吸着体1の吸着部7に接している第1電極11及び第2電極12と、を備える。ガスセンサ100においては、ガス分子が吸着部7に吸着されると、吸着部7の電気抵抗が変化する。これは、吸着部7に含まれる有機材料がガス分子を吸着して膨張することで、吸着部7に含まれる複数の導電性粒子の位置関係が変化することに起因する、と推察される。
実施形態1に係るガス分子吸着体1は、吸着対象(ガスセンサ100での検出対象)のガス分子を吸着する吸着部7を備える。吸着部7は、導電性粒子と、有機材料と、を含む。ガス分子吸着体1は、吸着対象のガス分子が含まれる雰囲気に晒されたときに吸着部7において吸着対象のガス分子を吸着する。ガスセンサ100は、ガス分子吸着体1と、ガス分子吸着体1の吸着部7に接している第1電極11及び第2電極12と、を備える。ガスセンサ100においては、ガス分子が吸着部7に吸着されると、吸着部7の電気抵抗が変化する。これは、吸着部7に含まれる有機材料がガス分子を吸着して膨張することで、吸着部7に含まれる複数の導電性粒子の位置関係が変化することに起因する、と推察される。
したがって、ガスセンサ100は、ガス分子吸着体1における吸着部7の電気抵抗の変化を利用して、検出対象のガス分子を検出することが可能である。例えば、ガスセンサ100は、第1電極11と第2電極12との間に電圧を印加した状態で第1電極11と吸着部7と第2電極12とを通って流れる電流の変化を測定することにより、吸着部7の電気抵抗の変化を測定することができ、結果として吸着部7に吸着した検出対象のガス分子を検出することが可能である。
(2)詳細
(2.1)ガス分子吸着体及びガスセンサの構成
ガス分子吸着体1は、図1及び2に示すように、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。また、ガス分子吸着体1は、覆い部8を更に備える。また、ガスセンサ100は、ガス分子吸着体1と、第1電極11と、第2電極12と、を備える。また、ガスセンサ100は、第1配線部13と、第2配線部14と、を更に備える。
(2.1)ガス分子吸着体及びガスセンサの構成
ガス分子吸着体1は、図1及び2に示すように、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。また、ガス分子吸着体1は、覆い部8を更に備える。また、ガスセンサ100は、ガス分子吸着体1と、第1電極11と、第2電極12と、を備える。また、ガスセンサ100は、第1配線部13と、第2配線部14と、を更に備える。
電気絶縁性基板2は、第1主面21及び第1主面21とは反対側の第2主面22を有する。
電気絶縁性基板2は、電気絶縁性を有する。電気絶縁性基板2では、電気絶縁性基板2のうち少なくとも、吸着部7及び覆い部8に接する部分の材料が、無機材料である。電気絶縁性基板2は、例えば、支持基板3と、支持基板3上に形成されている第1絶縁層4と、第1絶縁層4上に形成されている第2絶縁層5と、を含み、第1絶縁層4及び第2絶縁層5により電気絶縁性を有している。支持基板3は、例えば、シリコン基板である。支持基板3は、シリコン基板に限らず、例えば、ガラス基板でもよい。第1絶縁層4及び第2絶縁層5の材料は、無機材料であり、例えば、酸化ケイ素である。酸化ケイ素は、二酸化ケイ素を含む。第1絶縁層4及び第2絶縁層5の材料は、酸化ケイ素に限らず、例えば、窒化ケイ素であってもよい。また、電気絶縁性基板2では、第1絶縁層4の材料と第2絶縁層5の材料とが異なっていてもよい。この場合、例えば、第1絶縁層4の材料が酸化ケイ素であり、第2絶縁層5の材料が窒化ケイ素である。
複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。複数のピラー6の各々は、例えば、円柱状である。複数のピラー6の直径は、例えば、3μm以上20μm以下であり、一例として、10μmである。また、複数のピラー6の高さH6は、例えば、3μm以上20μmであり、一例として、10μmである。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、例えば、仮想的な2次元正方格子の格子点の群のうち、第1電極11、第2電極12、第1配線部13及び第2配線部14に重ならない複数の格子点に位置するように配置されている。2次元正方格子において隣り合う2つの格子点に位置する2つのピラー6間の距離は、例えば、3μm以上50μm以下であり、一例として、10μmである。また、複数のピラー6の配置は、特に限定されない。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向と平行であるが、厚さ方向D1と厳密に平行である場合に限らず、例えば、ピラー6と厚さ方向D1とのなす角度が10度以下であればよい。
複数のピラー6の各々の材料は、例えば、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ノボラック樹脂、シリコーン樹脂、環化ポリイソプレン、環化ポリブタジエン及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種類の材料を含んでいる。
吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。電気絶縁性基板2に対して規定される厚さ方向D1からの平面視で、吸着部7の外縁は、円形状であるが、これに限らず、例えば、四角形状又は六角形状であってもよい。
吸着部7は、吸着対象のガス分子を吸着する有機材料と、導電性粒子と、を含む。吸着対象のガス分子とは、例えば、ガス分子吸着体1を備えるガスセンサ100において検出対象とするガス分子を意味する。吸着部7における吸着対象のガス分子(化学物質)は、例えば、揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds)又は無機化合物である。揮発性有機化合物は、例えば、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、メチルメルカプタン及びジスルフィドからなる群より選ばれる少なくとも1種類を含む。無機化合物は、例えば、硫化水素、二酸化硫黄及び二硫化炭素からなる群より選ばれる少なくとも1種類を含む。
吸着部7は、膜状であって、有機材料中に導電性粒子が分散されている。吸着部7は、感応膜を構成している。感応膜は、上述の有機材料からなる感応材料と導電性粒子とを含むコンポジット膜である。
吸着部7における有機材料は、吸着対象のガス分子の種類、及び/又は吸着部7に含まれる導電性粒子の種類等に応じて選択される。有機材料は、例えば、ポリアルキレングリコール、ポリエステル、シリコーン、グリセロール、ニトリル、ジカルボン酸モノエステル、又は脂肪族アミンから選択される少なくとも1種類の材料である。
吸着部7における導電性材料は、炭素材料、導電性ポリマー、金属、金属酸化物、半導体、超伝導体、又は錯化合物等から選択される少なくとも1種類の材料を含む。炭素材料は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、コークス、カーボンナノチューブ、グラフェン、又はフラーレンを含み得る。導電性ポリマーは、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、又はポリアセチレンを含み得る。金属は、例えば、銀、金、銅、白金、又はアルミニウムを含み得る。金属酸化物は、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、又は酸化チタンを含み得る。半導体は、例えば、ケイ素、砒化ガリウム、リン化インジウム、又は硫化モリブデンを含み得る。超伝導体は、例えば、YBa2Cu3O7、又はTl2Ba2Ca2Cu3O10を含み得る。錯化合物は、例えば、テトラメチルパラフェニレンジアミンとクロラニルとの錯化合物、テトラシアノキノジメタンとアルカリ金属との錯化合物、テトラチアフルバレンとハロゲンとの錯化合物、イリジウムとハロカルボニル化合物との錯化合物、又はテトラシアノ白金を含み得る。
覆い部8は、電気絶縁性基板2の第1主面21において吸着部7の周囲に位置し、電気絶縁性基板2の第1主面21を覆っている。覆い部8は、吸着部7を露出させる円形状の開口9を有している。吸着部7は、平面視で、覆い部8の開口9内に配置されている。より詳細には、吸着部7は、電気絶縁性基板2と覆い部8の開口9とによって規定される凹部83内に配置されている。覆い部8は、例えば、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ノボラック樹脂、シリコーン樹脂、環化ポリイソプレン、環化ポリブタジエン及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種類の材料を含む。覆い部8は、フッ素を更に含んでいてもよい。
電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1において、覆い部8の厚さH8は、吸着部7の厚さH7よりも厚い。ガス分子吸着体1では、吸着部7は、覆い部8における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面81までは至っていない。
また、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1において、覆い部8の厚さH8は、複数のピラー6の各々の高さH6よりも大きい。
ガスセンサ100は、上述のように、ガス分子吸着体1と、吸着部7に接続されている第1電極11と、吸着部7に接続されている第2電極12と、を備える。
ガス分子吸着体1は、吸着部7においてガス吸着性を有する。「ガス吸着性」とは、ガスに晒された場合にガス中に含まれる検出対象のガス分子(ここでは、化学物質)を吸着する性質をいう。有機材料がガス吸着性を有することは、技術常識に基づいて判断され得る。例えば、有機材料をガスに晒してから、この有機材料をガスクロマトグラフ質量分析計で分析することでガス由来の化学物質が検出される場合、この有機材料がガス吸着性を有していると判断され得る。
第1電極11は、吸着部7に接している。また、第2電極12は、吸着部7に接している。第1電極11及び第2電極12は、電気絶縁性基板2の第1絶縁層4上に形成されている。第1電極11及び第2電極12の材料は、例えば、Pt又はAuであるが、これに限らない。また、第1電極11及び第2電極12の各々は、例えば、Pt膜と第1絶縁層4との間に、Pt膜と比べて第1絶縁層4との密着性の高い下地膜(例えば、Ti膜)を有していてもよい。
第1電極11及び第2電極12は、互いに離れている。第1電極11及び第2電極12は、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、例えば、櫛形状である。第1電極11は、第1櫛骨部110と、第1櫛骨部110から突出している複数の第1櫛歯部111と、を有する。第1櫛骨部110は、例えば、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に直交する第1方向D2に長い長尺形状である。第2電極12は、第2櫛骨部120と、第2櫛骨部120から突出している複数の第2櫛歯部121と、を有する。第2櫛骨部120は、例えば、第1方向D2に長い長尺形状である。電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、第1櫛骨部110と第2櫛骨部120とは、第1方向D2に直交する第2方向D3において互いに対向している。ガスセンサ100では、第1電極11及び第2電極12は、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、複数の第1櫛歯部111と第2電極12の複数の第2櫛歯部121とが第1方向D2において離隔して1つずつ交互に並ぶように配置されている。
上述の電気絶縁性基板2の第2絶縁層5は、第1電極11に対応する第1開口51を有し、第2電極12に対応する第2開口52を有している。第1開口51の開口形状は、第1電極11と同様に櫛形状であるが、平面視で第1電極11の外縁よりも第1開口51の内縁が内側に位置するように第1電極11よりも小さい。第2開口52の開口形状は、第2電極12と同様に櫛形状であるが、平面視で第2電極12の外縁よりも第2開口52の内縁が内側に位置するように第2電極12よりも小さい。第1電極11は、吸着部7に覆われており、吸着部7に接している表面113において吸着部7と電気的に接続されている。また、第2電極12は、吸着部7に覆われており、吸着部7に接している表面123において吸着部7と電気的に接続されている。第1電極11は、吸着部7において第1開口51内に配置されている部分に接続されている。第2電極12は、吸着部7において第2開口52内に配置されている部分に接続されている。
また、ガスセンサ100は、第1端子と、第1電極11と第1端子とを接続している第1配線部13と、を備える。また、ガスセンサ100は、第2端子と、第2電極12と第2端子とを接続している第2配線部14と、を備える。
第1配線部13及び第2配線部14は、電気絶縁性基板2の第1絶縁層4上に形成されている。第1配線部13及び第2配線部14の材料は、例えば、Pt又はAuであるが、これに限らない。また、第1配線部13及び第2配線部14の各々は、例えば、Pt膜と第1絶縁層4との間に、Pt膜と比べて第1絶縁層4との密着性の高い下地膜(例えば、Ti膜)を有していてもよい。また、第1配線部13及び第2配線部14の各々は、第1電極11及び第2電極12よりも抵抗率の低い材料により形成されていてもよい。
第1端子及び第2端子は、電気絶縁性基板2の第1絶縁層4上に形成されている。第1端子及び第2端子の材料は、例えば、Pt又はAuであるが、これに限らない。また、第1端子及び第2端子の各々は、例えば、Pt膜と第1絶縁層4との間に、Pt膜と比べて第1絶縁層4との密着性の高い下地膜(例えば、Ti膜)を有していてもよい。第1端子及び第2端子は、外部回路と接続するための外部接続端子であり、第2絶縁層5及び覆い部8に覆われずに露出している端子表面を有する。
(3)ガスセンサの動作
ガスセンサ100では、吸着部7において、検出対象のガス分子を吸着すると、第1電極11と第2電極12との間に電気的に接続されている吸着部7の電気抵抗値の変化が生じる。したがって、ガスセンサ100は、例えば、吸着部7に接続されている第1電極11及び第2電極12に対応する第1端子及び第2端子間に電圧を印加した状態で第1端子及び第2端子間に流れる電流を測定することにより、吸着部7でのガス分子の吸着等に起因した吸着部7の電気抵抗値の変化を測定することが可能となる。図3は、電気抵抗値の変化例を示している。図3では、横軸が時間であり、縦軸が規格化された電気抵抗値である。図3において、期間T1は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含まない純窒素ガス雰囲気とした期間である。また、期間T2は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含む雰囲気とした期間である。また、期間T3は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含まない純窒素ガス雰囲気とした期間である。ガスセンサ100では、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されることにより、図3に示すように吸着部7の電気抵抗値が増加し、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されなくなると吸着部7の電気抵抗値が低下する。
ガスセンサ100では、吸着部7において、検出対象のガス分子を吸着すると、第1電極11と第2電極12との間に電気的に接続されている吸着部7の電気抵抗値の変化が生じる。したがって、ガスセンサ100は、例えば、吸着部7に接続されている第1電極11及び第2電極12に対応する第1端子及び第2端子間に電圧を印加した状態で第1端子及び第2端子間に流れる電流を測定することにより、吸着部7でのガス分子の吸着等に起因した吸着部7の電気抵抗値の変化を測定することが可能となる。図3は、電気抵抗値の変化例を示している。図3では、横軸が時間であり、縦軸が規格化された電気抵抗値である。図3において、期間T1は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含まない純窒素ガス雰囲気とした期間である。また、期間T2は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含む雰囲気とした期間である。また、期間T3は、ガスセンサ100の雰囲気を検出対象のガス分子を含まない純窒素ガス雰囲気とした期間である。ガスセンサ100では、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されることにより、図3に示すように吸着部7の電気抵抗値が増加し、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されなくなると吸着部7の電気抵抗値が低下する。
したがって、ガスセンサ100では、吸着部7の電気抵抗値の変化に基づいて、吸着部7に吸着した分子を検出することが可能である。例えば、第1端子と第2端子との間に一定電圧を印加した状態で吸着部7を流れる電流を測定することにより、吸着部7に吸着した分子を検出することが可能である。また、例えば、第1端子及び第2端子に一定電流を流した状態で吸着部7における電圧降下を測定することによっても、吸着部7に吸着した分子を検出することが可能である。
(4)ガス分子吸着体及びガスセンサの製造方法
以下、ガス分子吸着体1を備えるガスセンサ100の製造方法について、図4A~6Cを参照して説明する。
以下、ガス分子吸着体1を備えるガスセンサ100の製造方法について、図4A~6Cを参照して説明する。
ガスセンサ100の製造方法は、第1工程~第9工程を含む。
第1工程では、シリコン基板からなる支持基板3を準備する(図4A参照)。
第2工程では、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法又は熱酸化法によって、支持基板3上に第1絶縁層4を形成する(図4B参照)。
第3工程では、例えば、蒸着法によって、第1絶縁層4上に、第1電極11、第2電極12、第1配線部13、第2配線部14、第1端子及び第2端子の元になる導電層10を形成する(図4C参照)。
第4工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して導電層10をパターニングすることによって、第1電極11、第2電極12、第1配線部13、第2配線部14、第1端子及び第2端子を形成する(図5A参照)。第1電極11、第2電極12、第1配線部13、第2配線部14、第1端子及び第2端子は、導電層10において互いに異なる部分によって構成される。
第5工程では、例えば、CVD法によって、第1絶縁層4の露出している表面と、第1電極11、第2電極12、第1配線部13、第2配線部14、第1端子及び第2端子と、を覆い第2絶縁層5の元になる絶縁層50を形成する(図5B参照)。
第6工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して絶縁層50をパターニングすることによって、第1開口51及び第2開口52を有する第2絶縁層5を形成する(図5C参照)。これにより、支持基板3と第1絶縁層4と第2絶縁層5とを含む電気絶縁性基板2が形成される。
第7工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して電気絶縁性基板2の第1主面21上に複数のピラー6を形成する(図6A参照)。第7工程では、複数のピラー6の元になる第1レジスト層の材料として、例えば、SU-8を利用する。
第8工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して電気絶縁性基板2の第1主面21上に覆い部8を形成する(図6B参照)。第8工程では、覆い部8の元になる第2レジスト層の材料として、例えば、SU-8を利用する。
第9工程では、例えば、塗布法及び乾燥法等を利用して吸着部7を形成する(図6C参照)。第9工程は、吸着部7の材料を含むインク(溶液)を塗布する塗布工程と、インクを乾燥させることで吸着部7を形成する乾燥工程と、を含む。塗布工程では、電気絶縁性基板2の第1主面21において覆い部8で覆われていない部位と、第1電極11の表面113及び第2電極12の表面123と、に吸着部7の材料(有機材料及び導電性粒子)及び溶媒を含むインクを塗布する。塗布工程では、例えば、インクジェット法によって、インクを電気絶縁性基板2の第1主面21上に塗布する。インクは、吸着部7の材料である有機材料及び導電性粒子と、溶媒と、を含む。溶媒は、有機材料を溶解又は分散させ、かつ、導電性粒子を分散させる。溶媒は、例えばジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、トルエン、クロロホルム、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、又は酢酸ブチル等から選択される少なくとも1種類の成分を含み得る。乾燥工程では、電気絶縁性基板2の第1主面21上のインクを乾燥させる(溶媒を揮発させる)ことによって吸着部7を形成する。第9工程は、塗布工程の前に、電気絶縁性基板2の第1主面21において覆い部8で覆われていない部位と、第1電極11の表面113及び第2電極12の表面123とをO2プラズマに晒すO2プラズマ処理工程を含んでいてもよい。O2プラズマ処理工程を行うことによって、電気絶縁性基板2の第1主面21において覆い部8で覆われていない部位、第1電極11の表面113、及び第2電極12の表面123それぞれの、インクに対する濡れ性を向上させることが可能となる。
ガスセンサ100の製造方法では、第1工程において支持基板3を含む第1ウェハ(例えば、シリコンウェハ)を準備して、第2工程から第9工程を行うことにより、複数のガスセンサ100を含む第2ウェハを得ることができる。ガスセンサ100の製造方法では、第2ウェハを例えばダイシングソー等によって切断することで、複数のガスセンサ100を得ることができる。
(5)利点
実施形態1に係るガス分子吸着体1は、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。電気絶縁性基板2は、第1主面21及び第1主面21とは反対側の第2主面22を有する。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
実施形態1に係るガス分子吸着体1は、電気絶縁性基板2と、複数のピラー6と、吸着部7と、を備える。電気絶縁性基板2は、第1主面21及び第1主面21とは反対側の第2主面22を有する。複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
実施形態1に係るガス分子吸着体1は、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。例えば、実施形態1に係るガス分子吸着体1では、その製造時において、吸着部7の材料を含むインクを乾燥させるときに複数のピラー6によって吸着部7を保持できるので、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。また、実施形態1に係るガス分子吸着体1では、その製造時において、インクを乾燥させるときの応力集中に起因して吸着部7が剥離することを抑制でき、製造歩留まりの向上による低コスト化を図れるという利点もある。
また、実施形態1に係るガスセンサ100は、ガス分子吸着体1と、吸着部7に接続されている第1電極11と、第1電極11から離れており吸着部7に接続されている第2電極12と、を備える。
実施形態1に係るガスセンサ100は、ガス分子吸着体1を備えるので、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。
また、実施形態1に係るガスセンサ100は、複数のピラー6を備えていない比較例のガスセンサと場合と比べて、S/N比を向上させることが可能となる。より詳細には、実施形態1に係るガスセンサ100は、複数のピラー6を備えていない比較例のガスセンサと場合と比べて、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されたときのノイズレベルを低減することが可能となり、S/Nを向上させることが可能となる。
実施形態1の一実施例に係るガスセンサ100では、複数のピラー6の直径を10μm、高さH6を10μmとした。また、一実施例に係るガスセンサ100の検出対象のガス分子は、例えば、ノナナール(nonanal)を含む。
一実施例に係るガスセンサ100の一実施例では、その製造条件に関し、吸着部7を形成する第9工程において、インクにおける溶媒として、富士フィルム和光純薬株式会社製のDMSO(ジメチルスルホキシド)を用い、インクにおける導電性粒子(カーボン粒子)として、三菱ケミカル株式会社製のCB#2350(カーボンブラック)を用い、インクにおける有機材料として、信和化工株式会社製のSP2340(シリコーン樹脂)を用いた。また、インクでは、CB#2350の濃度を10mg/mlとし、SP2340の濃度を7.5mg/mlとした。乾燥工程での条件は、乾燥温度を50℃、乾燥時間を20分とした。
図7及び8は、一実施例に係るガスセンサ100の断面SEM(Scanning Electron Microscope)像図である。図7及び8に示すように、複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。断面SEM像図から、吸着部7は、上述の第9工程において吸着部7の元になるインクが複数のピラー6の各々の側面63を這い上がった状態で乾燥していると推考される。
一実施例に係るガスセンサ100のS/N比は、雰囲気中のノナナールの濃度を1ppmとしたとき、複数のピラー6を備えていない比較例に係るガスセンサのS/N比の約3.5倍であった。一実施例に係るガスセンサ100は、比較例に係るガスセンサと比べて、検出対象のガス分子を含む雰囲気に晒されたときの信号レベルは同等でノイズレベルが大幅に低下した。
(実施形態2)
以下、実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aについて、図9及び10に基づいて説明する。
以下、実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aについて、図9及び10に基づいて説明する。
実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aは、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと略同じであり、吸着部7を複数(例えば、4つ)備える点で、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと相違する。実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aに関し、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、複数の吸着部7の各々の外縁は、例えば、円形状であるが、これに限らず、例えば、四角形状であってもよい。電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、複数の吸着部7は、2次元アレイ状に配置されているが、これに限らず、例えば、1次元アレイ状に配置されていてもよい。複数の吸着部7は、互いに離れている。複数の吸着部7は、平面視で互いに同じ大きさであるが、大きさが異なっていてもよい。また、複数の吸着部7は、平面視で互いに同じ形状であるが、形状が異なっていてもよい。以下では、説明の便宜上、4つの吸着部7を区別する場合、図10の左上の吸着部7を第1吸着部7Aと称し、左下の吸着部7を第2吸着部7Bと称し、右上の吸着部7を第3吸着部7Cと称し、右下の吸着部7を第4吸着部7Dと称することもある。
ガス分子吸着体1aでは、複数の吸着部7の吸着対象(検出対象)のガス分子が互いに異なるが、これに限らず、少なくとも2つの吸着部7の吸着対象のガス分子が互いに異なっていればよい。また、ガス分子吸着体1aでは、複数の吸着部7の検出対象のガス分子が互いに同じであってもよい。また、ガス分子吸着体1aでは、複数の吸着部7の各々において、吸着対象のガス分子が2種類以上であってもよい。また、ガス分子吸着体1aでは、複数の吸着部7の各々において吸着対象のガス分子が2種類以上の場合、複数の吸着部7において、2種類以上の検出対象のガス分子のうち少なくとも1種類が互いに同じであってもよい。複数の吸着部7は、例えば、有機材料の種類等を異ならせることによって吸着対象のガス分子を異ならせることができる。
ガス分子吸着体1aでは、覆い部8は、電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1からの平面視で、複数の吸着部7の周囲に位置している。覆い部8は、平面視で所定のパターンに形成されており、複数の吸着部7に一対一に対応する複数の開口9を有する。複数の開口9の各々の開口形状は、例えば、円形状である。複数の吸着部7は、覆い部8の複数の開口9のうち対応する開口9内に配置されている。電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1において、覆い部8の厚さH8は、複数の吸着部7の各々の厚さH7よりも厚い。複数の吸着部7の厚さH7は、互いに同じであるが、これに限らず、互いに異なっていてもよい。
複数の吸着部7は、覆い部8における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面81までは至っていない。覆い部8は、平面視で、第1吸着部7Aと第2吸着部7Bとの並んでいる方向において第1吸着部7Aと第2吸着部7Bとの間に位置している部分841を含む。また、覆い部8は、平面視で、第1吸着部7Aと第3吸着部7Cとの並んでいる方向において第1吸着部7Aと第3吸着部7Cとの間に位置している部分842を含む。また、覆い部8は、平面視で、第1吸着部7Aと第4吸着部7Dとの並んでいる方向において第1吸着部7Aと第4吸着部7Dとの間に位置している部分843を含む。また、覆い部8は、平面視で、第2吸着部7Bと第3吸着部7Cとの並んでいる方向において第2吸着部7Bと第3吸着部7Cとの間に位置している部分844を含む。また、覆い部8は、平面視で、第2吸着部7Bと第4吸着部7Dとの並んでいる方向において第2吸着部7Bと第4吸着部7Dとの間に位置している部分845を含む。また、覆い部8は、平面視で、第3吸着部7Cと第4吸着部7Dとの並んでいる方向において第3吸着部7Cと第4吸着部7Dとの間に位置している部分846を含む。
ガスセンサ100aは、ガス分子吸着体1aと、複数の吸着部7に一対一に接続されている複数の第1電極11と、複数の吸着部7に一対一に接続されている複数の第2電極12と、を備える。すなわち、複数の吸着部7の各々には、1つの第1電極11と1つの第2電極12とが接続されている。第1吸着部7Aに接続されている第1電極11及び第2電極12は、互いに離れている。また、第2吸着部7Bに接続されている第1電極11及び第2電極12は、互いに離れている。また、第3吸着部7Cに接続されている第1電極11及び第2電極12は、互いに離れている。また、第4吸着部7Dに接続されている第1電極11及び第2電極12は、互いに離れている。
また、ガスセンサ100aは、複数の第1電極11に一対一に接続されている複数の第1配線部13と、複数の第2電極12に一対一に接続されている複数の第2配線部14と、を備える。また、ガスセンサ100aは、複数の第1配線部13に一対一に接続されている複数の第1端子と、複数の第2配線部14に一対一に接続されている複数の第2端子と、を備える。
覆い部8は、上述の複数の第1配線部13及び複数の第2配線部14それぞれの一部も覆っている。上述の複数の第1端子及び複数の第2端子は、外部回路と接続するための外部接続端子であり、第2絶縁層5及び覆い部8に覆われずに露出している端子表面を有する。
ガスセンサ100aでは、複数(例えば、4つ)の第1端子が1つの端子で構成されていてもよい。したがって、ガスセンサ100aでは、第1吸着部7Aに接続されている第1端子と、第2吸着部7Bに接続されている第1端子と、第3吸着部7Cに接続されている第1端子と、第4吸着部7Dに接続されている第1端子と、が共通の端子であってもよい。
実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aでは、複数の吸着部7の各々に対して複数のピラー6が配置されており、複数の吸着部7の各々に対して、複数のピラー6の各々の第2端62が、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
実施形態2に係るガス分子吸着体1a及びガスセンサ100aは、複数の吸着部7の各々に関して、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。
また、ガスセンサ100aは、ガス分子吸着体1aの複数の吸着部7が覆い部8における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面81までは至っていないので、隣り合う吸着部7間のクロストークの発生を抑制することが可能となる。
(実施形態3)
以下、実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bについて、図11に基づいて説明する。実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bは、電気絶縁性基板2が支持基板3と第1絶縁層4とで構成されている点で実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと相違する。実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bに関し、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bについて、図11に基づいて説明する。実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bは、電気絶縁性基板2が支持基板3と第1絶縁層4とで構成されている点で実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと相違する。実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bに関し、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態3に係るガス分子吸着体1bでは、第1絶縁層4における支持基板3側とは反対側の表面が、電気絶縁性基板2の第1主面21を構成している。
実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bでは、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100と同様、複数のピラー6が、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。吸着部7は、電気絶縁性基板2の第1主面21の一部及び複数のピラー6それぞれの側面63の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー6の各々は、電気絶縁性基板2側の第1端61と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端62と、を有する。複数のピラー6の各々の第2端62は、吸着部7における電気絶縁性基板2側とは反対側の主面71から突出している。
実施形態3に係るガス分子吸着体1b及びガスセンサ100bは、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100と同様、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。
(実施形態4)
以下、実施形態4に係るガス分子吸着体1c及びガスセンサ100cについて、図12、13A及び13Bに基づいて説明する。
以下、実施形態4に係るガス分子吸着体1c及びガスセンサ100cについて、図12、13A及び13Bに基づいて説明する。
実施形態4に係るガス分子吸着体1c及びガスセンサ100cは、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと略同じであり、複数のピラー6である第1ピラー6とは別の第2ピラー16を備える点で、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと相違する。実施形態4に係るガス分子吸着体1c及びガスセンサ100cに関し、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100それぞれと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態4に係るガス分子吸着体1cにおける吸着部7の厚さH7は、実施形態1に係るガス分子吸着体1における吸着部7の厚さH7よりも厚い。
第2ピラー16は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出している。第2ピラー16は、電気絶縁性基板2側の第1端161と、電気絶縁性基板2側とは反対側の第2端162と、を有する。第2ピラー16は、複数の吸着部7のうち1つの吸着部7に覆われている。したがって、複数の第2ピラー16の側面163は、吸着部7により覆われている。
第2ピラー16の材料は、例えば、第1ピラー6の材料と同じである。また、第2ピラー16の直径は、第1ピラー6の直径と同じであるが、これに限らず異なってもよい。第2ピラー16の高さは、第1ピラー6の高さH6と同じであるが、これに限らない。
実施形態4に係るガス分子吸着体1c及びガスセンサ100cは、実施形態1に係るガス分子吸着体1及びガスセンサ100と同様、複数のピラー6を備えているので、吸着部7の厚さH7の均一性を向上させることが可能となる。
(変形例)
上述の実施形態1~4は、本開示の様々な実施形態の一つにすぎない。上述の実施形態1~4は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態1~4の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
上述の実施形態1~4は、本開示の様々な実施形態の一つにすぎない。上述の実施形態1~4は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態1~4の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
電気絶縁性基板2に対して規定される厚さ方向D1からの平面視で、吸着部7の外縁は、円形状に限らず、例えば、楕円形状、四角形状又は六角形状であってもよい。
また、第1電極11及び第2電極12の各々の形状は、櫛形状に限らず、他の形状であってもよい。
また、ガス分子吸着体1、1a、1bの各々は、覆い部8を備えている態様に限らず、覆い部8を備えていない態様であってもよい。
また、ガス分子吸着体1、1a、1b、1cでは、複数のピラー6の材料が電気絶縁性基板2の材料と異なるが、複数のピラー6の材料が電気絶縁性基板2の材料と同じであってもよい。この場合、複数のピラー6と電気絶縁性基板2とが一体であってもよい。より詳細には、複数のピラー6と電気絶縁性基板2との元になる基板を加工することによって、複数のピラー6と電気絶縁性基板2とを形成してもよい。
また、複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出していればよく、厚さ方向D1と平行である場合に限らず、斜めに傾いていてもよく、厚さ方向D1とピラー6とのなす角度が例えば、20~30度であってもよい。
また、複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出していればよく、第1端61と第2端62とが一直線上になくてもよい。言い換えれば、複数のピラー6は、電気絶縁性基板2の第1主面21から電気絶縁性基板2に対して規定された厚さ方向D1に沿った方向に突出していればよく、途中で曲がっていてもよい。
また、複数のピラー6の各々の直径は、3μm以上20μm以下である場合に限らず、0.1μm以上であればよい。
また、複数のピラー6のうち少なくとも1つのピラー6が、当該1つのピラー6とは異なる他の1つ以上のピラー6とつながっていてもよい。
また、ガスセンサ100、100a、100b、100cは、抵抗検知式のガスセンサに限らず、他の検知方式のガスセンサであってもよい。
(態様)
本明細書には、以下の態様が開示されている。
本明細書には、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、電気絶縁性基板(2)と、複数のピラー(6)と、吸着部(7)と、を備える。電気絶縁性基板(2)は、第1主面(21)及び第1主面(21)とは反対側の第2主面(22)を有する。複数のピラー(6)は、電気絶縁性基板(2)の第1主面(21)から電気絶縁性基板(2)に対して規定された厚さ方向(D1)に沿った方向に突出している。吸着部(7)は、電気絶縁性基板(2)の第1主面(21)の一部及び複数のピラー(6)それぞれの側面(63)の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する。複数のピラー(6)の各々は、電気絶縁性基板(2)側の第1端(61)と、電気絶縁性基板(2)側とは反対側の第2端(62)と、を有する。複数のピラー(6)の各々の第2端(62)は、吸着部(7)における電気絶縁性基板(2)側とは反対側の主面(71)から突出している。
第1の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を向上させることが可能となる。
第2の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第1の態様において、吸着部(7)の厚さ(H7)は、複数のピラー(6)の各々の高さよりも小さい。
第2の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、吸着部(7)の形成が容易になる。
第3の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第1又は2の態様において、吸着部(7)は、吸着対象のガス分子を吸着する有機材料と、導電性粒子と、を含む。
第4の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第1~3の態様のいずれか一つにおいて、複数のピラー(6)の各々は、電気絶縁性を有する。複数のピラー(6)の材料は、有機材料である。
第4の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して複数のピラー(6)を形成することが可能となる。
第5の態様に係るガス分子吸着体(1c)は、第1~4の態様のいずれか一つにおいて、複数のピラー(6)である複数の第1ピラー(6)とは別に、電気絶縁性基板(2)の第1主面(21)から電気絶縁性基板(2)に対して規定された厚さ方向(D1)に沿った方向に突出している第2ピラー(16)を更に備える。第2ピラー(16)は、電気絶縁性基板(2)側の第1端(161)と、電気絶縁性基板(2)側とは反対側の第2端(162)と、を有する。第2ピラー(16)は、吸着部(7)に覆われている。
第6の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第1~5の態様のいずれか一つにおいて、電気絶縁性基板(2)は、少なくとも、吸着部(7)に接する部分の材料が無機材料である。
第6の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、電気絶縁性基板(2)と吸着部(7)との密着性を向上させることが可能となる。
第7の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、第1~6の態様のいずれか一つにおいて、覆い部(8)を更に備える。覆い部(8)は、電気絶縁性基板(2)の第1主面(21)において吸着部(7)の周囲に位置し、電気絶縁性基板(2)の第1主面(21)を覆っている。
第7の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を、より向上させることが可能となる。
第8の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第7の態様において、覆い部(8)は、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ノボラック樹脂、シリコーン樹脂、環化ポリイソプレン、環化ポリブタジエン及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種類の材料を含む。
第9の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、第7又は8の態様に基づく。第9の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、電気絶縁性基板(2)に対して規定された厚さ方向(D1)において、覆い部(8)の厚さ(H8)が吸着部(7)の厚さ(H7)よりも厚い。
第9の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を向上させやすくなる。
第10の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、第7~9の態様のいずれか一つに基づく。第10の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b)では、電気絶縁性基板(2)に対して規定された厚さ方向(D1)において、覆い部(8)の厚さ(H8)が複数のピラー(6)の各々の高さ(H6)よりも大きい。
第10の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)は、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を、より向上させることが可能となる。
第11の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第7~10の態様のいずれか一つにおいて、吸着部(7)は、覆い部(8)における電気絶縁性基板(2)側とは反対側の主面(81)までは至っていない。
第11の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、吸着部(7)の厚さの均一性が向上する。
第12の態様に係るガス分子吸着体(1a;1c)は、第7~11の態様のいずれか一つにおいて、吸着部(7)を複数備える。覆い部(8)は、複数の吸着部(7)の周囲に位置している。覆い部(8)は、電気絶縁性基板(2)に対して規定された厚さ方向(D1)から見て、複数の吸着部(7)のうち少なくとも2つの吸着部(7)の間に位置している部分(841、842、843、844、845、846)を含む。
第12の態様に係るガス分子吸着体(1a;1c)では、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を、より向上させることが可能となる。
第13の態様に係るガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)では、第1~12の態様のいずれか一つにおいて、ガス分子は、揮発性有機化合物又は無機化合物を含む。
第14の態様に係るガスセンサ(100;100a;100b;100c)は、第1~13の態様のいずれか一つのガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)と、第1電極(11)と、第2電極(12)と、を備える。第1電極(11)は、ガス分子吸着体(1;1a;1b;1c)の吸着部(7)に接続されている。第2電極(12)は、第1電極(11)から離れており、吸着部(7)に接続されている。
第14の態様に係るガスセンサ(100;100a;100b;100c)は、吸着部(7)の厚さ(H7)の均一性を向上させることが可能となる。
1、1a、1b、1c ガス分子吸着体
11 第1電極
12 第2電極
2 電気絶縁性基板
21 第1主面
22 第2主面
6 ピラー(第1ピラー)
61 第1端
62 第2端
63 側面
7 吸着部
71 主面
8 覆い部
81 主面
841、842、843、844、845、846 部分
16 第2ピラー
161 第1端
162 第2端
163 側面
100、100a、100b、100c ガスセンサ
D1 厚さ方向
H6 高さ
H7 厚さ
H8 厚さ
11 第1電極
12 第2電極
2 電気絶縁性基板
21 第1主面
22 第2主面
6 ピラー(第1ピラー)
61 第1端
62 第2端
63 側面
7 吸着部
71 主面
8 覆い部
81 主面
841、842、843、844、845、846 部分
16 第2ピラー
161 第1端
162 第2端
163 側面
100、100a、100b、100c ガスセンサ
D1 厚さ方向
H6 高さ
H7 厚さ
H8 厚さ
Claims (14)
- 第1主面及び前記第1主面とは反対側の第2主面を有する電気絶縁性基板と、
前記電気絶縁性基板の前記第1主面から前記電気絶縁性基板に対して規定された厚さ方向に沿った方向に突出している複数のピラーと、
前記電気絶縁性基板の前記第1主面の一部及び前記複数のピラーそれぞれの側面の一部を覆っており、吸着対象のガス分子を吸着する吸着部と、を備え、
前記複数のピラーの各々は、
前記電気絶縁性基板側の第1端と、
前記電気絶縁性基板側とは反対側の第2端と、を有し、
前記複数のピラーの各々の前記第2端は、前記吸着部における前記電気絶縁性基板側とは反対側の主面から突出している、
ガス分子吸着体。 - 前記吸着部の厚さは、前記複数のピラーの各々の高さよりも小さい、
請求項1に記載のガス分子吸着体。 - 前記吸着部は、
吸着対象のガス分子を吸着する有機材料と、
導電性粒子と、を含む、
請求項1又は2に記載のガス分子吸着体。 - 前記複数のピラーの各々は、電気絶縁性を有し、
前記複数のピラーの材料は、有機材料である、
請求項1~3のいずれか一項に記載のガス分子吸着体。 - 前記複数のピラーである複数の第1ピラーとは別に、前記電気絶縁性基板の前記第1主面から前記電気絶縁性基板に対して規定された厚さ方向に沿った方向に突出している第2ピラーを更に備え、
前記第2ピラーは、
前記電気絶縁性基板側の第1端と、
前記電気絶縁性基板側とは反対側の第2端と、を有し、
前記第2ピラーは、前記吸着部に覆われている、
請求項1~4のいずれか一項に記載のガス分子吸着体。 - 前記電気絶縁性基板は、少なくとも、前記吸着部に接する部分の材料が無機材料である、
請求項1~5のいずれか1項に記載のガス分子吸着体。 - 前記電気絶縁性基板の前記第1主面において前記吸着部の周囲に位置し、前記電気絶縁性基板の前記第1主面を覆っている覆い部を更に備える、
請求項1~6のいずれか一項に記載のガス分子吸着体。 - 前記覆い部は、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ノボラック樹脂、シリコーン樹脂、環化ポリイソプレン、環化ポリブタジエン及びポリヒドロキシスチレンからなる群より選ばれる少なくとも1種類の材料を含む、
請求項7に記載のガス分子吸着体。 - 前記電気絶縁性基板に対して規定された前記厚さ方向において、前記覆い部の厚さが前記吸着部の厚さよりも厚い、
請求項7又は8に記載のガス分子吸着体。 - 前記電気絶縁性基板に対して規定された前記厚さ方向において、前記覆い部の厚さが前記複数のピラーの各々の高さよりも大きい、
請求項7~9のいずれか一項に記載のガス分子吸着体。 - 前記吸着部は、前記覆い部における前記電気絶縁性基板側とは反対側の主面までは至っていない、
請求項7~10のいずれか1項に記載のガス分子吸着体。 - 前記吸着部を複数備え、
前記覆い部は、前記複数の吸着部の周囲に位置しており、
前記覆い部は、前記電気絶縁性基板に規定された前記厚さ方向から見て、前記複数の吸着部のうち少なくとも2つの吸着部の間に位置している部分を含む、
請求項7~11のいずれか1項に記載のガス分子吸着体。 - 前記ガス分子は、揮発性有機化合物又は無機化合物を含む、
請求項1~12のいずれか1項に記載のガス分子吸着体。 - 請求項1~13のいずれか1項に記載のガス分子吸着体と、
前記ガス分子吸着体の前記吸着部に接続されている第1電極と、
前記第1電極から離れており、前記吸着部に接続されている第2電極と、を備える、
ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021123558A JP2023019083A (ja) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | ガス分子吸着体及びガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021123558A JP2023019083A (ja) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | ガス分子吸着体及びガスセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023019083A true JP2023019083A (ja) | 2023-02-09 |
Family
ID=85160522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021123558A Pending JP2023019083A (ja) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | ガス分子吸着体及びガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2023019083A (ja) |
-
2021
- 2021-07-28 JP JP2021123558A patent/JP2023019083A/ja active Pending
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