JPH11304743A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH11304743A JPH11304743A JP10812498A JP10812498A JPH11304743A JP H11304743 A JPH11304743 A JP H11304743A JP 10812498 A JP10812498 A JP 10812498A JP 10812498 A JP10812498 A JP 10812498A JP H11304743 A JPH11304743 A JP H11304743A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas sensor
- sensitive film
- electrode
- electrodes
- gas
- 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.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスセンサの感度を向上させる。
【解決手段】 電極３ａ上の感応膜９の膜厚を電極３ｂ
上の感応膜の膜厚より厚く形成することにより、感応膜
９の表面に凹凸を形成する。その結果、試料ガスと感応
膜９の接触面積が増大するので、従来のガスセンサに比
較して感度が向上する。
上の感応膜の膜厚より厚く形成することにより、感応膜
９の表面に凹凸を形成する。その結果、試料ガスと感応
膜９の接触面積が増大するので、従来のガスセンサに比
較して感度が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子から
なる感応膜を用いてガスを測定し、定性や定量を行なう
ガスセンサに関するものである。
なる感応膜を用いてガスを測定し、定性や定量を行なう
ガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスセンサは、空気又は供給された試料
ガス中に含まれるにおい物質が、センサの感応面に付着
することにより生ずるセンサの物理的変化を電気的に測
定するものにも使用される。ガスセンサとしては、酸化
物半導体を用いたものが市販されている。また、酸化物
半導体ガスセンサを複数個用いた人工電子鼻と呼ばれる
ガス測定装置も市販が始められている。人工電子鼻は、
「におい」を検知するシステムとして、食品や香料の品
質検査、悪臭公害の定量基準、焦げ臭検知による火災警
報機などへの利用が試みられている。さらに高感度化し
て犬の鼻に匹敵するようになれば、人物の追跡、識別、
認証や薬物の検査といった分野にも利用可能になる。
ガス中に含まれるにおい物質が、センサの感応面に付着
することにより生ずるセンサの物理的変化を電気的に測
定するものにも使用される。ガスセンサとしては、酸化
物半導体を用いたものが市販されている。また、酸化物
半導体ガスセンサを複数個用いた人工電子鼻と呼ばれる
ガス測定装置も市販が始められている。人工電子鼻は、
「におい」を検知するシステムとして、食品や香料の品
質検査、悪臭公害の定量基準、焦げ臭検知による火災警
報機などへの利用が試みられている。さらに高感度化し
て犬の鼻に匹敵するようになれば、人物の追跡、識別、
認証や薬物の検査といった分野にも利用可能になる。
【０００３】しかし、酸化物半導体を用いたガスセンサ
の測定対象は、感応面で酸化還元反応を起こす物質に限
られる。また、センサ部が高温でないと動作しないた
め、その熱によって熱分解を受ける物質は測定対象にな
らない。さらに、分析にあたり、センサの温度が動作温
度まで上昇し安定するまで待つ必要があり、繰返し測定
に時間がかかるという問題もあるし、センサの表面状態
により経時変化があるという欠点もある。
の測定対象は、感応面で酸化還元反応を起こす物質に限
られる。また、センサ部が高温でないと動作しないた
め、その熱によって熱分解を受ける物質は測定対象にな
らない。さらに、分析にあたり、センサの温度が動作温
度まで上昇し安定するまで待つ必要があり、繰返し測定
に時間がかかるという問題もあるし、センサの表面状態
により経時変化があるという欠点もある。
【０００４】他のガスセンサとしては、ポリピロールや
ポリチオフェン等の導電性高分子からなる感応膜を用い
たものがある。導電性高分子膜を用いたガスセンサで
は、におい物質のようなガス成分が感応面に付着する
と、分子の直接的又は間接的な関与により導電性高分子
の導電率が変化する。そこで、感応膜を挾んで設けた電
極間の抵抗又はインピーダンスの変化を測定することに
よりガス成分の検知を行なうことができる。
ポリチオフェン等の導電性高分子からなる感応膜を用い
たものがある。導電性高分子膜を用いたガスセンサで
は、におい物質のようなガス成分が感応面に付着する
と、分子の直接的又は間接的な関与により導電性高分子
の導電率が変化する。そこで、感応膜を挾んで設けた電
極間の抵抗又はインピーダンスの変化を測定することに
よりガス成分の検知を行なうことができる。
【０００５】感応膜の製造方法の１つとして、電解重合
によるものが知られている。ピロールやチオフェン等の
高分子材料を溶媒に溶かした溶液に、２個の電極が同じ
面に形成された絶縁基板を浸し、両方の電極に同じ電圧
を同じ時間かけて、２個の電極上及び電極間の基板上に
導電性高分子からなる感応膜を形成している。導電性高
分子膜を感応膜として用いたガスセンサは、室温で動作
するので、測定対象を熱分解させることなく、におい物
質などをそのままの形で検出できるし、センサ部の温度
を所定温度まで上昇させるための予備時間も必要がなく
なる。
によるものが知られている。ピロールやチオフェン等の
高分子材料を溶媒に溶かした溶液に、２個の電極が同じ
面に形成された絶縁基板を浸し、両方の電極に同じ電圧
を同じ時間かけて、２個の電極上及び電極間の基板上に
導電性高分子からなる感応膜を形成している。導電性高
分子膜を感応膜として用いたガスセンサは、室温で動作
するので、測定対象を熱分解させることなく、におい物
質などをそのままの形で検出できるし、センサ部の温度
を所定温度まで上昇させるための予備時間も必要がなく
なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の電解重合による
感応膜の製造方法では、同じ電圧を同じ時間かけられた
２個の電極に成膜する導電性高分子の膜厚が等しくなる
ため、感応膜の表面積を大きくすることは困難であっ
た。そのため、ガスセンサの感度を向上させるには、電
極面積を大きくして感応膜の表面積を大きくする必要が
あり、ガスセンサ自体が大きくなるという問題があっ
た。
感応膜の製造方法では、同じ電圧を同じ時間かけられた
２個の電極に成膜する導電性高分子の膜厚が等しくなる
ため、感応膜の表面積を大きくすることは困難であっ
た。そのため、ガスセンサの感度を向上させるには、電
極面積を大きくして感応膜の表面積を大きくする必要が
あり、ガスセンサ自体が大きくなるという問題があっ
た。
【０００７】そこで本発明は、ガスセンサの寸法を大き
くすることなく、感度を向上させることを目的とするも
のである。
くすることなく、感度を向上させることを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のガスセンサは、
絶縁基板表面に形成した２個の電極間に、導電性高分子
からなる感応膜を設け、その感応膜にガス中の測定対象
成分が付着した際の電極間の電気的特性の変化を測定す
るガスセンサであって、一方の電極上の感応膜の膜厚
と、他方の電極上の感応膜の膜厚が異なっているもので
ある。
絶縁基板表面に形成した２個の電極間に、導電性高分子
からなる感応膜を設け、その感応膜にガス中の測定対象
成分が付着した際の電極間の電気的特性の変化を測定す
るガスセンサであって、一方の電極上の感応膜の膜厚
と、他方の電極上の感応膜の膜厚が異なっているもので
ある。
【０００９】２個の電極間に形成した感応膜の膜厚を一
方の電極上と他方の電極上とで異ならせることにより、
感応膜の表面に凹凸が形成される。その結果、試料ガス
と感応膜の接触面積を増大させることができる。
方の電極上と他方の電極上とで異ならせることにより、
感応膜の表面に凹凸が形成される。その結果、試料ガス
と感応膜の接触面積を増大させることができる。
【００１０】
【実施例】本発明による一実施例を図１及び図２を参照
して説明する。図１は、本実施例のガスセンサのセンサ
基板を表す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）
のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２は、図１のＡ−
Ａ線に沿った、本実施例のガスセンサの製造工程を表す
断面図である。
して説明する。図１は、本実施例のガスセンサのセンサ
基板を表す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）
のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２は、図１のＡ−
Ａ線に沿った、本実施例のガスセンサの製造工程を表す
断面図である。
【００１１】厚さが２００μｍのシリコンウェハ１に、
絶縁酸化膜（膜厚が例えば５０００Å）及びその上のチ
タン膜（膜厚が例えば１０００Å）を介して、金膜（膜
厚が例えば５００Å）が形成されて、櫛形部の櫛歯の対
向幅が１５０μｍとなる２個の櫛形電極３ａ，３ｂ及び
それにつながるそれぞれの端子５ａ，５ｂが形成されて
いる。シリコンウェハ９、電極３ａ，３ｂ及び端子５
ａ，５ｂによりセンサ基板７が構成される。（図１）
絶縁酸化膜（膜厚が例えば５０００Å）及びその上のチ
タン膜（膜厚が例えば１０００Å）を介して、金膜（膜
厚が例えば５００Å）が形成されて、櫛形部の櫛歯の対
向幅が１５０μｍとなる２個の櫛形電極３ａ，３ｂ及び
それにつながるそれぞれの端子５ａ，５ｂが形成されて
いる。シリコンウェハ９、電極３ａ，３ｂ及び端子５
ａ，５ｂによりセンサ基板７が構成される。（図１）
【００１２】対向する電極３ａ，３ｂ上及び電極間の基
板１上に、例えばチオフェンポリマーからなる感応膜９
が形成されている。電極３ａ上の感応膜９の膜厚は、電
極ｂ上の感応膜９の膜厚より厚く形成されている。セン
サ基板７及び感応膜９によりガスセンサが構成される
（図２（Ｂ））。このガスセンサは、試料ガスと感応膜
９が接触することによって感応膜９の電気抵抗値が変化
することを利用し、端子５ａ，５ｂ間の電気抵抗値を測
定することにより測定対象成分を検知する。
板１上に、例えばチオフェンポリマーからなる感応膜９
が形成されている。電極３ａ上の感応膜９の膜厚は、電
極ｂ上の感応膜９の膜厚より厚く形成されている。セン
サ基板７及び感応膜９によりガスセンサが構成される
（図２（Ｂ））。このガスセンサは、試料ガスと感応膜
９が接触することによって感応膜９の電気抵抗値が変化
することを利用し、端子５ａ，５ｂ間の電気抵抗値を測
定することにより測定対象成分を検知する。
【００１３】次に、この実施例の感応膜９の作成過程を
説明する。溶媒にアセトニトリルを用い、その溶媒にチ
オフェンモノマーを０．５モル／リットルの濃度で加
え、さらに電解質としてテトラフルオロホウ酸テトラエ
チルアンモニウムを０．０２モル／リットルの濃度で加
えたものを電解重合用の溶液として用意する。その溶液
に電極３ａ，３ｂが浸かるようにウェハ１を浸し、さら
に比較電極も浸す。
説明する。溶媒にアセトニトリルを用い、その溶媒にチ
オフェンモノマーを０．５モル／リットルの濃度で加
え、さらに電解質としてテトラフルオロホウ酸テトラエ
チルアンモニウムを０．０２モル／リットルの濃度で加
えたものを電解重合用の溶液として用意する。その溶液
に電極３ａ，３ｂが浸かるようにウェハ１を浸し、さら
に比較電極も浸す。
【００１４】まず、電極３ａに、比較電極に対して例え
ば１．２Ｖの電圧を３分間印加し、電極３ａ上及び電極
３ａ周辺のウェハ１上に、感応膜となる１μｍ程度のチ
オフェンポリマー９を成膜させる（図２（Ａ））。次
に、両方の電極３ａ，３ｂに、比較電極に対して例えば
１．２Ｖの電圧を３分間印加し、両方の電極３ａ，３ｂ
で成膜を行ない、電極３ｂ上及び電極３ｂ周辺のウェハ
上に１μｍ程度のチオフェンポリマー９を成膜させ、電
極３ａ上及び電極３ａ周辺のウェハ上の前工程で形成し
たチオフェンポリマー９上にさらに１μｍ程度のチオフ
ェンポリマー９を成膜させる（図２（Ｂ））。
ば１．２Ｖの電圧を３分間印加し、電極３ａ上及び電極
３ａ周辺のウェハ１上に、感応膜となる１μｍ程度のチ
オフェンポリマー９を成膜させる（図２（Ａ））。次
に、両方の電極３ａ，３ｂに、比較電極に対して例えば
１．２Ｖの電圧を３分間印加し、両方の電極３ａ，３ｂ
で成膜を行ない、電極３ｂ上及び電極３ｂ周辺のウェハ
上に１μｍ程度のチオフェンポリマー９を成膜させ、電
極３ａ上及び電極３ａ周辺のウェハ上の前工程で形成し
たチオフェンポリマー９上にさらに１μｍ程度のチオフ
ェンポリマー９を成膜させる（図２（Ｂ））。
【００１５】このような工程によると、チオフェンポリ
マーからなる感応膜９の電極３ａ上での膜厚は２μｍ程
度であり、電極３ｂ上での膜厚は１μｍ程度であるの
で、感応膜９の表面は凹凸になる。その結果、同じ電極
面積の場合、従来のガスセンサに比べて電極上及び電極
間に形成される感応膜の表面積が大きくなるので、高感
度化できる。
マーからなる感応膜９の電極３ａ上での膜厚は２μｍ程
度であり、電極３ｂ上での膜厚は１μｍ程度であるの
で、感応膜９の表面は凹凸になる。その結果、同じ電極
面積の場合、従来のガスセンサに比べて電極上及び電極
間に形成される感応膜の表面積が大きくなるので、高感
度化できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明のガスセンサは、絶縁基板表面に
形成した２個の電極間に、導電性高分子からなる感応膜
を設け、その感応膜にガス中の測定対象成分が付着した
際の電極間の電気的特性の変化を測定するガスセンサで
あって、一方の電極上の感応膜の膜厚と、他方の電極上
の感応膜の膜厚が異なり、感応膜の表面は凹凸になって
いるので、従来のガスセンサに比べて試料ガスと感応膜
の接触面積が増大し、ガスセンサを高感度化することが
できる。
形成した２個の電極間に、導電性高分子からなる感応膜
を設け、その感応膜にガス中の測定対象成分が付着した
際の電極間の電気的特性の変化を測定するガスセンサで
あって、一方の電極上の感応膜の膜厚と、他方の電極上
の感応膜の膜厚が異なり、感応膜の表面は凹凸になって
いるので、従来のガスセンサに比べて試料ガスと感応膜
の接触面積が増大し、ガスセンサを高感度化することが
できる。
【図１】 一実施例のガスセンサのセンサ基板を表す図
であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に
沿った断面図である。
であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に
沿った断面図である。
【図２】 図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った、本実施例の
ガスセンサの製造工程を表す断面図である。
ガスセンサの製造工程を表す断面図である。
１ シリコンウェハ ３ａ，３ｂ 櫛形電極 ５ａ，５ｂ 端子 ７ ガスセンサ基板 ９ 感応膜
フロントページの続き (72)発明者 九山 浩樹 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 喜多 純一 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁基板表面に形成した２個の電極間
に、導電性高分子からなる感応膜を設け、その感応膜に
ガス中の測定対象成分が付着した際の電極間の電気的特
性の変化を測定するガスセンサにおいて、 一方の電極上の感応膜の膜厚と、他方の電極上の感応膜
の膜厚とが異なっていることを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10812498A JPH11304743A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10812498A JPH11304743A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304743A true JPH11304743A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14476551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10812498A Pending JPH11304743A (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11304743A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006501344A (ja) * | 2002-10-01 | 2006-01-12 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 潤滑油の識別システム |
-
1998
- 1998-04-17 JP JP10812498A patent/JPH11304743A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006501344A (ja) * | 2002-10-01 | 2006-01-12 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 潤滑油の識別システム |
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