JPH0526836A - センサ素子の製造方法 - Google Patents
センサ素子の製造方法Info
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- JPH0526836A JPH0526836A JP20740291A JP20740291A JPH0526836A JP H0526836 A JPH0526836 A JP H0526836A JP 20740291 A JP20740291 A JP 20740291A JP 20740291 A JP20740291 A JP 20740291A JP H0526836 A JPH0526836 A JP H0526836A
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- oxygen
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 常温又は比較的低温で作動可能な酸素センサ
として有用なＣｕＦｅＴｅ2等の層状物質を使用したセ
ンサ素子を高生産性で製造する方法を提供し、その大量
生産を可能とすることを目的とする。 【構成】 絶縁性フィルム１１の上に層状物質１２と電
極物質１３とを交互にパターン形成する。そして、碁盤
目状にフィルム１１を切断することにより、１連の工程
でセンサ素子チップを大量に製造することができる。
として有用なＣｕＦｅＴｅ2等の層状物質を使用したセ
ンサ素子を高生産性で製造する方法を提供し、その大量
生産を可能とすることを目的とする。 【構成】 絶縁性フィルム１１の上に層状物質１２と電
極物質１３とを交互にパターン形成する。そして、碁盤
目状にフィルム１１を切断することにより、１連の工程
でセンサ素子チップを大量に製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインターカレーション特
性を有する層状物質を使用して常温作動が可能なセンサ
素子の製造方法に関し、特に、その生産性を高めたセン
サ素子の製造方法に関する。
性を有する層状物質を使用して常温作動が可能なセンサ
素子の製造方法に関し、特に、その生産性を高めたセン
サ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】層状物質とは、雲母、グラファイト、遷
移金属ダイカルコゲナイド等の二次元的構造を持つ物質
であり、層内は共有結合又はイオン結合で原子が強く結
合している。また、層と層との間は、弱いファン・デル
・ワールス力で結合しており、このファン・デル・ワー
ルスギャップに、層状構造を破壊することなく、ある種
の原子及び分子を挿入することができる。この現象がイ
ンターカレーションであり、このときの挿入物質をイン
ターカラントという。更に、インターカラントが可逆的
に出ていくことをデインターカレーションという。
移金属ダイカルコゲナイド等の二次元的構造を持つ物質
であり、層内は共有結合又はイオン結合で原子が強く結
合している。また、層と層との間は、弱いファン・デル
・ワールス力で結合しており、このファン・デル・ワー
ルスギャップに、層状構造を破壊することなく、ある種
の原子及び分子を挿入することができる。この現象がイ
ンターカレーションであり、このときの挿入物質をイン
ターカラントという。更に、インターカラントが可逆的
に出ていくことをデインターカレーションという。
【０００３】而して、特にＣｕＦｅＴｅ2からなる層状
物質を感知部とし、これに電極を電気的に接続してセン
サを構成すると、この電極間の感知部の抵抗と酸素ガス
濃度との間の関係に良い再現性が得られる。このため、
このセンサを酸素センサとして応用することができる。
物質を感知部とし、これに電極を電気的に接続してセン
サを構成すると、この電極間の感知部の抵抗と酸素ガス
濃度との間の関係に良い再現性が得られる。このため、
このセンサを酸素センサとして応用することができる。
【０００４】そして、従前の酸素センサ、例えば自動車
の排ガス制御用として実用化されている安定化ジルコニ
ア（ＺｒＯ2）を使用した酸素センサとか、ＴｉＯ2を使
用した酸素センサの場合は、350℃以下の低温では動作
しないのに対し、この層状物質を応用した酸素センサ
は、現状で約100℃での低温動作が可能であり、更に室
温で動作する酸素センサを開発する上で最も期待されて
いるものである。
の排ガス制御用として実用化されている安定化ジルコニ
ア（ＺｒＯ2）を使用した酸素センサとか、ＴｉＯ2を使
用した酸素センサの場合は、350℃以下の低温では動作
しないのに対し、この層状物質を応用した酸素センサ
は、現状で約100℃での低温動作が可能であり、更に室
温で動作する酸素センサを開発する上で最も期待されて
いるものである。
【０００５】図６はこの種の層状物質を応用した酸素セ
ンサの従来の製造方法を示す断面図である。先ず、Ｃｕ
ＦｅＴｅ2の単結晶をブリッジマン法により作成し、得
られた単結晶塊を微粉末状態に粉砕した後、一軸加圧プ
レス法により成形し、板状の感知部１を得る。そして、
この感知部１の表面及び裏面に電極２、３を形成し、各
電極２、３に配線４を結線してセンサを製造する。
ンサの従来の製造方法を示す断面図である。先ず、Ｃｕ
ＦｅＴｅ2の単結晶をブリッジマン法により作成し、得
られた単結晶塊を微粉末状態に粉砕した後、一軸加圧プ
レス法により成形し、板状の感知部１を得る。そして、
この感知部１の表面及び裏面に電極２、３を形成し、各
電極２、３に配線４を結線してセンサを製造する。
【０００６】図７は従来の他の製造方法を示す断面図で
ある。例えば、１辺が2mmの正方形をなすＡｌ2Ｏ3基板
５の上に、ＣｕＦｅＴｅ2からなる感知部６を所定のパ
ターンで形成し、この感知部６を挟む位置に導電性材料
で電極７、８を形成する。この感知部６及び電極７、８
はスパッタリング等の薄膜形成技術又はスクリーン印刷
等の厚膜形成技術により形成することができる。
ある。例えば、１辺が2mmの正方形をなすＡｌ2Ｏ3基板
５の上に、ＣｕＦｅＴｅ2からなる感知部６を所定のパ
ターンで形成し、この感知部６を挟む位置に導電性材料
で電極７、８を形成する。この感知部６及び電極７、８
はスパッタリング等の薄膜形成技術又はスクリーン印刷
等の厚膜形成技術により形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の酸素センサの製造方法は、機械プレスによる場合
及び薄膜形成技術又は厚膜形成技術による場合のいずれ
の場合も、センサ素子を１個づつ個別に製造しているの
で生産性が低く、大量生産に適していないという欠点が
ある。
従来の酸素センサの製造方法は、機械プレスによる場合
及び薄膜形成技術又は厚膜形成技術による場合のいずれ
の場合も、センサ素子を１個づつ個別に製造しているの
で生産性が低く、大量生産に適していないという欠点が
ある。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、生産性が高く、大量生産が可能なセンサ素
子の製造方法を提供することを目的とする。
のであって、生産性が高く、大量生産が可能なセンサ素
子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセンサ素子
の製造方法は、絶縁性フィルム上に、酸素のインターカ
レーション及びデインターカレーション特性を有する層
状物質を設け、この層状物質を挟む位置の前記絶縁性フ
ィルム上に電極物質を設け、その後、前記基板を機械的
に切断して各素子に分割することを特徴とする。
の製造方法は、絶縁性フィルム上に、酸素のインターカ
レーション及びデインターカレーション特性を有する層
状物質を設け、この層状物質を挟む位置の前記絶縁性フ
ィルム上に電極物質を設け、その後、前記基板を機械的
に切断して各素子に分割することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明においては、先ず、絶縁性フィルム上に
酸素に対するインターカレーション及びデインターカレ
ーション特性を有する層状物質を所定のパターンで設
け、この層状物質を挟む位置に導電性を有する電極物質
を所定のパターンで形成する。その後、前記基板を機械
的に切断して分割し、センサ素子のチップを得る。これ
により、層状物質と電極物質とを夫々備えた多数のセン
サ素子のチップを一連の工程で一度に得ることができ
る。
酸素に対するインターカレーション及びデインターカレ
ーション特性を有する層状物質を所定のパターンで設
け、この層状物質を挟む位置に導電性を有する電極物質
を所定のパターンで形成する。その後、前記基板を機械
的に切断して分割し、センサ素子のチップを得る。これ
により、層状物質と電極物質とを夫々備えた多数のセン
サ素子のチップを一連の工程で一度に得ることができ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。
を参照して具体的に説明する。
【００１２】図１乃至３は本発明の実施例に係る酸素セ
ンサ素子の製造方法を示す模式的斜視図である。図１に
示すように、絶縁性のフィルム１１を用意する。この絶
縁性フィルム１１は、例えば、１辺の長さが70mm、厚さ
が25μｍの正方形状をなす。この絶縁性フィルムとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等の有機
材料からなるフィルムがあり、絶縁性を有するものであ
ればいずれも使用可能であるが、耐熱性を考慮するとポ
リイミド系のものが好ましい。
ンサ素子の製造方法を示す模式的斜視図である。図１に
示すように、絶縁性のフィルム１１を用意する。この絶
縁性フィルム１１は、例えば、１辺の長さが70mm、厚さ
が25μｍの正方形状をなす。この絶縁性フィルムとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等の有機
材料からなるフィルムがあり、絶縁性を有するものであ
ればいずれも使用可能であるが、耐熱性を考慮するとポ
リイミド系のものが好ましい。
【００１３】次いで、図２に示すように、例えば、スパ
ッタリング法等の薄膜形成技術により、フィルム１１上
に、行方向に延びる複数本の層状物質１２をパターン形
成する。また、この層状物質１２間の領域及び最外側の
領域に電極物質１３をパターン形成する。この層状物質
１２は酸素センサの場合には例えばＣｕＦｅＴｅ2であ
ることが好ましい。その他、層状物質としては、ＺｒＳ
ｅ2及びＮｂＳｅ2等の物質も使用することができる。ま
た、電極物質１３は例えばアルミニウム、銅又は白金等
を使用することができる。層状物質１２及び電極物質１
３の中心間距離、即ち、センサ素子チップの大きさは、
例えば2mmである。
ッタリング法等の薄膜形成技術により、フィルム１１上
に、行方向に延びる複数本の層状物質１２をパターン形
成する。また、この層状物質１２間の領域及び最外側の
領域に電極物質１３をパターン形成する。この層状物質
１２は酸素センサの場合には例えばＣｕＦｅＴｅ2であ
ることが好ましい。その他、層状物質としては、ＺｒＳ
ｅ2及びＮｂＳｅ2等の物質も使用することができる。ま
た、電極物質１３は例えばアルミニウム、銅又は白金等
を使用することができる。層状物質１２及び電極物質１
３の中心間距離、即ち、センサ素子チップの大きさは、
例えば2mmである。
【００１４】次いで、このフィルム１１をその上の電極
物質１３の帯中心で、即ち行方向に延びる切断線で機械
的に切断すると共に、列方向に延びる切断線で機械的に
切断し、碁盤目状にフィルム１１を切断する。これによ
り、図３に示すように、１辺が2mmの正方形をなし、厚
さが25μｍのセンサ素子チップ１４が得られる。
物質１３の帯中心で、即ち行方向に延びる切断線で機械
的に切断すると共に、列方向に延びる切断線で機械的に
切断し、碁盤目状にフィルム１１を切断する。これによ
り、図３に示すように、１辺が2mmの正方形をなし、厚
さが25μｍのセンサ素子チップ１４が得られる。
【００１５】このようにして、同時に多数の酸素センサ
素子を製造することができる。例えば、フィルム１１及
び層状物質及び電極物質の配置間隔が前述の寸法の場合
には、約1000枚のチップを前述の一連の工程で同時に製
造することができる。このため、従来のように１枚づつ
センサ素子を製造していた場合に比して、その生産性が
飛躍的に向上し、センサ素子を大量生産することができ
る。
素子を製造することができる。例えば、フィルム１１及
び層状物質及び電極物質の配置間隔が前述の寸法の場合
には、約1000枚のチップを前述の一連の工程で同時に製
造することができる。このため、従来のように１枚づつ
センサ素子を製造していた場合に比して、その生産性が
飛躍的に向上し、センサ素子を大量生産することができ
る。
【００１６】なお、前述の層状物質１２及び電極物質１
３を形成する工程を、前述の薄膜形成技術におけるスパ
ッタリング法に限らず、例えば、厚膜形成技術における
スクリーン印刷法を使用して実施することができる。こ
の場合は、フィルム１１の厚さを例えば0.1mmと若干厚
くし、各チップの大きさ、即ち層状物質１２及び電極物
質１３の間隔を例えば4mmに広くする。この場合でも、
１連の工程で１度に約300枚製造することができる。
３を形成する工程を、前述の薄膜形成技術におけるスパ
ッタリング法に限らず、例えば、厚膜形成技術における
スクリーン印刷法を使用して実施することができる。こ
の場合は、フィルム１１の厚さを例えば0.1mmと若干厚
くし、各チップの大きさ、即ち層状物質１２及び電極物
質１３の間隔を例えば4mmに広くする。この場合でも、
１連の工程で１度に約300枚製造することができる。
【００１７】次に、本実施例方法により、実際に酸素セ
ンサ素子を製造し、その特性を調べた結果について説明
する。絶縁性フィルム１１としてポリイミド膜を使用
し、層状物質１２としてＣｕＦｅＴｅ2、電極物質１３
としてポーラスな白金を使用した 。これらの膜をマグ
ネトロンスパッタリング装置を使用して形成し、その
後、フィルム１１を行方向及び列方向に碁盤目状に切断
し、１辺が2mm角、厚さが0.025mmの酸素センサ素子チッ
プ１４を得た。
ンサ素子を製造し、その特性を調べた結果について説明
する。絶縁性フィルム１１としてポリイミド膜を使用
し、層状物質１２としてＣｕＦｅＴｅ2、電極物質１３
としてポーラスな白金を使用した 。これらの膜をマグ
ネトロンスパッタリング装置を使用して形成し、その
後、フィルム１１を行方向及び列方向に碁盤目状に切断
し、１辺が2mm角、厚さが0.025mmの酸素センサ素子チッ
プ１４を得た。
【００１８】その結果、得られたチップを100個任意に
抽出し、雰囲気中の酸素濃度を変えて経時的に抵抗値変
化を調べた。図４は横軸に時間をとり、縦軸に抵抗率
（Ω・cm）をとって、抵抗率の変化を経時的に測定した
結果を示す。なお、雰囲気ガスを、途中で、Ｎ2ガス単
独の状態から、21％の酸素ガスを含むガスに変更し、更
にこれをＮ2ガス単独に戻した。この図から明らかなよ
うに、酸素ガス濃度の変化に伴って、抵抗値が高応答性
で変化している。従って、本実施例は酸素センサ素子と
して極めて有用である。
抽出し、雰囲気中の酸素濃度を変えて経時的に抵抗値変
化を調べた。図４は横軸に時間をとり、縦軸に抵抗率
（Ω・cm）をとって、抵抗率の変化を経時的に測定した
結果を示す。なお、雰囲気ガスを、途中で、Ｎ2ガス単
独の状態から、21％の酸素ガスを含むガスに変更し、更
にこれをＮ2ガス単独に戻した。この図から明らかなよ
うに、酸素ガス濃度の変化に伴って、抵抗値が高応答性
で変化している。従って、本実施例は酸素センサ素子と
して極めて有用である。
【００１９】次に、上述の実施例の白金電極の替わり
に、銀ペーストを使用し、層状物質及び電極物質をスク
リーン印刷法により形成した後、これを5mm角に機械的
に切断した。これにより、 大量の酸素センサ素子を製
造することができた。得られた酸素センサ素子の検出特
性を図５に示す。この図から明らかなように、この場合
も優れた検出特性が得られた。
に、銀ペーストを使用し、層状物質及び電極物質をスク
リーン印刷法により形成した後、これを5mm角に機械的
に切断した。これにより、 大量の酸素センサ素子を製
造することができた。得られた酸素センサ素子の検出特
性を図５に示す。この図から明らかなように、この場合
も優れた検出特性が得られた。
【００２０】なお、本実施例は層状物質としてＣｕＦｅ
Ｔｅ2を使用したセンサ素子、即ち酸素センサ素子につ
いて説明したが、本発明はこれに限らず他の層状物質を
使用して他の用途に使用するセンサ素子にも適用できる
ことは勿論である。
Ｔｅ2を使用したセンサ素子、即ち酸素センサ素子につ
いて説明したが、本発明はこれに限らず他の層状物質を
使用して他の用途に使用するセンサ素子にも適用できる
ことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明により、常温
又は比較的低温で作動可能な酸素センサとして注目され
ている層状物質を利用したセンサ素子を、極めて高生産
性で製造することができ、大量生産に適している。
又は比較的低温で作動可能な酸素センサとして注目され
ている層状物質を利用したセンサ素子を、極めて高生産
性で製造することができ、大量生産に適している。
【図１】本発明の実施例に係るセンサ素子の製造方法の
１工程を示す模式的斜視図である。
１工程を示す模式的斜視図である。
【図２】同じく本発明の実施例に係るセンサ素子の製造
方法の１工程を示す模式的斜視図である。
方法の１工程を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るセンサ素子の製造方法の
１工程を示す模式的斜視図である。
１工程を示す模式的斜視図である。
【図４】本発明の実施例方法により製造されたセンサ素
子の検出特性を示すグラフ図である。
子の検出特性を示すグラフ図である。
【図５】同じく本発明の他の実施例方法により製造され
たセンサ素子の検出特性を示すグラフ図である。
たセンサ素子の検出特性を示すグラフ図である。
【図６】従来の酸素センサ素子の製造方法を示す断面図
である。
である。
【図７】従来の他の酸素センサ素子の製造方法を示す断
面図である。
面図である。
１，６；感知部 ２，３，７，８；電極 １１；絶縁性フィルム １２；層状物質 １３；電極物質 １４；センサ素子チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平川 一美 福岡県福岡市南区中尾１丁目38番地15号
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁性フィルム上に、酸素のインターカ
レーション及びデインターカレーション特性を有する層
状物質を設け、この層状物質を挟む位置の前記絶縁性フ
ィルム上に電極物質を設け、その後、前記基板を機械的
に切断して各素子に分割することを特徴とするセンサ素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20740291A JPH0526836A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | センサ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20740291A JPH0526836A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | センサ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526836A true JPH0526836A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16539150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20740291A Pending JPH0526836A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | センサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526836A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017161302A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | ガスセンサ、ガスセンサアレイ及びガスセンサ装置 |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP20740291A patent/JPH0526836A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017161302A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | ガスセンサ、ガスセンサアレイ及びガスセンサ装置 |
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