JPH07260733A - ミクロ細孔ガス透過性電極構造の製法及びミクロ細孔ガス透過性電極構造 - Google Patents

ミクロ細孔ガス透過性電極構造の製法及びミクロ細孔ガス透過性電極構造

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本願発明は、ミクロ細孔ガス透過性電極構造
の製造方法及び対応する電極構造の提供に関する。 【構成】 本願発明の製法は、９０°より小さい基板
（２）と蒸発源（１）との間の角度（α）を使用して、
真空蒸発法により基板（２）上に第１のミクロ細孔電極
層（４）を形成し、第１のミクロ細孔層（４）の製造工
程と本質的に同一の蒸発角度（α）を使用して、第１の
ミクロ細孔層（４）上に非酸化性材料の別のミクロ細孔
層（５）を形成することを特徴とする。 【効果】 本願発明の電極構造は、従来技術の欠点を克
服し、又エージングの問題がなく、「分子」フィルター
としても働くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ミクロ細孔ガス透過性電極構造
を製造するための、請求項１の序文に従う方法に関す
る。
【０００２】本発明はまた、ミクロ細孔ガス透過性電極
構造に関する。
【０００３】容量性のガス及び湿気センサーは、従来ガ
ス透過性でしかも導電性電極を使用する。電極は種々の
異なる方法を使用して製造できる。例えば、若干の金属
は真空蒸着の間強い引張応力を示し、微細ひび割れを生
じる。このような電極構造は、例えば米国特許第５，０
７５，８１６号に記載されている。しかし、これらの方
法は、センサーの安定性に有害である、電極構造内に容
易に残留応力を残す。別の方法は、金または白金の極端
に薄い層からはじまって電極を形成する方法がある。こ
の方法は、貴金属の下層への劣った接着及び蒸着工程の
困難な制御性によって妨害される。
【０００４】当業界で広く使用されている方法は、シル
クスクリーン法により、ついで基板上に導電性ペースト
を焼結することによる、電極形成である。高い焼結工程
温度のため、この方法は、センサー構造に使用される他
の材料に特別な要求を課し、厚い電極を生じることによ
り、妨害される。
【０００５】電極を特徴づける本質的性質は、細孔また
は微細ひび割の相互の間隔である。この特定がセンサー
の応答時間に直接影響を与えるからである。典型的に
は、目標は、細孔の相互の距離がセンサー構造の活性物
質層の厚さより小さくなるような電極を製造することで
あり、それによりセンサーの応答時間に対する限定因子
は活性物質層の厚さであろう。
【０００６】さらに、例えば大きい分子が細孔を通過で
きないように、細孔径を制御できれば、センサーの選択
性を著しく改良できる。しかし、これは実際には比較的
小さい細孔径（３０nmより小さい）を要求される。
【０００７】真空蒸発は金属源と金属で真空被覆しよう
とする表面との間の角度を直角からより小さい斜角に変
えることによって、多孔性金属膜を達成できる（Katsur
i L.Chopra, 「薄膜現象」、第１７６頁乃至１７７頁参
照）。このアプローチ法は、所望の寸法の細孔の制御さ
れた製造方法を提供する。十分良好な接着を達成するた
めには、電極構造を一般にわずかに酸化性の材料から製
造する必要がある。このような材料は、典型的にはCr，
Ti，Ni及びそれらの合金を含む。上記電極構造は、電極
製造の完結後、金属が遅く酸化する欠点を有し、しばし
ば細孔をふさいでしまう。
【０００８】本発明の目的は、上記技術の欠点を克服
し、ミクロ細孔ガス透過性電極の全く新規な製造方法を
達成すること、及び上記ミクロ細孔ガス透過性電極を提
供することである。
【０００９】本発明は、当該自己酸化性層の製造のため
の上記方式で使用するものと同一の小角度真空蒸発法を
使用して、基板に対し良好な接着性の当該（自己酸化
性）層上に、（非酸化性）の貴材料（金属）の酸化耐性
層を形成するための小角度真空蒸発法を使用することに
基づいている。
【００１０】さらに詳しくは、本発明の方法は、請求項
１の特徴に述べた方法を特徴としている。
【００１１】さらに、本発明の電極構造は、請求項５の
特徴に述べた構造を特徴としている。
【００１２】本発明は著しい利点を提供する。
【００１３】いずれのエージングの問題なしに、所望の
ガス透過率の度合に、完全に制御された方式で電極構造
を製造できる。ミクロ細孔層の下の基板への良好な接着
が達成される。エージングの問題がないから、このミク
ロ細孔電極構造は、例えば高分子量溶媒分子が電極構造
の内部への立入りを防ぐのに適した「分子」フィルター
を提供できる。
【００１４】次に、本発明を、添付図面を参照しながら
実施態様によって詳細に説明する。
【００１５】図１を参照すると、金属化しようとする表
面２と金属蒸発源１との間の角度（α）を５乃至３０°
の範囲の値に調節することによって、ミクロ細孔金属膜
が得られる。角度を変えることによって、金属膜の多孔
度と細孔寸法を変更することができ、そこで角度αの小
さな値は大きな細孔寸法で極度に多孔性の層を与え、一
方角度αのより大きな値はより小さな細孔の一層透過性
でない層を生じる。
【００１６】図２を参照すると、わずかに自己酸化性の
金属４（Cr, Ni, またはTiのような）層を１０乃至３０
０nmの厚さに、まず真空蒸発することによって、良好な
接着が達成される。引き続き、貴金属層５（Au, Pt, ま
たはPdの）を同一角度から、１０乃至３００nmの厚さに
真空蒸発することにより、酸化による細孔６のふさがり
を防止する。典型的には、これらの層４及び５の全厚さ
は３０乃至４００nmの範囲である。有利には、細孔寸法
７（細孔の最小径）は３０nmより小さく、それによって
高分子量分子に対するフィルター効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従う蒸着プロセス配置の模式
的側面図である。
【図２】図２は、図１に示したプロセス配置の詳細であ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ９０°より小さい基板（２）と蒸発源
    （１）との間の角度（α）を使用して、真空蒸発法によ
    り基板（２）上に第１のミクロ細孔電極層（４）を形成
    するミクロ細孔ガス透過性電極構造の製法において、 第１のミクロ細孔層（４）の製造工程と本質的に同一の
    蒸発角度（α）を使用して、第１のミクロ細孔層（４）
    上に非酸化性材料の別のミクロ細孔層（５）を形成する
    ことを特徴とする製法。
  2. 【請求項２】 蒸発角度（α）を５乃至３０°の値に設
    定することを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 第１の電極層（４）をクロム、チタン、
    またはニッケルのような自己酸化性金属から形成し、第
    ２の電極層（５）を金、銀、パラジウム、または白金の
    ような貴金属から形成することを特徴とする請求項１の
    方法。
  4. 【請求項４】 ３０nmよりも小さい最小直径（７）を有
    するミクロ細孔（６）を生じるような値に蒸発角度
    （α）を設定することを特徴とする請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 基板（２）上に形成された第１のガス透
    過性電極層（４）からなるミクロ細孔ガス透過性電極に
    おいて、第１のガス透過性電極層（４）上に非酸化性材
    料の第２のミクロ細孔層（５）を形成することを特徴と
    する電極。
  6. 【請求項６】 該ミクロ細孔（６）が３０nmより小さい
    最小直径（７）を有することを特徴とする請求項５の電
    極構造。
  7. 【請求項７】 クロム、チタン、またはニッケルのよう
    な自己酸化性材料から製造された第１の電極層（４）を
    有し、第２の電極層（５）が金、銀、パラジウム、また
    は白金のような貴金属から製造されていることを特徴と
    する請求項５の電極構造。
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