JP7227883B2 - センサ及びセンサの校正方法 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図1に示すように、実施形態に係るセンサ110は、センサ部10及び構造体20を含む。センサ部10は、第1膜11を含む。構造体20は、第2膜21を含む。
図2(a)は、図2(b)の矢印ARから見た透過平面図である。図2(b)は、図2(a)のA1-A2線断面図である。
図2(b)に示すように、実施形態に係るセンサ111は、センサ部10及び構造体20に加えて、第1部材61及び第2部材62を含む。センサ部10及び構造体20の構成には、センサ110に関して説明した構成を適用できる。以下、第1部材61及び第2部材62の例について説明する。第1部材61及び第2部材62により、例えば、パッケージが形成される。
図3に示すように、センサ112において、第2部材62は、シャッタ62Sを含む。例えば、第1状態において、シャッタ62Sは、孔62hの少なくとも一部を塞ぐ。校正動作において、孔62hの少なくとも一部がシャッタ62Sで塞がれる。これにより、校正動作において、第2膜21から放出された第1元素を含むガスが外部に流出することが抑制できる。
図4(a)に示すように、実施形態に係るセンサ113においても、センサ部10、構造体20、第1部材61及び第2部材62が設けられる。第1部材61は、第1面61fを含む。第2部材62は、第2面62fを含む。第2面62fは、第1面61fと対向する。第2部材62は、孔62hを含む。構造体20は、第2面62fに設けられる。センサ部10は、第1面61fに設けられる。
図5(a)は、図5(b)の矢印ARから見た透過平面図である。図5(b)は、図5(a)のB1-B2線断面図である。
図5(b)に示すように、実施形態に係るセンサ115は、センサ部10、構造体20、第1部材61及び第2部材62を含む。この例では、センサ部10及び構造体20は、第1部材61の第1面61fに設けられる。第2部材62は、孔62hを含む。孔62hは、第1部材61から第2部材62への方向(Z軸方向に沿う方向)において、センサ部10と重なる。
図6に示すように、センサ116において、第2部材62は、シャッタ62Sを含む。第1状態において、シャッタ62Sは、孔62hの少なくとも一部を塞ぐ。校正動作において、第2膜21から放出された第1元素を含むガスが外部に流出することが抑制できる。検出動作において、シャッタ62Sは第2状態を有しても良い。第2状態においてシャッタ62Sにより塞がれる孔62hの面積は、第1状態においてシャッタ62Sにより塞がれる孔62hの面積よりも小さい。これにより、例えば、検出動作においては、外部からのガスが、孔62hを通って効率的に第1膜11に到達する。
図7に示すように、実施形態に係るセンサ117においても、センサ部10、構造体20、第1部材61及び第2部材62が設けられる。第1部材61は、第1面61fを含む。第2部材62は、第2面62fを含む。第2面62fは、第1面61fと対向する。第2部材62は、孔62hを含む。構造体20は、第2面62fに設けられる。センサ部10は、第1面61fに設けられる。センサ117において、センサ部10は、第1部材61から第2部材62への方向(Z軸方向に沿う方向)において、孔62hと重なる。構造体20は、上記の方向(Z軸方向に沿う方向)において、孔62hと重ならない。効率良い校正を実施できる。
図8に示すように、センサ120は、センサ部10及び構造体20を含む。センサ120は、複数の構造体20を含む。複数の構造体20は、第1構造体20a及び第2構造体20bを含む。センサ部10の少なくとも一部は、第1構造体20aと第2構造体20bとの間にある。例えば、第1構造体20aから第2構造体20bへの方向は、X軸方向に沿う。効率良い校正を実施できる。
図9に示すように、センサ121は、センサ部10、及び、複数の構造体20を含む。複数の構造体20は、第1構造体20a及び第2構造体20bに加えて、第3構造体20c及び第4構造体20dを含む。センサ部10の少なくとも一部は、X軸方向において、第1構造体20aと第2構造体20bとの間にある。センサ部10の少なくとも一部は、第1構造体20aから第2構造体20bへの方向(X軸方向)と交差する方向(例えばY軸方向)において、第3構造体20cと第4構造体20dとの間にある。効率良い校正を実施できる。
図10(a)に示すようにセンサ130において、センサ部10、構造体20、第1部材61及び第2部材62が設けられる。この例では、構造体20は、第2部材62に固定されている。センサ130において、第1部材61と第2部材62とが互いに繋がれた状態(図10(a)の状態)がある。
図11に示すようにセンサ140において、センサ部10、構造体20及び第1部材61が設けられる。第2部材62が設けられても良い。この例では、1つの基板17の1つの領域に、センサ部10が設けられ、1つの基板17の別の領域に、構造体20が設けられる。センサ140において、校正が簡単に実施できる。安定した検出精度が得やすくできるセンサが提供できる。
第2実施形態は、センサの校正方法に係る。
図12は、第2実施形態に係るセンサの校正方法を例示するフローチャート部である。 図12に示すように、センサを準備する(ステップS110)。センサは、第1実施形態に係る任意のセンサで良い。センサは、第1膜11を含むセンサ部10、及び、第2膜21を含む構造体20を含む。
第3実施形態は、センサの製造方法に係る。
図13(a)、図13(b)及び、図14は、第3実施形態に係るセンサの製造方法を例示する模式的断面図である。
図13(a)に示すように、基板18の上に設けられた絶縁膜18iの一部の上に犠牲層31を形成する。犠牲層31の上に、ヒータ11hを含む膜部11Dを形成する。膜部11Dは、絶縁膜18iの上に設けられた支持部18sと連続している。絶縁膜18iの別の一部の上に犠牲層32を形成する。犠牲層32の上に、ヒータ21hを含む構造部21Dを形成する。ヒータ21hを含む構造部21Dは、支持部18sと連続する。例えば、犠牲層32の形成は、犠牲層31の形成と同時に行われても良い。構造部21Dの形成は、膜部11Dの形成と同時に行われても良い。
図15(a)に示すように、基板17の上に設けられた絶縁膜17iの一部の上に犠牲層31を形成する。犠牲層31の上に、ヒータ11hを含む膜部11Dを形成する。膜部11Dは、絶縁膜17iの上に設けられた支持部17sと連続している。絶縁膜17iの別の一部の上に犠牲層32を形成する。犠牲層32の上に、ヒータ21hを含む構造部21Dを形成する。ヒータ21hを含む構造部21Dは、絶縁膜17iの上に設けられた支持部17sと連続する。例えば、犠牲層32の形成は、犠牲層31の形成と同時に行われても良い。構造部21Dの形成は、膜部11Dの形成と同時に行われても良い。
(構成1)
第1膜を含むセンサ部と、
第2膜を含む構造体と、
を備え、
前記第1膜は、第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、
前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有する、センサ。
第1部材と、
孔を含む第2部材と、
をさらに備え、
前記センサ部及び前記構造体は、前記第1部材と前記第2部材との間に設けられ、
前記孔と前記センサ部との間の距離は、前記孔と前記構造体との間の距離よりも短い、構成1記載のセンサ。
前記第1部材は、前記第2部材と対向する第1面を含み、
前記センサ部及び前記構造体は、前記第1面に設けられた、構成2記載のセンサ。
第1面を含む第1部材と、
前記第1面と対向する第2面を含む第2部材と、
をさらに備え、
前記第2部材は、孔を含み、
前記構造体は、前記第2面に設けられ、
前記センサ部は、前記第1面に設けられた、構成1記載のセンサ。
前記センサ部は、前記第1部材から前記第2部材への方向において、前記孔と重なり、
前記構造体は、前記方向において、前記孔と重ならない、構成4記載のセンサ。
前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも1つは、側部を含み、
前記構造体の少なくとも一部は、前記センサ部と前記側部との間にある、構成2~5のいずれか1つに記載のセンサ。
前記センサ部の少なくとも一部は、前記構造体の一部と、前記構造体の別の一部と、の間にある、構成1~6のいずれか1つに記載のセンサ。
複数の前記構造体を備え、
前記複数の構造体は、第1構造体及び第2構造体を含み、
前記センサ部の少なくとも一部は、前記第1構造体と前記第2構造体との間にある、構成1~6のいずれか1つに記載のセンサ。
前記複数の構造体は、第3構造体及び第4構造体をさらに含み、
前記センサ部の少なくとも一部は、前記第1構造体から前記第2構造体への方向と交差する方向において、前記第3構造体と前記第4構造体との間にある、構成8記載のセンサ。
前記第1膜は、第2元素及び第3元素を含み、
前記第2元素は、Pd、Pt及びAuよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3元素は、Si、P及びBよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1~9のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1膜は、第4元素をさらに含み、
前記第4元素は、Cu、Ag、Ni、Fe及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成10記載のセンサ。
前記第1膜はアモルファスであり前記第2膜は結晶を含む、または、
前記第2膜は、前記第1膜の結晶性よりも高い結晶性を有する、構成1~11のいずれか1つに記載のセンサ。
前記センサ部から出力されるセンサ信号は、前記センサ部の周囲のガスに含まれる前記第1元素の濃度に応じて変化する、構成1~12のいずれか1つに記載のセンサ。
前記構造体は、ヒータを含む、構成1~13のいずれか1つに記載のセンサ。
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記ヒータと電気的に接続されたヒータ用回路を含み、
前記ヒータ用回路は、前記ヒータに電流を供給可能であり、
前記ヒータに電流が供給されたときに、前記第2膜は前記第1元素を放出する、構成14記載のセンサ。
前記センサ部は、第1電極及び第2電極を含み、
前記制御部は、前記第1電極及び前記第2電極と電気的に接続された検出回路を含み、
前記検出回路は、検出信号を出力可能であり、
前記検出信号は、前記センサ部の周囲のガスに含まれる前記第1元素の濃度に応じて変化する、構成15記載のセンサ。
前記第1電極と前記第2電極との間の距離は、前記センサ部の周囲のガスに含まれる前記第1元素の濃度に応じて変化する、構成16記載のセンサ。
前記制御部は、制御回路を含み、
前記制御回路は、前記第1元素が放出されたときに前記第1電極及び前記第2電極から得られる信号を校正して前記検出回路から前記検出信号を出力させる、構成16または17に記載のセンサ。
第1膜を含むセンサ部と、第2膜を含む構造体と、を含むセンサであって、前記第1膜は、第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有する、センサの前記第2膜から前記第1元素を放出させ、
前記第1元素が放出されたときに前記センサ部から得られる出力を校正する、センサの校正方法。
Claims (8)
- 第1膜を含むセンサ部と、
第2膜を含む構造体と、
第1部材と、
孔を含む第2部材と、
を備え、
前記第1膜は、検出対象の第1元素を蓄えることができ、
前記第2膜は、校正の際に前記第1元素を放出することができ、
前記第1膜は、前記第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、
前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有し、
前記センサ部及び前記構造体は、前記第1部材と前記第2部材との間に設けられ、
前記孔と前記センサ部との間の距離は、前記孔と前記構造体との間の距離よりも短く、
前記第1部材は、前記第2部材と対向する第1面を含み、
前記センサ部及び前記構造体は、前記第1面に設けられた、センサ。 - 第1膜を含むセンサ部と、
第2膜を含む構造体と、
第1面を含む第1部材と、
前記第1面と対向する第2面を含む第2部材と、
を備え、
前記第1膜は、検出対象の第1元素を蓄えることができ、
前記第2膜は、校正の際に前記第1元素を放出することができ、
前記第1膜は、前記第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、
前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有し、
前記第2部材は、孔を含み、
前記構造体は、前記第2面に設けられ、
前記センサ部は、前記第1面に設けられ、
前記センサ部は、前記第1部材から前記第2部材への方向において、前記孔と重なり、
前記構造体は、前記方向において、前記孔と重ならない、センサ。 - 第1膜を含むセンサ部と、
第2膜を含む構造体と、
第1部材と、
孔を含む第2部材と、
を備え、
前記第1膜は、検出対象の第1元素を蓄えることができ、
前記第2膜は、校正の際に前記第1元素を放出することができ、
前記第1膜は、前記第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、
前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有し、
前記センサ部及び前記構造体は、前記第1部材と前記第2部材との間に設けられ、
前記孔と前記センサ部との間の距離は、前記孔と前記構造体との間の距離よりも短く、
前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも1つは、側部を含み、
前記構造体の少なくとも一部は、前記センサ部と前記側部との間にある、センサ。 - 第1膜を含むセンサ部と、
第2膜を含む構造体と、
第1面を含む第1部材と、
前記第1面と対向する第2面を含む第2部材と、
を備え、
前記第1膜は、検出対象の第1元素を蓄えることができ、
前記第2膜は、校正の際に前記第1元素を放出することができ、
前記第1膜は、前記第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、
前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有し、
前記第2部材は、孔を含み、
前記構造体は、前記第2面に設けられ、
前記センサ部は、前記第1面に設けられ、
前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも1つは、側部を含み、
前記構造体の少なくとも一部は、前記センサ部と前記側部との間にある、センサ。 - 前記構造体は、ヒータを含む、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
- 制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記ヒータと電気的に接続されたヒータ用回路を含み、
前記ヒータ用回路は、前記ヒータに電流を供給可能であり、
前記ヒータに電流が供給されたときに、前記第2膜は前記第1元素を放出する、請求項5記載のセンサ。 - 前記センサ部は、第1電極及び第2電極を含み、
前記制御部は、前記第1電極及び前記第2電極と電気的に接続された検出回路を含み、
前記検出回路は、検出信号を出力可能であり、
前記検出信号は、前記センサ部の周囲のガスに含まれる前記第1元素の濃度に応じて変化する、請求項6記載のセンサ。 - 第1膜を含むセンサ部と、第2膜を含む構造体と、を含むセンサの前記第2膜から検出対象の第1元素を放出させ、前記第1膜は、前記第1元素を蓄えることができ、前記第2膜は、校正の際に前記第1元素を放出することができ、前記第1膜は、前記第1元素の第1濃度と、第1密度と、を有し、前記第2膜は、前記第1濃度よりも高い前記第1元素の第2濃度と、前記第1密度よりも高い第2密度の少なくともいずれかを有し、
前記第1元素が放出されたときに前記センサ部から得られる出力を校正する、センサの校正方法。
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