JP4921556B2 - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ Download PDF

Info

Publication number
JP4921556B2
JP4921556B2 JP2009526977A JP2009526977A JP4921556B2 JP 4921556 B2 JP4921556 B2 JP 4921556B2 JP 2009526977 A JP2009526977 A JP 2009526977A JP 2009526977 A JP2009526977 A JP 2009526977A JP 4921556 B2 JP4921556 B2 JP 4921556B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
layer
detection layer
gas sensor
gas detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009526977A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009130884A1 (ja
Inventor
雅博 高倉
真史 喜田
浩一 藤田
多喜男 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Spark Plug Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2009526977A priority Critical patent/JP4921556B2/ja
Publication of JPWO2009130884A1 publication Critical patent/JPWO2009130884A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4921556B2 publication Critical patent/JP4921556B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

本発明は、SnO(酸化スズ)を主成分とするガス検知層を用いて特定ガスの検知を行うガスセンサに係り、特に臭いセンサとして好適なガスセンサに関する。
従来から、SnO等の金属酸化物半導体を主成分とするガス検知層に、V、P、MoO、CsO及びWOの酸化物触媒の1種、あるいは、Ru、Pt及びAgの貴金属の1種からなる添加物を含有させたガスセンサが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のガスセンサでは、測定対象ガス中の特定ガスの濃度によってガス検知層の電気的特性(例えば、インピーダンス)が変化することを利用して、特定ガスの検知(具体的には、特定ガスの濃度変化の検知)が行われる。
上記のようなガスセンサのうち、特に酢酸エチルやキシレン、NH等の臭い成分を検出するガスセンサでは、水素等の可燃性成分の影響を低減することが課題となっていた。すなわち、人間が臭いとして感じる臭覚閾値は、悪臭等に含まれる物質では極低濃度(数ppb〜数ppm)と低く、これらの物質をガスセンサで検知しようとした場合、水素等の可燃性成分に対する感度が悪臭等に含まれる物質の感度よりも非常に大きくなるため、検知が困難となるという課題があった。
そこで、従来は、WOに、他の金属酸化物半導体成分であるInを添加することによって、水素等の可燃性成分の影響を抑制した酸化性ガスを検知するガスセンサが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開平4−29049号公報 特開平5−302903号公報
上記したWOにInを添加したガスセンサでは、水素等の可燃性成分の影響はそれなりに抑制することができるものの、NOx等の酸化性ガスに対する感度が高くなるので、その影響が増大して、悪臭等に含まれる物質(NH)の検出が困難となる。このように、従来のガスセンサでは、水素等の可燃性ガスの影響及びNOx等の酸化性ガスの影響を共に低減することに目的に検討されたガス検知層はみられず、さらに、そのような目的に加えて、臭気ガスに対する検知感度及び応答性の向上までをも改善するようなガス検知層の組成については全く検討されていなかった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、水素等の可燃性ガスの影響及びNOx等の酸化性ガスの影響を低減することができ、従来に比べて臭気ガスに対する検知感度(ガス感度)及び応答性の向上が図られたガスセンサを提供することを目的とする。
その解決手段は、基体と、前記基体上に形成されると共に、被検知ガス中の特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するSnOを主成分とするガス検知層と、を有するガスセンサであって、前記SnOの前記ガス検知層に対する含有量は90質量%以上であり、さらに該ガス検知層には、Ir、P、Ptが含有されており、前記Ir、P、Ptの前記ガス検知層に対する含有量が、当該Ir、P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Ir≧P+Ptの第1関係を満たすガスセンサである。
本発明のガスセンサによれば、90質量%(90.00質量%)以上のSnOを含むガス検知層にNOx吸蔵能を有するIrを含有させることにより、酸化性ガス(特に、NOx)に対する感度の上昇を抑制することができる。また、90質量%(90.00質量%)以上のSnOを含むガス検知層に、Ir、Ptの含有量を考慮してPを含有させることにより、臭気ガス(酢酸エチル、キシレン、アンモニア、硫化水素等)に対する感度(反応性)を向上させることができ、また、臭気ガスの可燃性ガス(水素)に対するガス選択性を向上させることができる。さらに、90質量%(90.00質量%)以上のSnOを含むガス検知層に、Ir、Pの含有量を考慮してPtを含有させることにより、臭気ガスに対する応答性を向上させることができる。なお、Ir、P、Ptの各成分については、SnOに担持される形態でガス検知層に含有されることが好ましい。
そして、本発明において、最も注目すべき点は、ガス検知層に含まれるIr、P、Ptの含有量が、当該Ir、P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Ir≧P+Ptの第1関係を満たす点にある。Ir、P、Ptの含有量が上述したIr≧P+Ptの第1関係を満たすことで、NOx等の酸化性ガスに対する感度の上昇を抑制する効果と、臭気ガスの可燃性ガス(水素)に対するガス選択性及び臭気ガスの濃度変化に対する応答性を向上させる効果とが、バランス良く得られる。
なお、本発明における「基体」とは、アルミナ基板等からなる板状の基板や、シリコン基板を用いて形成されたダイヤフラム構造の基体を挙げることができる。これらの基板やダイヤフラム構造の基体の内部には、ガス検知層を活性化させて安定したガス検知が行えるように、ガス検知層を加熱するためのヒータを設置することが好ましい。また、ガス検知層は、必ずしも基体の表面に直接形成される必要はなく、ガス検知層と基体との密着性を向上させるための密着層を介在させるようにしても良い。
さらに、本発明のガスセンサは、前記Irの前記ガス検知層に対する含有量が、1.00質量%以下であると良い。Irの含有量を1.00質量%より多く含有すると、臭気ガスの可燃性ガス(水素)に対するガス選択性が低下するおそれがあるためである。なお、Irのガス検知層に対する含有量の下限値としては、NOxに対する感度の低減作用を確実に得る観点から、0.05質量%以上とすることが好ましい。
さらに、本発明のガスセンサでは、ガス検知層中のPtの含有量をPの含有量よりも多くすることで、Ptによる応答性向上の効果が良好に発揮される傾向がみられることから、P及びPtのガス検知層に対する含有量が、当該P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Pt>Pの第2関係を満たすと良い。
さらに、本発明のガスセンサでは、前記基体は、板状をなし、前記ガス検知層は、前記基体の一面側に設けられており、前記基体の前記一面に対向する他面には、前記ガス検知層の設置位置に対応する領域に、前記一面側に向かって切り抜かれた開口部が形成され、前記基体の内部に、前記ガス検知層を加熱するための発熱抵抗体が埋設される構成を採ると良い。このような構成のガスセンサとすることで、センサを小型化することができると共に、発熱抵抗体によるガス検知層の加熱に伴った消費電力を低減可能なガスセンサとすることができる。
本発明のガスセンサによれば、可燃性ガスの影響及びNOx等の酸化性ガスの影響を低減することができ、従来に比べて臭気ガスに対する検知感度(ガス感度)及び応答性の向上を高めた、臭いセンサとして好適なガスセンサを提供することができる。
以下、本発明の詳細を、実施形態について図面を参照して説明する。図1〜5は、本発明の一実施形態に係るガスセンサの構成を示すもので、図1はガスセンサ1の平面図、図2は図1に示すA−A線に沿った矢視方向断面図、図3はガスセンサ1の発熱抵抗体5の平面図、図4はガスセンサ1の図1に示すB−B線に沿った矢視方向断面図、図5はガスセンサ1の図2に示すC−C線に沿った矢視方向断面図である。
図1に示すように、ガスセンサ1は、縦が2.6mm、横が2mmの矩形状の平面形状を有する。ガスセンサ1は、図2に示すように、シリコン基板2の上面に絶縁被膜層3が形成され、この絶縁被膜層3には、発熱抵抗体5が内包されるとともに、その上面には密着層7およびガス検知層4が形成された構造を有する。ガス検知層4は、被検知ガス中の特定ガスによって自身の抵抗値が変化する性質を有する。ここで、本ガスセンサ1では、ガス検知層4を用いて被検知ガス中の酢酸エチル(CHCOOC)、キシレン(C10)、アンモニア(NH)、硫化水素(HS)、硫化メチル((CH)、メチルメルカプタン(CHSH)、トリメチルアミン((CHN)などの何れか1種以上の臭気ガスを選択的に検知するように構成されている。なお、本発明における「検知」とは、被検知ガスに含まれる特定ガスの有無を検知するのみならず、当該特定ガスの濃度変化を検知することを含む趣旨である。以下、ガスセンサ1を構成する各部材について説明する。
シリコン基板2は、所定の厚みを有するシリコン(Si)製の平板である。また、図2に示すように、シリコン基板2の下面には、シリコン基板2の一部が切り抜かれ、絶縁層31の一部が隔壁部39として露出された開口部21が形成されている。すなわち、ガスセンサ1は、シリコン基板2と絶縁被膜層3とから構成される板状の基体15であって、当該基体15の一面側にガス検知層4が設けられ、基体15の他面のうち、ガス検知層4の設置領域に対応する領域に、一面側に向かって切り抜かれた開口部21が形成されたダイヤフラム構造を有する基体15を有するものである。なお、この開口部21は、隔壁部39の位置が、開口部21の開口側から平面視したとき、ガス検知層4及び絶縁層33,34内に埋設された発熱抵抗体5が配置される位置となるように形成されている。
絶縁被膜層3は、シリコン基板2の上面に形成された絶縁層31,32,33,34及び保護層35から構成される。シリコン基板2の上面に形成された絶縁層31は、所定の厚みを有する酸化ケイ素(SiO)膜であり、この絶縁層31の下面の一部は、シリコン基板2の開口部21に露呈している。また、この絶縁層31の上面に形成された絶縁層32は、所定の厚みを有する窒化ケイ素(Si)膜であり、この絶縁層32の上面に形成された絶縁層33は、所定の厚みを有する酸化ケイ素(SiO)膜である。この絶縁層33の上面には、発熱抵抗体5および、発熱抵抗体5に通電するためのリード部12の他、絶縁層34が形成されている。この絶縁層34は、所定の厚みを有する酸化ケイ素(SiO)膜である。この絶縁層34の上面には、所定の厚みを有する窒化ケイ素(Si)膜からなる保護層35が形成されている。この保護層35は、発熱抵抗体5および、発熱抵抗体5に通電するためのリード部12を覆うように配設されることでこれらの汚染や損傷を防ぐ役割を果たす。
発熱抵抗体5は、図2および図3に示すように、シリコン基板2の開口部21の上部に対応する部位であって、絶縁層33と絶縁層34との間に、平面視渦巻き状に形成されている。また、絶縁層33と絶縁層34との間には、発熱抵抗体5に接続され、発熱抵抗体5に通電するためのリード部12が埋設されており、図4に示すように、このリード部12の末端にて、外部回路と接続するための発熱抵抗体コンタクト部9が形成されている。発熱抵抗体5およびリード部12は、白金(Pt)層とタンタル(Ta)層とから構成された2層構造を有する。また、発熱抵抗体コンタクト部9は、白金(Pt)層とタンタル(Ta)層とから構成された引き出し電極91の表面上に、金(Au)からなるコンタクトパッド92が形成された構造を有する。なお、発熱抵抗体コンタクト部9は、ガスセンサ1に一対設けられている。
保護層35の上面には、発熱抵抗体5上に位置するように検知電極6と、検知電極6に通電するためのリード部10(図4参照)とが、それぞれシリコン基板2と平行な同一平面上に形成されている。この検知電極6およびリード部10は、発熱抵抗体コンタクト部9の引き出し電極91と同様に、保護層35の上に形成されるタンタル(Ta)層と、その表面上に形成された白金(Pt)層とから構成されている。また、図4に示すように、リード部10の末端には、その表面上に金(Au)からなるコンタクトパッド11が形成され、外部回路と接続するための酸化物半導体コンタクト部8として構成されている。なお、酸化物半導体コンタクト部8は、図1および図4に示すように、ガスセンサ1に一対設けられている。
検知電極6は、図5に示すように、櫛歯状の平面形状を有し、ガス検知層4における電気的特性の変化を検出するための一対の電極である。図2に示すように、この検知電極6のガス検知層4に対向する側の面61は全面、ガス検知層4と当接している。このように、ガス検知層4と検知電極6の面61とが全面接触しているので、ガス検知層4と検知電極6との界面におけるガス反応が密着層7を含めた他部材によって何等阻害されることがない。一方、この検知電極6の保護層35と対向する側の面62は、保護層35と当接している。そして、保護層35上において電極間の領域を含めた検知電極6の周りには、基体15とガス検知層4との密着性を向上させ、ガス検知層4が基体15から剥離することを防ぐ密着層7が設けられている。
この密着層7は、基体15とガス検知層4との間の密着性を向上させるための層であって、絶縁性の金属酸化物からなる複数の粒子が凝集した構造をなしている。そのため、密着層7は、自身の表面が凹凸面になっており、基体15と厚膜状に形成されたガス検知層4との密着性を上記凹凸面のアンカー効果によって高めている。なお、この密着層7は、例えば、絶縁性の金属酸化物の粒子を分散させたゾル溶液を塗布し、焼成して固化させることにより得ることができる。
そして、この密着層7は、図5に示す横断面図のように、櫛歯状に形成された一対の検知電極6間の領域及び検知電極6の周囲に形成され、検知電極6の周縁部(側辺)に対して接触しても良いし、非接触であっても良い。一方、図2に示す縦断面図のように、検知電極6のガス検知層4との間には、密着層7が形成されておらず、検知電極6のガス検知層4に対向する側の面61は全面、ガス検知層4と当接する構成を有する。さらに、ガス検知層4が剥離する場合には、ガス検知層4の外周寄りの端部から剥離することが多いが、本実施形態の密着層7を設けることにより、この剥離の発生も防止することができる。
さらに、この密着層7は、検知電極6とガス検知層4との界面で起こるガス反応に影響を及ぼさないよう、アルミナ(Al)やシリカ(SiO)等の絶縁性の金属酸化物により構成されている。なお、この密着層7の膜厚は、検知電極6の厚みより大きくても小さくてもよい。
次に、後述する実施例において使用した上記構成ガスセンサ1の製造方法について説明する。ガスセンサ1の製造工程は、大別してシリコン基板作製工程と、ガス感応膜(ガス検知層)作製工程とからなる。まず、シリコン基板作製工程について説明する。
(シリコンウエハの洗浄)
まず、シリコンウエハを洗浄液中に浸漬し、洗浄処理を行った。
(酸化ケイ素膜形成)
次に、シリコンウエハを熱処理炉に入れ、熱酸化処理により膜厚が100nmの酸化ケイ素膜(絶縁層31)を形成した。
(窒化ケイ素膜形成)
次に、LP−CVDにて、ジクロルシラン(SiHCl)、アンモニア(NH)をソースガスとして膜厚が200nmの窒化ケイ素膜(絶縁層32)を形成した。
(酸化ケイ素膜形成)
次に、プラズマCVDにて、TEOS(テトラエトキシシラン)、Oをソースガスとして膜厚が100nmの酸化ケイ素膜(絶縁層33)を形成した。
(発熱抵抗体形成)
次に、上記シリコンウエハに、DCスパッタ装置を用いて、Ta層(膜厚20nm)を形成後、Pt層(膜厚220nm)を形成した。スパッタ後、フォトリソグラフィーによりレジストのパターニングを行い、ウエットエッチング処理を行って発熱抵抗体5を形成した。
(酸化ケイ素膜形成)
次に、プラズマCVDにて、TEOS(テトラエトキシシラン)、Oをソースガスとして膜厚が100nmの酸化ケイ素膜(絶縁層34)を形成した。
(窒化ケイ素膜形成)
次に、LP−CVDにて、ジクロルシラン(SiHCl)、アンモニア(NH)をソースガスとして膜厚が200nmの窒化ケイ素膜(絶縁層35)を形成した。
(発熱抵抗体コンタクト部形成)
次に、フォトリソグラフィーによりレジストのパターニングを行い、ドライエッチング処理を行って窒化ケイ素膜(絶縁層35)と酸化ケイ素膜(絶縁層34)のエッチングを行い、その後発熱抵抗体コンタクト部9を形成した。
(検知電極形成)
次に、DCスパッタ装置を用いて、Ta層(膜厚20nm)を形成後、Pt層(膜厚40nm)を形成した。スパッタ後、フォトリソグラフィーによりレジストのパターニングを行い、ウエットエッチング処理を行って櫛歯状の検知電極6を形成した。
(酸化物半導体コンタクト部形成)
次に、DCスパッタ装置を用いて、Au層を形成した。スパッタ後、フォトリソグラフィーによりレジストのパターニングを行い、ウエットエッチング処理を行って酸化物半導体コンタクト部8を形成した。
(ダイヤフラムの形成)
次に、開口部21を形成するために、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液中にシリコンウエハを浸漬して、シリコンの異方性エッチングを行い、シリコン基板2の所定位置に、絶縁層31の一部が隔壁部39として露出させる開口部21が形成されたダイヤフラム構造のシリコンウエハを形成した。
(密着層形成)
次に、櫛歯状の検知電極6間およびその周囲の窒化ケイ素膜(絶縁層35)上に、アルミナの密着層7を形成した。
(シリコンウエハの切断)
次に、上記のシリコンウエハを切断して、ガスセンサを構成するためのシリコン基板2(ダイヤフラム構造の基体15)を得た。
次に、上記工程によって得られた基体15に、ガス検知層4を形成する工程について説明する。
(ペースト調整)
後述するようにして調製される感応材料粉末を、らいかい機で1時間粉砕した後、適量の有機溶剤と調合し、らいかい機あるいはポットミルで4時間粉砕後、バインダーおよび粘度調整剤を適量添加し4時間粉砕してペーストを作製した。
(ガス検知層形成)
次に、上記のようにして作製したペーストを、厚膜印刷により基体15に塗布し、500℃で1時間焼成してガス検知層4を形成した。
次に、上記工程によって製造したガスセンサの実施例及び比較例について説明する。これらの実施例及び比較例では、上記したペースト調整に用いる感応材料粉末を変更して得られたガスセンサの特性を調べたものである。
SnOがガス検知層4に対して99.44質量%を占めるようにSnO粉末を特定量準備する。そして、溶媒となる純水にこのSnO粉末を加え、さらにこの溶媒に対して塩化イリジウム溶液、リン酸、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を、それぞれガス検知層4に対して0.50質量%(Ir換算)、0.01質量%(P換算)、0.05質量%(Pt換算)となる(表1参照)ように加えて適宜攪拌して混合液を調製した。ついで、この混合液を乾燥後、600℃、1時間で焼成し、感応材料粉末を得た。この感応材料粉末を用いて、前述した方法により、実施例1のガスセンサを作製した。
また、実施例1とは別に、実施例2〜5及び比較例1〜3のガスセンサを、以下の手順で作製した。まず、SnOがガス検知層4に対して表1に示す質量%を占めるようにSnO粉末をそれぞれ適宜準備する。そして、溶媒となる純水にSnO粉末を加え、さらにこの溶媒に対して塩化イリジウム溶液、リン酸、ジニトロジアンミン白金硝酸溶液を、ガス検知層4に対して表1に示す質量%(それぞれIr換算、P換算、Pt換算した質量%)となるように加えて適宜攪拌して、それぞれの混合液を調製した。ついで、この混合液を乾燥後、600℃、1時間で焼成し、実施例2〜5及び比較例1〜3のそれぞれに対応する感応材料粉末を得た。そして、各感応材料粉末を用いて、前述した方法により、実施例2〜5及び比較例1〜3のガスセンサを作製した。
各ガスセンサの特性の評価については、後述するベースガスに、被検ガスとして、臭気ガス(酢酸エチル(CHCOOC)、キシレン(C10))、可燃性ガス(水素)、二酸化窒素(NO)を準備し、酢酸エチル1ppm、キシレン1ppm、水素15ppm、二酸化窒素1ppmを別々に加えたときのガス感度(発熱抵抗体5の温度は250℃一定とした)を測定した。なお、ベースガスは、Oが20.9%、残りがNから構成され、相対湿度40%、ガス温度30℃に設定されたガスである。
ここで、ガス感度の定義は、Rg(ベースガスに対して対象となる被検ガスを打ち込んでから、180秒後の素子抵抗値)/Ra(ベースガスを流したときの素子抵抗値)とした。なお、このガス感度の評価基準としては、酢酸エチル、キシレンでは、0.85を境界とし、Rg/Raがこの境界以下の値を示したものを良好なガス感度を呈するものと判定した。一方、二酸化窒素については、1.50を境界とし、Rg/Raがこの境界以下の値を示したものを良好なガス感度を呈するものと判定した。
また、各ガスセンサの特性の評価として、臭気ガスに対する水素のガス選択性についての評価も行った。臭気ガスに対する水素のガス選択性の評価を行うにあたっては、酢酸エチルに対する水素のガス選択性をS/N=1−(酢酸エチルのガス感度)/1−(水素のガス感度)として算出しつつ、キシレンに対する水素のガス選択性をS/N=1−(キシレンのガス感度)/1−(水素のガス感度)として算出した。そして、このガス選択性の評価基準としてS/Nの値として1.50を境界とし、算出されたS/Nがこの境界以上の値を示したものを良好な選択性を呈するものと判定した。
さらに、各ガスセンサの特性の評価として、前述したベースガスに、被検知ガスである酢酸エチル1ppm、キシレン1ppmを別々に加えたときのガス応答(発熱抵抗体5の温度は250℃一定とした)を測定した。
ここで、ガス応答の定義は、Rgd(ベースガスに対して対象となる被検ガスを打ち込んでから、10秒後の素子抵抗値)/Ra(ベースガスを流したときの素子抵抗値)とした。なお、このガス応答の評価基準としては、0.90を境界とし、Rgd/Raがこの境界以下の値を示したものを良好なガス応答性を有するものと判定した。
このようにして評価を行った実施例1〜5及び比較例1〜3のガスセンサについての各特性の評価結果を表1に併記した。なお、比較例3のガスセンサについては、二酸化窒素に対するガス感度の特性のみについて評価を行ったので、それについてのみ表1では記載した。
Figure 0004921556
表1に示した評価結果より、実施例1〜5のガスセンサでは、酢酸エチル、キシレンといった臭気ガスの感度が良好であり、二酸化窒素に対する感度は非常に低く抑えられていることが確認された。また、実施例1〜5のガスセンサでは、酢酸エチル、キシレンそれぞれの水素に対するガス選択性についても、良好な結果が得られた。さらに、実施例1〜5のガスセンサでは、酢酸エチル、キシレンといった臭気ガスのガス応答性についても良好な結果が得られた。
これに対し、ガス検知層に含まれるIr、P、Ptの含有量が、当該Ir、P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Ir≧P+Ptの第1関係を満たさない比較例1及び2のガスセンサでは、酢酸エチル、キシレンそれぞれの水素に対するガス選択性が、評価基準である1.50未満となり、ガス選択性について良好な結果が得られなかった。また、比較例1及び2では、ガス感度やガス応答についても良好な結果が得られなかった。一方、Irをガス検知層に含有させなかった比較例3のガスセンサでは、二酸化窒素に対する感度が評価基準である1.50を上回る結果となり、酸化性ガス(二酸化窒素)の影響の低減効果が得られなかった。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、密着層7として絶縁性の金属酸化物の粒子を分散させたゾル溶液を塗布し、焼成して固化させた構成のものを示した。しかし、密着層7の構成はこれに限定されず、例えば、Alからなる金属層をスパッタリングで形成し、検知電極6のパターンを考慮して適宜パターニングした後、当該金属層を酸化させて密着層を形成(構成)するようにしてもよい。また、ガス検知層の外表面を、平均粒子径が500nm以下(好ましくは100nm以下)の酸化物粒子(酸化チタン粒子、酸化アルミニウム粒子等)から構成された多孔質状のカバー層にて被覆し、シリコン等の被毒物質に対するガス検知層の耐性を向上させるようにしても良い。なお、このカバー層を設けるにあたっては、ガス検知層の臭気ガスに対する応答性を大きく低下させないように、厚みや酸化物粒子の平均粒子径を適宜調整して設けるようにする必要がある。
さらに、上記実施形態では、ガス検知層4をSnO、Ir、P、Ptの成分を用いて構成したものを説明したが、90.00質量%以上のSnOを含み、且つ、Ir、P、Ptが上記の所定関係を満たすものであれば、他の成分(例えば、アルミナ等の絶縁性成分)が微量添加されていても良い。また、上記実施例1〜5のガス検知層4では、Pt及びPの含有量が、それぞれを質量%換算したときに、Pt>Pの関係を満たすものであったが、Ir≧P+Ptの関係が満たされていれば、Pの方がPtよりも含有量が多くても良い。ただし、上記のPt>Pの関係を満たすと、理由は定かではないが、Ptによる応答性向上の効果が良好に発揮される傾向がみられるので好ましい。さらに、上記実施形態では、ガス検知層4を厚膜印刷により形成したが、ガス検知層については厚膜形成に限定されず、薄膜形成しても良い。
本発明の実施形態に係るガスセンサの全体構成を示す平面図。 図1のガスセンサのA−A線に沿った矢視方向断面図。 図1のガスセンサの発熱抵抗体の平面図。 図1のガスセンサのB−B線に沿った矢視方向断面図。 図2のガスセンサのC−C線に沿った矢視方向断面図。
1 ガスセンサ
2 シリコン基板
3 絶縁被膜層
4 ガス検知層
5 発熱抵抗体
21 開口部

Claims (5)

  1. 基体と、
    前記基体上に形成されると共に、被検知ガス中の特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するSnOを主成分とするガス検知層と、
    を有するガスセンサであって、
    前記SnOの前記ガス検知層に対する含有量は90質量%以上であり、さらに該ガス検知層には、Ir、P、Ptが含有されており、
    前記Ir、P、Ptの前記ガス検知層に対する含有量が、当該Ir、P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Ir≧P+Ptの第1関係を満たす
    ことを特徴とするガスセンサ。
  2. 請求項1に記載のガスセンサであって、
    前記Irの前記ガス検知層に対する含有量が、1.00質量%以下であることを特徴とするガスセンサ。
  3. 請求項2に記載のガスセンサであって、
    前記Irの前記ガス検知層に対する含有量が、0.05質量%以上であることを特徴とするガスセンサ。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のガスセンサであって、
    前記P、Ptの前記ガス検知層に対する含有量が、当該P、Ptをそれぞれ質量%換算したときに、Pt>Pの第2関係を満たすことを特徴とするガスセンサ。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のガスセンサであって、
    前記基体は、板状をなし、前記ガス検知層は、前記基体の一面側に設けられており、
    前記基体の前記一面に対向する他面には、前記ガス検知層の設置位置に対応する領域に、前記一面側に向かって切り抜かれた開口部が形成され、前記基体の内部には、前記ガス検知層を加熱するための発熱抵抗体が埋設されてなることを特徴とするガスセンサ。
JP2009526977A 2008-04-22 2009-04-21 ガスセンサ Active JP4921556B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009526977A JP4921556B2 (ja) 2008-04-22 2009-04-21 ガスセンサ

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008111907 2008-04-22
JP2008111907 2008-04-22
JP2009526977A JP4921556B2 (ja) 2008-04-22 2009-04-21 ガスセンサ
PCT/JP2009/001810 WO2009130884A1 (ja) 2008-04-22 2009-04-21 ガスセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009130884A1 JPWO2009130884A1 (ja) 2011-08-11
JP4921556B2 true JP4921556B2 (ja) 2012-04-25

Family

ID=41216625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009526977A Active JP4921556B2 (ja) 2008-04-22 2009-04-21 ガスセンサ

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2278308B1 (ja)
JP (1) JP4921556B2 (ja)
KR (1) KR101202933B1 (ja)
WO (1) WO2009130884A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7097650B2 (ja) 2018-12-06 2022-07-08 ディーケーテック インダストリー カンパニー リミテッド スリップリングを用いた同軸ガイド巻線装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5609919B2 (ja) * 2012-05-17 2014-10-22 Tdk株式会社 マイクロヒータ素子
US9228967B2 (en) 2012-07-16 2016-01-05 Sgx Sensortech Sa Micro-hotplate device and sensor comprising such micro-hotplate device
EP2975386B1 (en) 2014-07-14 2020-09-02 Sensirion AG Heater structure for a sensor device
EP3196639B1 (en) 2016-01-21 2020-04-08 Sensirion AG Gas sensor with bridge structure
EP3315956A1 (en) 2016-10-31 2018-05-02 Sensirion AG Multi-parametric sensor with bridge structure
US11473286B2 (en) 2017-03-02 2022-10-18 Hound Tech Llc Filtration assembly for reducing malaodors in air and aerosolized waste from toilets
JP7208919B2 (ja) 2017-04-26 2023-01-19 ネバダ・ナノテック・システムズ・インコーポレイテッド 抵抗性ヒータを有するマイクロホットプレートを含むガス・センサ、および関連方法
EP3403993B1 (en) 2017-05-18 2021-06-30 Sensirion AG Semiconductor chip
EP3531119A1 (en) 2018-02-26 2019-08-28 Sensirion AG Sensor with bridge structure
EP3367087A3 (en) 2018-04-30 2018-12-26 Sensirion AG Sensor for determining thermal capacity of fluids
WO2019185181A1 (en) 2018-10-05 2019-10-03 Sensirion Ag Device for regulating a mixing ratio of a gas mixture
KR101995453B1 (ko) 2019-01-07 2019-10-01 (주) 케이에스에스 축산 환경정보 측정단말기 및 환경정화 통합관리 시스템
EP3812753B1 (en) 2019-10-24 2023-11-29 Sensirion AG Determination of gas-specific parameters from heat transfer in the temperature jump regime
KR102146203B1 (ko) 2019-10-31 2020-08-20 (주)에이스 패널 건물 외벽용 불연 clc 몰딩

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01189553A (ja) * 1988-01-25 1989-07-28 Riken Corp ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法
JPH04279853A (ja) * 1991-03-08 1992-10-05 Figaro Eng Inc ガス検出方法及びそれに用いるガスセンサ
JP2008275603A (ja) * 2007-04-06 2008-11-13 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2008309556A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2921032B2 (ja) 1990-05-25 1999-07-19 東陶機器株式会社 アンモニアガスセンサ
JP3050696B2 (ja) 1992-04-27 2000-06-12 フィガロ技研株式会社 酸化性ガスのセンサ
JP2000074866A (ja) 1998-06-16 2000-03-14 Figaro Eng Inc Coセンサおよびその製造方法
US6319473B1 (en) * 1998-06-16 2001-11-20 Figaro Engineering, Inc. Co sensor and its fabrication
US7361946B2 (en) * 2004-06-28 2008-04-22 Nitronex Corporation Semiconductor device-based sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01189553A (ja) * 1988-01-25 1989-07-28 Riken Corp ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法
JPH04279853A (ja) * 1991-03-08 1992-10-05 Figaro Eng Inc ガス検出方法及びそれに用いるガスセンサ
JP2008275603A (ja) * 2007-04-06 2008-11-13 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2008309556A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7097650B2 (ja) 2018-12-06 2022-07-08 ディーケーテック インダストリー カンパニー リミテッド スリップリングを用いた同軸ガイド巻線装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2278308B1 (en) 2018-12-19
EP2278308A1 (en) 2011-01-26
EP2278308A4 (en) 2017-04-19
KR20110006574A (ko) 2011-01-20
JPWO2009130884A1 (ja) 2011-08-11
WO2009130884A1 (ja) 2009-10-29
KR101202933B1 (ko) 2012-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4921556B2 (ja) ガスセンサ
JP5161210B2 (ja) ガスセンサ
JP2006267084A (ja) ガスセンサ
EP1953539B1 (en) Gas sensor
US20170363556A1 (en) Gas sensor
JP5021377B2 (ja) ガスセンサ
JP2000298108A (ja) ガスセンサ
JP2008275603A (ja) ガスセンサ
JP2008209390A5 (ja)
JP2008309556A (ja) ガスセンサ
JP2010091501A (ja) ガスセンサ
JP4010738B2 (ja) ガスセンサ及びガス検出器及びガス検出方法
JP2006317155A (ja) ガスセンサおよびその製造方法
JP2007139669A (ja) ガスセンサ
JP6364356B2 (ja) ガスの検知方法及びガスセンサ
JP5209690B2 (ja) ガスセンサ
JP2003035693A (ja) 可燃性ガスセンサ
JP4315992B2 (ja) ガスセンサ及びガス検出器及びガス検出方法
JP2010276451A (ja) ガスセンサ
JP6958384B2 (ja) ガスセンサ素子
JP2009002802A (ja) 被水センサおよび結露センサ
JP2980290B2 (ja) ガス検出方法及びそれに用いるガスセンサ
KR100325344B1 (ko) 반도체식 가스센서의 감지재료
JP4838367B2 (ja) ガスセンサ
JP7296625B2 (ja) 酸素センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4921556

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250