JP3170909B2 - ガス検出素子の製造法 - Google Patents
ガス検出素子の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス検出素子の製造法
に関する。更に詳しくは、絶縁性基板上に有機錫化合物
プラズマCVD膜を加熱処理した薄膜を形成させてガス検
出素子を製造する方法に関する。
に関する。更に詳しくは、絶縁性基板上に有機錫化合物
プラズマCVD膜を加熱処理した薄膜を形成させてガス検
出素子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁性基板上に透明で非晶質の有機錫化
合物プラズマCVD膜を加熱処理した薄膜を形成させたア
ルコールガス検出素子が、先に本出願人によって提案さ
れている(特開平3-102,254号公報)。ここで用いられる
透明で非晶質の有機錫化合物のプラズマCVD膜は、印加
される高周波電力を40W(電力密度0.22W/cm2)以下とする
ことにより形成させることができる。
合物プラズマCVD膜を加熱処理した薄膜を形成させたア
ルコールガス検出素子が、先に本出願人によって提案さ
れている(特開平3-102,254号公報)。ここで用いられる
透明で非晶質の有機錫化合物のプラズマCVD膜は、印加
される高周波電力を40W(電力密度0.22W/cm2)以下とする
ことにより形成させることができる。
【０００３】一方、印加される高周波電力を60W(電力密
度0.34W/cm2)以上とすると、金属光沢を有するプラズマ
CVD膜が得られることが、先に本出願人によって見出さ
れている(特開昭63-261,148号公報、同63-179,057号公
報など)。
度0.34W/cm2)以上とすると、金属光沢を有するプラズマ
CVD膜が得られることが、先に本出願人によって見出さ
れている(特開昭63-261,148号公報、同63-179,057号公
報など)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、透明
で非晶質の有機錫化合物プラズマCVD膜の加熱処理薄膜
を用いたガス検出素子であって、その測定精度を向上さ
せたものの製造法を提供することにある。
で非晶質の有機錫化合物プラズマCVD膜の加熱処理薄膜
を用いたガス検出素子であって、その測定精度を向上さ
せたものの製造法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
体積比0.05〜1.0の有機錫化合物/酸素混合ガスを用い、
80〜250Wの高周波電力を印加するプラズマCVD法によ
り、絶縁性基板上に透明で非晶質のプラズマCVD膜を形
成させた後、該プラズマCVD膜を空気中で400℃以上の温
度で加熱処理してガス検出素子を製造することにより達
成される。その際、プラズマCVD膜の加熱処理膜と共
に、電極が任意の順序で形成される。
体積比0.05〜1.0の有機錫化合物/酸素混合ガスを用い、
80〜250Wの高周波電力を印加するプラズマCVD法によ
り、絶縁性基板上に透明で非晶質のプラズマCVD膜を形
成させた後、該プラズマCVD膜を空気中で400℃以上の温
度で加熱処理してガス検出素子を製造することにより達
成される。その際、プラズマCVD膜の加熱処理膜と共
に、電極が任意の順序で形成される。
【０００６】基板としては、石英、アルミナ、ステンレ
ス鋼、ガラスなどの無機材料がプレート状、シート状な
どの形で用いられる。これらの基板上への有機錫化合物
のプラズマCVD膜および電極の形成順序は、いずれを先
に行ってもよい。
ス鋼、ガラスなどの無機材料がプレート状、シート状な
どの形で用いられる。これらの基板上への有機錫化合物
のプラズマCVD膜および電極の形成順序は、いずれを先
に行ってもよい。
【０００７】基板上あるいは電極を形成させた基板上へ
のプラズマCVD膜の形成は、テトラメチル錫、テトラエ
チル錫、テトラ-n-ブチル錫、ジブチル錫アセテートな
どの有機錫化合物と酸素との混合ガスを用いて行われ
る。
のプラズマCVD膜の形成は、テトラメチル錫、テトラエ
チル錫、テトラ-n-ブチル錫、ジブチル錫アセテートな
どの有機錫化合物と酸素との混合ガスを用いて行われ
る。
【０００８】有機錫化合物と酸素とは、体積比で0.05〜
1.0の範囲の混合ガスとして用いられる。この体積比が
これ以下では、成膜速度が極端に遅くなって実用性に欠
けるようになり、一方これ以上では感度の向上がみられ
ない。
1.0の範囲の混合ガスとして用いられる。この体積比が
これ以下では、成膜速度が極端に遅くなって実用性に欠
けるようになり、一方これ以上では感度の向上がみられ
ない。
【０００９】成膜は、例えば図１に示されるような装置
を用いて行われる。まず、プラズマ反応容器１内を油回
転ポンプ２に連結されている分子ターボポンプ３の作動
により10-5Torrのオーダーに減圧する。減圧された反応
容器内に、バルブ４を調節することにより設定される任
意の流量を流量計５で計測しながら、有機錫化合物-酸
素混合ガスを10-2Torrのオーダー迄導入し、高周波電源
６からマッチングボックス７を介して高周波(13.56MHz)
を印加し、放電を起させる。この際、マッチングボック
スを調節することにより、反射電力をできるだけ抑え
て、印加電力と反射電力との差が任意の電力になるよう
にする。一定時間放電したら、高周波の印加および有機
錫化合物-酸素混合ガスの供給を中止し、メインバルブ
(図示せず)を閉じ、反応容器をリークして、内部電極８
上に搭載した基板または電極を形成させた基板９の表面
にプラズマCVD膜として有機錫薄膜を形成させたものを
取り出す。
を用いて行われる。まず、プラズマ反応容器１内を油回
転ポンプ２に連結されている分子ターボポンプ３の作動
により10-5Torrのオーダーに減圧する。減圧された反応
容器内に、バルブ４を調節することにより設定される任
意の流量を流量計５で計測しながら、有機錫化合物-酸
素混合ガスを10-2Torrのオーダー迄導入し、高周波電源
６からマッチングボックス７を介して高周波(13.56MHz)
を印加し、放電を起させる。この際、マッチングボック
スを調節することにより、反射電力をできるだけ抑え
て、印加電力と反射電力との差が任意の電力になるよう
にする。一定時間放電したら、高周波の印加および有機
錫化合物-酸素混合ガスの供給を中止し、メインバルブ
(図示せず)を閉じ、反応容器をリークして、内部電極８
上に搭載した基板または電極を形成させた基板９の表面
にプラズマCVD膜として有機錫薄膜を形成させたものを
取り出す。
【００１０】このプラズマCVDの際に印加される高周波
電力を、80W以上、好ましくは80〜250W(電力密度0.45〜
1.4W/cm2)とすることにより、透明で非晶質のプラズマC
VD膜を膜厚約0.1〜0.8μmで形成させることができる。
また、その際の印加時間を10〜60分間の範囲内で種々変
更し、プラズマCVD膜の膜厚を制御することにより、プ
ラズマCVD膜の膜抵抗(25℃)を50Ω〜1kΩの範囲内で任
意に調節することで、被検ガス中の妨害ガス、例えば水
分などの影響を少なくすることができる。即ち、これ以
下の膜抵抗のものは、ガス検出時の素子抵抗の変化が少
なくて検出が困難であり、一方これ以上の膜抵抗のもの
を用いると、妨害ガスの影響により測定精度が低下する
ようになる。
電力を、80W以上、好ましくは80〜250W(電力密度0.45〜
1.4W/cm2)とすることにより、透明で非晶質のプラズマC
VD膜を膜厚約0.1〜0.8μmで形成させることができる。
また、その際の印加時間を10〜60分間の範囲内で種々変
更し、プラズマCVD膜の膜厚を制御することにより、プ
ラズマCVD膜の膜抵抗(25℃)を50Ω〜1kΩの範囲内で任
意に調節することで、被検ガス中の妨害ガス、例えば水
分などの影響を少なくすることができる。即ち、これ以
下の膜抵抗のものは、ガス検出時の素子抵抗の変化が少
なくて検出が困難であり、一方これ以上の膜抵抗のもの
を用いると、妨害ガスの影響により測定精度が低下する
ようになる。
【００１１】かかるプラズマCVD膜の加熱処理は、電極
をプラズマCVD膜の上に形成させる場合には、電極形成
の前後いずれの時期においても行うことができる。加熱
処理は、大気中で400℃以上、好ましくは400〜600℃の
温度で行われる。
をプラズマCVD膜の上に形成させる場合には、電極形成
の前後いずれの時期においても行うことができる。加熱
処理は、大気中で400℃以上、好ましくは400〜600℃の
温度で行われる。
【００１２】電極としては、一般にくし形電極が用いら
れる。そして、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法などにより、クロム(膜厚約0.05〜0.1μm)
および金(膜厚約0.1〜1μm)の積層電極として一般に形
成される。また、絶縁性基板上にまず電極を形成させる
場合には、スクリーン印刷法などにより、金電極を形成
させてもよい。
れる。そして、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法などにより、クロム(膜厚約0.05〜0.1μm)
および金(膜厚約0.1〜1μm)の積層電極として一般に形
成される。また、絶縁性基板上にまず電極を形成させる
場合には、スクリーン印刷法などにより、金電極を形成
させてもよい。
【００１３】かかるガス検出素子の一態様が図２〜３に
平面図として示されており、絶縁性基板11上にくし形電
極12-加熱処理プラズマCVD膜13(図２)または加熱処理プ
ラズマCVD膜13-くし形電極12(図３)が順次形成されてい
る。また、図４の裏面図に示されるように、絶縁性基板
11の裏面側には、電極14,14´に接続された薄膜ヒータ
ー15が設けられている。
平面図として示されており、絶縁性基板11上にくし形電
極12-加熱処理プラズマCVD膜13(図２)または加熱処理プ
ラズマCVD膜13-くし形電極12(図３)が順次形成されてい
る。また、図４の裏面図に示されるように、絶縁性基板
11の裏面側には、電極14,14´に接続された薄膜ヒータ
ー15が設けられている。
【００１４】
【発明の効果】絶縁性基板上のプラズマCVD膜の加熱処
理膜を形成させるに際し、プラズマCVD時に有機錫化合
物に対して特定の体積比の酸素を共存させた混合ガスを
用いることにより、高い測定精度を有するガス検出素子
を得ることができる。
理膜を形成させるに際し、プラズマCVD時に有機錫化合
物に対して特定の体積比の酸素を共存させた混合ガスを
用いることにより、高い測定精度を有するガス検出素子
を得ることができる。
【００１５】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１６】実施例１ 図１に示されるプラズマCVD装置を用い、図２に示され
る構造のガス検出素子を作製した。
る構造のガス検出素子を作製した。
【００１７】まず、絶縁性基板(アルミナ基板)上に金電
極をペースト印刷法で形成し、金電極部分を含む絶縁性
基板の表面側に、プラズマCVD法を適用した。原料ガス
としては、テトラメチル錫-酸素(流量比1：10)混合ガス
が用いられ、200Wの高周波電力を15分間印加することに
より、プラズマCVD膜を形成させた。このプラズマCVD膜
は、基板ごと500℃の大気中で24時間加熱処理された。
極をペースト印刷法で形成し、金電極部分を含む絶縁性
基板の表面側に、プラズマCVD法を適用した。原料ガス
としては、テトラメチル錫-酸素(流量比1：10)混合ガス
が用いられ、200Wの高周波電力を15分間印加することに
より、プラズマCVD膜を形成させた。このプラズマCVD膜
は、基板ごと500℃の大気中で24時間加熱処理された。
【００１８】得られたガス検出素子(膜抵抗500Ω)を用
いて、被検ガス(乾燥空気で希釈された2-メチル-4-ブテ
ン)の濃度特性を測定すると、図５のグラフに示される
ような結果が得られた。このグラフに示されるように、
ガス濃度500ppmと5000ppmでの素子抵抗の平均値の差を
フルスケールとし、これに対するガス濃度2000ppmでの
素子抵抗のバラツキの割合を素子の精度と定義すると、
この素子の精度は±10.4%であった。
いて、被検ガス(乾燥空気で希釈された2-メチル-4-ブテ
ン)の濃度特性を測定すると、図５のグラフに示される
ような結果が得られた。このグラフに示されるように、
ガス濃度500ppmと5000ppmでの素子抵抗の平均値の差を
フルスケールとし、これに対するガス濃度2000ppmでの
素子抵抗のバラツキの割合を素子の精度と定義すると、
この素子の精度は±10.4%であった。
【００１９】実施例２ 実施例１において、100Wの高周波電力を印加すると、得
られたガス検出素子は、±15.2%の素子精度を示した。
られたガス検出素子は、±15.2%の素子精度を示した。
【００２０】比較例１ 実施例１において、酸素ガスを添加せず、印加高周波電
力40W、印加時間5.5分間の条件下でプラズマCVD法を適
用し、膜抵抗500kΩのガス検出素子を得た。
力40W、印加時間5.5分間の条件下でプラズマCVD法を適
用し、膜抵抗500kΩのガス検出素子を得た。
【００２１】このガス検出素子について濃度特性を測定
すると、図６のグラフに示されるような結果が得られ、
素子の精度は±31.1%であった。
すると、図６のグラフに示されるような結果が得られ、
素子の精度は±31.1%であった。
【００２２】比較例２ 実施例１において、酸素ガスを添加せず、印加高周波電
力を200Wとすると、金属錫膜が形成される。これを大気
中で加熱すると、ひげ状の結晶が成長してフラットな膜
状とはならないため、ガス検出素子としては不適であっ
た。
力を200Wとすると、金属錫膜が形成される。これを大気
中で加熱すると、ひげ状の結晶が成長してフラットな膜
状とはならないため、ガス検出素子としては不適であっ
た。
【００２３】比較例３ 実施例１において、テトラメチル錫-酸素(流量比1：10)
の混合ガスを用いて、高周波電力40W、印加時間15分間
の条件下で成膜すると、その素子抵抗値が経時的に大き
く変動してしまい、検出素子としては不適であった。
の混合ガスを用いて、高周波電力40W、印加時間15分間
の条件下で成膜すると、その素子抵抗値が経時的に大き
く変動してしまい、検出素子としては不適であった。
【図１】本発明で用いられるプラズマCVD装置の概略図
である。
である。
【図２】本発明に係るガス検出素子の一態様の平面図で
ある。
ある。
【図３】本発明に係るガス検出素子の他の態様の平面図
である。
である。
【図４】ガス検出素子の裏面図である。
【図５】実施例１における濃度特性を示すグラフであ
る。
る。
【図６】比較例１における濃度特性を示すグラフであ
る。
る。
１ プラズマ反応容器 ６ 高周波電源 ７ マッチングボックス ８ 内部電極 １１ 絶縁性基板 １２ 電極 １３ 加熱処理プラズマＣＶＤ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−102254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−179057（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273050（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−44339（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312751（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233358（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 体積比0.05〜1.0の有機錫化合物/酸素混
合ガスを用い、80〜250Wの高周波電力を印加するプラズ
マCVD法により、絶縁性基板上に透明で非晶質のプラズ
マCVD膜を形成させた後、該プラズマCVD膜を大気中で40
0℃以上の温度で加熱処理することを特徴とするガス検
出素子の製造法。 - 【請求項２】 体積比0.05〜1.0の有機錫化合物/酸素混
合ガスを用い、80〜250Wの高周波電力を印加するプラズ
マCVD法を適用することを特徴とする透明で非晶質のプ
ラズマCVD膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30591292A JP3170909B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガス検出素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30591292A JP3170909B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガス検出素子の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130018A JPH06130018A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3170909B2 true JP3170909B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=17950799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30591292A Expired - Fee Related JP3170909B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガス検出素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170909B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013143378A (ja) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Hon Hai Precision Industry Co Ltd | 電気コネクタ |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP30591292A patent/JP3170909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013143378A (ja) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Hon Hai Precision Industry Co Ltd | 電気コネクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06130018A (ja) | 1994-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |