TW201632877A - 氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器 - Google Patents

氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器 Download PDF

Info

Publication number
TW201632877A
TW201632877A TW105107174A TW105107174A TW201632877A TW 201632877 A TW201632877 A TW 201632877A TW 105107174 A TW105107174 A TW 105107174A TW 105107174 A TW105107174 A TW 105107174A TW 201632877 A TW201632877 A TW 201632877A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
coating
electrodes
gas sensor
diaphragm
Prior art date
Application number
TW105107174A
Other languages
English (en)
Inventor
安德烈亞斯 克勞斯
Original Assignee
羅伯特博斯奇股份有限公司
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 羅伯特博斯奇股份有限公司 filed Critical 羅伯特博斯奇股份有限公司
Publication of TW201632877A publication Critical patent/TW201632877A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating 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
    • G01N27/128—Microapparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)

Abstract

一種氣體感測器，具有：基板(7)；構建在該基板(7)之基板正面(16)上的可加熱之膜片(8)；至少三個佈置在該膜片(8)之膜片表面(13)上的電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)；構建在該膜片表面(13)的一區域上的第一塗層(4)，其中該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸該第一塗層(4)；至少部分地構建在該第一塗層(4)上及該膜片表面(13)的一區域上的第二塗層(5)，其中該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸該第二塗層(5)，且其中，接觸該第二塗層(5)的該等至少兩個電極中的至少一個不同於接觸該第一塗層(4)的該等至少兩個電極。

Description

氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器
本發明係有關於一種氣體感測器的製造方法及一種相關的氣體感測器。
氣體感測器在安全技術領域扮演重要角色，例如用於識別一氧化碳氣體、烴或氮氧化物，用來測量汽車排放或者用來監測建築物的空氣質量。
EP 1192452 B1揭露一種化學感測器，其由鍍覆有加熱元件的基板構成，此基板上又鍍覆有電絕緣層。該絕緣層上設有由金屬氧化物構成的感測器元件及金屬氧化物層，可透過若干導電通路向該感測器元件發送電信號。
與產生於許多薄膜工藝的材料或者由奈米粒子墨水製成的感測器相比，透過上述方式由可滴落或可噴散的材料或者由針對厚膜工藝的材料所製成的氣體感測器之優點在於可重複性較高。但為了自滴落或厚膜工藝獲得更多可接觸的金屬氧化物層，必須將其並排安裝，如此便無法或難以實現氣體感測器的小型化。
本發明揭露一種具有申請專利範圍第1項之特徵的裝置及一種具有申請專利範圍第7項之特徵的方法。
本發明提出一種氣體感測器，具有：基板；構建在該基板之基板正面上的可加熱之膜片；至少三個佈置在該膜片之膜片表面上的電極；構建在該膜片表面的一區域上的第一塗層，其中該等至少三個電極中的至少兩個接觸該第一塗層；至少部分地構建在該第一塗層上及該膜片表面的一區域上的第二塗層，其中該等至少三個電極中的至少兩個接觸該第二塗層，且其中，接觸該第二塗層的該等至少兩個電極中的至少一個不同於接觸該第一塗層的該等至少兩個電極。
根據另一態樣，本發明提出一種針對氣體感測器的製造方法，包括以下步驟：提供基板；在該基板的基板正面上構建可加熱之膜片；在該膜片的膜片表面上構建至少三個電極；在該膜片表面上構建第一塗層，其中該等至少三個電極中的至少兩個接觸該第一塗層；至少部分地在該第一塗層上及該膜片表面的一區域上構建第二塗層，其中該等至少三個電極中的至少兩個接觸該第二塗層，且其中，接觸該第二塗層的該等至少兩個電極中的至少一個不同於接觸該第一塗層的該等至少兩個電極；以及，在基板背面上構建凹口，從而將該膜片的構建有該第一塗層及該第二塗層的部分曝露出來。
本發明提供一種氣體感測器，其具有兩個上下疊置的塗層。該第一塗層及該第二塗層皆被若干電極接觸，因而該二塗層皆可用作感測器層。
有鑒於此，本發明之優點在於，提供一種針對具有多個層的 氣體感測器的製造方法，其中該等層係可個別控制，從而將感測器的尺寸保持在較小程度。原則上可將該佈置方案應用於所有沈積工藝中的材料，視情況亦可應用於薄膜與厚膜工藝的組合。
該第二塗層位於該第一塗層上方，因而所占空間小於各感測器層並排佈置時之情形。如此便能在製造氣體感測器時採用成本較低的厚膜與多層法，如滴落與噴散法。本發明的另一優點在於小型化方案，即能將多個電活性層佈置在較小空間上。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，該第一塗層及該第二塗層中的至少一個為金屬氧化物塗層。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，在該第二塗層上及該膜片表面的一區域上構建有至少另一塗層，其中該至少另一塗層中的每個皆被該等至少三個電極中的至少兩個接觸，其中該等至少兩個電極中的至少一個不接觸其他塗層。此舉之優點在於，可上下疊置地佈置多個塗層，從而將氣體感測器所占空間保持在較小程度，同時還能個別地對所有塗層進行電測量。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，該第二塗層可用作過濾器或催化劑。該過濾器或催化劑係用於該下方之第一塗層。此外還可鍍覆一或多個覆蓋層，亦可透過浸漬來實施此點。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，該第一塗層及該第二塗層呈圓形，其中該第二塗層完全覆蓋該第一塗層。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，該等至少三個電極中的第一電極的第一電極末端呈圓盤狀，該等至少三個電極中的該等不 同於該第一電極的電極的電極末端弓形地圍繞該第一電極的第一電極末端佈置，其中該等不同於該第一電極的電極的弓形電極末端與該第一電極的第一末端具有恆定的距離。
根據本發明之氣體感測器的另一實施方式，該等至少三個電極中的第一電極的第一末端呈圓盤狀，該等至少三個電極中的該等不同於該第一電極的電極的末端弓形地圍繞該第一電極的第一末端佈置，其中該等不同於該第一電極的電極的弓形末端與該第一電極的第一末端具有恆定的距離。此舉之優點在於，所有電極之間距大體相等。
根據本發明之製造方法的另一實施方式，該第一塗層及該第二塗層中的至少一個為金屬氧化物塗層。
根據本發明之製造方法的另一實施方式，在構建該第一塗層前對該膜片表面的一區域進行針對性預處理。舉例而言，可用一疏水材料，如矽烷化合物，來對位於該等至少三個電極中的第一電極與該等至少三個電極中的第二電極之間的區域以外的區域進行塗佈。此舉之優點在於，在構建該第一塗層時，該第一塗層僅分佈在未塗佈該疏水材料的區域上。從而達到針對性地鍍覆該第一塗層的效果。特別是還能實現該第一塗層的任意形狀。反之，亦可對某些區域進行塗層親和式(beschichtungsaffin)預處理。
根據本發明之製造方法的另一實施方式，在構建該第一塗層前，為該膜片表面的一位於該等至少三個電極中的第一電極與該等至少三個電極中的第二電極之間的區域配設一表面結構。此舉之優點在於，在構建該第一塗層時，其僅分佈在膜片表面之配設有表面結構的區域上。此外 還能增強該第一塗層的附著特性。
1，101‧‧‧第一電極
1-1，101-1‧‧‧第一電極區段
1-2，101-2‧‧‧第一電極末端
2，102，202，302‧‧‧第二電極
2-1，102-1，202-1‧‧‧第二電極區段
2-2，102-2，202-2‧‧‧第二電極末端
3，103‧‧‧第三電極
3-1，103-1‧‧‧第三電極區段
3-2，103-2‧‧‧第三電極末端
4‧‧‧第一塗層
5‧‧‧第二塗層
6‧‧‧加熱結構，加熱裝置
7‧‧‧基板
8‧‧‧膜片
8-1‧‧‧第一膜片層
8-2‧‧‧第二膜片層
9‧‧‧軸線
11‧‧‧第四電極
11-1‧‧‧第四電極區段
11-2‧‧‧第四電極末端
12-1‧‧‧第一凸塊
12-2‧‧‧第二凸塊
12-3‧‧‧第三凸塊
12-4‧‧‧第四凸邊
13‧‧‧膜片表面
14‧‧‧凹口
15‧‧‧基板背面
16‧‧‧基板正面
17‧‧‧第三塗層
B1‧‧‧第一電極寬度
B2‧‧‧第二電極寬度
B3‧‧‧第三電極寬度
B4‧‧‧第四電極寬度
d1‧‧‧第一距離
d2‧‧‧第二距離
d3‧‧‧第三距離
dmin‧‧‧最小間距
dmax‧‧‧最大間距
r‧‧‧半徑
S1‧‧‧第一步驟
S2‧‧‧第二步驟
S3‧‧‧第三步驟
S4‧‧‧第四步驟
S5‧‧‧第五步驟
圖1a為用於闡述本發明的第一實施方式中之氣體感測器的結構的橫截面圖；圖1b為本發明的第一實施方式中之氣體感測器的電極的俯視圖；圖2a為用於闡述本發明的第二實施方式中之氣體感測器的結構的橫截面圖；圖2b為本發明的第二實施方式中之氣體感測器的電極的俯視圖；圖3為用於闡述本發明的第三實施方式中之氣體感測器的結構的橫截面圖；圖4、5為本發明的其他實施方式中之氣體感測器的電極的俯視圖；及圖6為用於闡述氣體感測器的製造方法的流程圖。
除非另有說明，所有附圖中相同或功能相同的元件及裝置用同一元件符號表示。除非另有說明，方法步驟之編號係為清楚起見，並不表示某一時間序列。特定言之，亦可同時實施多個方法步驟。
圖1a為用於闡述本發明的第一實施方式中之氣體感測器的結構的橫截面圖。本發明的第一實施方式中之氣體感測器具有基板7，如半導體基板，較佳為矽基板。基板7之基板正面16上設有由不導電之介電質構成的第一膜片層8-1。第一膜片層8-1上構建有由導電材料構成的加熱結構6。加熱結構6及第一膜片層8-1上構建有由不導電之介電質構成的第二 膜片層8-2。第一膜片層8-1、第二膜片層8-2與加熱結構6形成具有膜片表面13的膜片8。基板7在基板背面15上具有凹口14，因此，膜片8的一部分自底面出發被該基板的材料曝露。加熱結構6與一(未繪示的)電流源連接，且適於將膜片8的一部分加熱至例如300℃的溫度。
在膜片表面13之將膜片8曝露的部分上，構建有第一電極1、第二電極2及第三電極3。下面結合圖1b對該等電極的佈置方案進行詳細說明。圖1b為膜片表面13的俯視圖，其中圖1a相當於沿圖1b中之軸線9的橫截面圖。第一電極1具有第一電極寬度為B1的線狀的第一電極區段1-1及半徑為r的圓盤狀第一電極末端1-2。第二電極寬度為B2的第二電極2具有平行於該第一電極區段1-1的線狀的第二電極區段2-1，其連接有一圍繞該第一電極末端1-2佈置的弓形的第二電極末端2-2。第二電極末端2-2與第一電極末端1-2具有恆定的第一距離d1。第三電極寬度為B3的第三電極3具有平行於該第一電極區段1-1的線狀的第三電極區段3-1，其連接有一圍繞該第二電極末端2-2佈置的弓形的第三電極末端3-2。第三電極末端3-2與第二電極末端2-2具有第二距離d2。
第一距離d1可與第二距離d2相等，第一電極寬度B1可與第二電極寬度B2及/或第三電極寬度B3相等，但本發明並非僅限於此。特定言之，第二電極寬度B2可大於第一電極寬度B1及第三電極寬度B3。
該弓形的第一電極末端1-2、該弓形的第二電極末端2-2及該弓形的第三電極末端3-2之覆蓋的角度較佳大於180°且如此地選擇，使得第一電極1、第二電極2及第三電極3不會彼此接觸，而是被膜片8的材料彼此電絕緣。
該氣體感測器的總直徑之值2*(r+d1+B2+d2+B3)例如為50至200微米，較佳為100至150微米。
如圖1b所示，以軸線9為準，第三電極區段3-1佈置在第一電極區段1-1左邊，第一電極區段1-1佈置在第二電極區段2-1左旁邊，因此，第二電極末端2-2自第二電極區段2-1出發圍繞第一電極末端1-2逆時針佈置，第三電極末端3-2自第三電極區段3-1出發圍繞第一電極末端1-2順時針佈置。但本發明並非僅限於此。特定言之，以軸線9為準，第三電極區段3-1亦可位於第二電極區段2-1左旁邊且第二電極區段2-1位於第一電極區段1-1左旁邊，因而第二電極末端2-2及第三電極末端3-2皆圍繞第一電極末端1-2順時針佈置。
此外，圖1所示本發明的第一實施方式中之氣體感測器具有構建在膜片表面13上的第一塗層4。該第一塗層4呈圓形，其中點處於第一電極末端1-2中，其半徑大於值r+d1且小於值r+d1+B2，因此，該第一塗層4覆蓋第一電極末端1-2並且接觸但不完全覆蓋第二電極末端2-2。為此而較佳地，第二電極2具有足夠大的寬度B2。第一塗層4的厚度通常在中心處最大且沿徑向遞減。
該氣體感測器適於透過將第一電極1及第二電極2連接一(未繪示)測量儀的兩個輸入端，來測量第一塗層4之位於第一電極末端1-2之外緣與第二電極末端2-2之內緣之間的圓環形部分的電阻。在此情況下，不測量第一塗層4之位於第一電極末端1-2上方之厚度通常最大的部分的電阻。該氣體感測器適於對氣體，如一氧化碳氣體、烴或氮氧化物進行識別，其中藉由氣體來測量電阻變化，為此，較佳可藉由加熱結構6將膜 片8的一部分加熱至例如300℃的溫度。
第一塗層4例如可由一金屬氧化物膏構成，其通常濕式化學地由貴金屬摻雜之氧化錫SnO2奈米粒子與由其他氧化物(如氧化鋁Al2O3)構成之穩定添加劑，製成。製造該等金屬氧化物膏的基本步驟在於針對基本材料及隨後之浸漬的沈積反應以及例如在球磨機中實施的研磨步驟。隨後例如藉由極性溶劑及在碾磨機上實施的其他研磨步驟將該等粉狀材料進一步加工成高黏度且可噴散的膏劑。但本發明並非僅限於此，特定言之，第一塗層4亦可基於氧化銅CuO及/或氧化銦及/或氧化鎳及/或氧化鈷及/或氧化鋅。
第一實施方式中之氣體感測器在第一塗層4上且在膜片表面13上之圍繞該第一塗層4的一圓環形區域上還具有圓形佈置的第二塗層5，其中點處於第一電極末端1-2中且半徑大於值r+d1+B2+d2，因此，第二塗層5接觸第二電極末端2-2及第三電極末端3-2。第二塗層5的厚度通常在中心處最大且沿徑向遞減。
第一實施方式中之氣體感測器適於透過將第二電極2及第三電極3連接一(未繪示)測量儀的兩個輸入端，來測量第二塗層5之位於第二電極末端2-2之外緣與第三電極末端3-2之內緣之間的圓環形部分的電阻。
第二塗層5例如可由一濕式化學地製成之基於前述材料的金屬氧化物膏構成。第二塗層5之材料可不同於第一塗層4之材料。特定言之，第二塗層5可構建為針對第一塗層4的過濾器及/或催化劑。
替代地，例如可透過浸漬來賦予第二塗層5的表面部分過濾 器或催化劑功能。
圖2a為用於闡述本發明的第二實施方式中之氣體感測器的結構的橫截面圖。第二實施方式係第一實施方式的改良方案，故對前述之元件不予贅述。此外，在膜片表面13上構建有具有第四電極寬度B4的第四電極11。如圖2b所示，第四電極11具有線狀的第四電極區段11-1，其以軸線9為準位於第二電極區段2-1右邊且平行於該第二電極區段2-1，該第四電極區段連接有一圍繞第三電極末端3-2佈置的弓形的第四電極末端11-2。第四電極末端11-2與第三電極末端3-2具有恆定的第三距離d3。第三距離d1可與第二距離d2及/或第三距離d3相等，第四電極寬度B4可與第一電極寬度B1、第二電極寬度B2及/或第三電極寬度B3相等，但本發明並非僅限於此。
根據該第二實施方式，第二塗層5係圓形佈置，其中點處於第一電極末端1-2中，其半徑大於值r+d1+B2+d2且小於r+d1+B2+d2+B3，因此，該第二塗層5覆蓋第二電極末端2-2並且接觸但不完全覆蓋第三電極末端3-2。此外如圖2a所示，第二實施方式中之氣體感測器在第二塗層5上且在膜片表面13上之圍繞該第二塗層5的一圓環形區域上還具有圓環形佈置的第三塗層17，其中點處於第一電極末端1-2中且半徑大於值r+d1+B2+d2+B3+d3，因此，第三塗層17接觸第三電極末端3-2及第四電極末端11-2。
第二實施方式中之氣體感測器適於透過將第三電極3及第四電極11連接一(未繪示)測量儀的兩個輸入端，來測量第三塗層17之位於第三電極末端3-2之外緣與第四電極末端11-2之內緣之間的圓環形部分 的電阻。
第三塗層17例如可由一濕式化學地製成的金屬氧化物膏構成，其基於氧化錫SnO2、氧化銅CuO及/或氧化鋁Al2O3。第三塗層17之材料可不同於第一塗層4之材料及第二塗層5之材料。第三塗層17特別是可構建為過濾器及/或催化劑。
本發明並非僅限於兩或三個塗層，特別是可在膜片表面13上構建三個以上塗層，其中每個塗層皆被至少兩個電極接觸。
本發明亦非僅限於圓形塗層，該等塗層亦可呈方形、橢圓形或不規則形狀。
圖3為本發明的第三實施方式中之氣體感測器的橫截面圖。該氣體感測器的結構與該第二實施方式相同，特別是該氣體感測器如圖2所示般具有四個電極。與第二實施方式的不同之處在於，在第三實施方式中未設置第三塗層17。此外，第一塗層4及第二塗層5的尺寸亦與第一實施方式及第二實施方式有所不同。根據第三實施方式，第一塗層4呈圓形，其中點處於第一電極末端1-2中，其半徑大於值r+d1+B2且小於值r+d1+B2+d2，因此，該第一塗層4完全覆蓋第一電極末端1-2及第二電極末端2-2。此外，第二塗層5呈圓形，其中點處於第一電極末端1-2中且其半徑大於值r+d1+B2+d2+B3+d3，因此，該第二塗層5覆蓋第三電極末端3-2且接觸第四電極末端4-2。
第三實施方式中之氣體感測器適於透過將第一電極1及第二電極2連接一(未繪示)測量儀的兩個輸入端，來測量第一塗層4之位於第一電極末端1-2之外緣與第二電極末端2-2之內緣之間的圓環形部分的 電阻。此外，透過將第三電極3及第四電極11連接一可能不同於該第一測量儀的(未繪示)第二測量儀的兩個輸入端，來測量第二塗層5之位於第三電極末端3-2之外緣與第四電極末端11-2之內緣之間的圓環形部分的第二電阻。根據本發明，該氣體感測器係構建為能夠同時測量該第一電阻及該第二電阻。
圖4為本發明的第四實施方式中之該等電極的另一較佳佈置方案。與本發明的第一實施方式的唯一不同之處在於第二電極202的佈置方案。線狀的第二電極區段202-1連接有第二電極末端202-2，其波紋線狀地沿一圍繞第一電極末端1-2的弓形佈置。其中，第二電極末端202-2與第一電極末端1-2的距離在最小間距dmin與最大間距dmax之間圍繞平均距離值d11-½B2週期性地發生變化，其中d11為一預設值。第三電極末端3-2與第一電極末端1-2具有恆定的距離值d11+d22，其中d22為一預設值。最小間距dmin小於最大間距dmax，最大間距dmax小於值d11+d22。
根據第四實施方式，即使在第一塗層4並不精確地呈圓形，而是例如呈橢圓形或不規則形狀的情況下，第一塗層4被第一電極1及第二電極2接觸，且第二塗層5被第二電極2及第三電極3接觸。
第二電極區段2-2的形狀並非僅限於波形，而是亦可之字形佈置，或者以沿一圍繞第一電極末端1-2的弓形具有若干矩形凸起的方式佈置。
圖5為本發明的第五實施方式中之該等電極的另一較佳佈置方案。該第五實施方式與第一實施方式的唯一不同之處在於第一電極1、第二電極2及第三電極3的佈置方案。根據第五實施方式，第一電極101 具有第一電極寬度為B1的線狀的第一電極區段101-1及半徑為r的圓盤狀第一電極末端101-2。第二電極寬度為B2的第二電極102具有平行於第一電極區段101-1的線狀的第二電極區段102-1，其連接有一圍繞該第一電極末端101-2佈置的弓形的第二電極末端102-2。第二電極末端102-2與第一電極末端101-2具有恆定的第一距離d1。第三電極寬度為B3的第三電極3具有平行於該第一電極區段101-1的線狀的第三電極區段103-1，其連接有一圍繞該第二電極末端102-2佈置的第三電極末端103-2。第三電極末端103-2與第二電極末端102-2具有第二距離d2。此外，第一電極101具有多個第一凸邊12-1，其沿該圓盤狀第一電極末端101-2的徑向佈置在該第一電極末端101-2上。第二電極102具有多個第二凸邊12-2，其在垂直於第二電極末端102-2的方向上佈置在該第二電極末端102-2上且朝向第一電極末端101-2。第二電極102具有多個第三凸邊12-3，其在垂直於第二電極末端102-2的方向上佈置在該第二電極末端102-2上且朝向第三電極末端103-2。第三電極103具有多個第四凸邊12-4，其在垂直於第三電極末端103-2的方向上佈置在該第三電極末端103-2上且朝向第二電極末端102-2。該等第一凸邊12-1及第二凸邊12-2的延伸度小於值½d1，該等第三凸邊12-3及第四凸邊12-4的延伸度小於值½d2。該等第一至第四凸邊12-1至12-4可具有矩形、三角形或不規則的基面。本發明並非僅限於上述形狀，特別是可不設置第一凸邊12-1及第四凸邊12-4。
根據第五實施方式，即使在第一塗層4並不精確地呈圓形，而是例如呈橢圓形或不規則形狀的情況下，第一塗層4被第一電極1及第二電極2接觸，且第二塗層5被第二電極2及第三電極3接觸。
圖6為用於闡述氣體感測器的製造方法的流程圖。
第一步驟S1係在基板7，如半導體基板，較佳為矽基板，之基板正面16上構建由不導電之介電質構成的第一膜片層8-1。在第一膜片層8-1上構建由導電材料構成的加熱結構6。在加熱結構6及第一膜片層8-1上構建由不導電之介電質構成的第二膜片層8-2。第一膜片層8-1、第二膜片層8-2與加熱結構6形成具有膜片表面13的膜片8。
第二步驟S2係在膜片表面13上構建具有第一電極區段1-1及第一電極末端1-2的第一電極1、具有第二電極區段2-1及第二電極末端2-2的第二電極2以及具有第三電極區段3-1及第三電極末端3-2的第三電極3。該等電極的佈置方案與圖1b所示佈置方案相同，故不予贅述。
第三步驟S3係在膜片表面13上圓形地構建第一塗層4，其中點處於第一電極末端1-2中，其半徑大於值r+d1且小於值r+d1+B2，因此，該第一塗層4覆蓋第一電極末端1-2並且接觸但不完全覆蓋第二電極末端2-2。例如可透過滴落法或噴散法構建第一塗層4。
例如可由一濕式化學地製成的金屬氧化物膏來製成第一塗層4，該金屬氧化物膏通常濕式化學地由貴金屬摻雜之氧化錫SnO2奈米粒子與由其他氧化物(如氧化鋁Al2O3)構成之穩定添加劑，製成。但本發明並非僅限於此，特定言之，第一塗層4亦可基於氧化銅CuO及/或氧化銦及/或氧化鎳及/或氧化鈷及/或氧化鋅。
鍍覆第一塗層4完畢後，就可實施第一乾燥步驟及/或燃盡步驟。該燃盡步驟完畢後，第一塗層4變得牢固且氣敏並具較高的孔隙度。
第四步驟S4係在第一塗層4上且在膜片表面13上之圍繞該 第一塗層4的一圓環形區域上圓形地構建第二塗層5，其中點處於第一電極末端1-2中且半徑大於值r+d1+B2+d2，因此，第二塗層5接觸第二電極末端2-2及第三電極末端3-2。例如可透過滴落法或噴散法構建第二塗層5。
鍍覆第二塗層5完畢後，可實施另一乾燥步驟及/或燃盡步驟，或者為塗層4及5實施同一乾燥步驟及/或燃盡步驟。該燃盡步驟完畢後，該二塗層4及5皆變得牢固且氣敏並具較高的孔隙度。
第五步驟S5係在基板7之基板背面15上構建凹口14，從而將膜片8的構建有第一塗層4及第二塗層5的部分曝露出來。例如可透過蝕刻工藝、銑削或者藉由雷射來形成凹口14。
根據另一較佳實施方式，在鍍覆該第一塗層前，在一位於第二電極末端2-2以外的區域內構建具有疏水材料的一附加塗層，如矽烷化合物。第一塗層4之材料較佳具有一溶劑，如極性多元醇。構建第一塗層4時，較佳並非將該第一塗層4沈積在該附加塗層上，而是沈積在一位於第二電極末端2-2內部的區域內。在另一加熱步驟中使用加熱裝置6來將該附加塗層以及第一塗層4之材料中所含的溶劑揮發。
根據另一較佳實施方式，在鍍覆該第一塗層前，例如透過蝕刻工藝或沈積工藝來在一位於第一電極末端1-2與第二電極末端2-2之間的區域內構建一表面結構。構建第一塗層4時，較佳將該第一塗層4沈積在該表面結構上。該表面結構亦可遮蓋至第一電極末端1-2及第二電極末端2-2。
根據另一較佳實施方式，在鍍覆第一塗層4後且在鍍覆第二塗層5前，在一位於第三電極末端3-2以外的區域內構建另一附加塗層。
根據另一較佳實施方式，在鍍覆第一塗層4後且在鍍覆第二塗層5前，在一位於第二電極末端2-2與第三電極末端3-2之間的區域內構建另一表面結構。
本發明並非僅限於該等特殊形狀。特定言之，第一電極1、第二電極2及第三電極3的佈置方案可符合圖2b、圖4或圖5所示佈置方案中的一個。
此外，亦可構建更多塗層，其中每個更多塗層較佳皆被至少兩個電極接觸。
儘管上文結合若干較佳實施例對本發明進行描述，但本發明並不侷限於此。特定言之，在不違背本發明之實質的前提下，可對本發明作各種變化或修改。
1‧‧‧第一電極
2‧‧‧第二電極
3‧‧‧第三電極
4‧‧‧第一塗層
5‧‧‧第二塗層
6‧‧‧加熱結構，加熱裝置
7‧‧‧基板
8‧‧‧膜片
8-1‧‧‧第一膜片層
8-2‧‧‧第二膜片層
13‧‧‧膜片表面
14‧‧‧凹口
15‧‧‧基板背面
16‧‧‧基板正面

Claims (10)

  1. 一種氣體感測器，具有：基板(7)；構建在該基板(7)之基板正面(16)上的可加熱之膜片(8)；至少三個佈置在該膜片(8)之膜片表面(13)上的電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)；構建在該膜片表面(13)的一區域上的第一塗層(4)，其中該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸該第一塗層(4)；至少部分地構建在該第一塗層(4)上及該膜片表面(13)的一區域上的第二塗層(5)，其中該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸該第二塗層(5)，且其中，接觸該第二塗層(5)的該等至少兩個電極中的至少一個不同於接觸該第一塗層(4)的該等至少兩個電極。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其中該第一塗層(4)及該第二塗層(5)中的至少一個為金屬氧化物塗層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氣體感測器，其中在該第二塗層(5)上及該膜片表面(13)的一區域上構建有至少另一塗層，其中該至少另一塗層中的每個皆被該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸，其中該等至少兩個電極中的至少一個不接觸其他塗層。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之氣體感測器，其中該第二塗層(5)可用 作過濾器或催化劑。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之氣體感測器，其中該第一塗層(4)及該第二塗層(5)呈圓形，其中該第二塗層(5)完全覆蓋該第一塗層(4)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之氣體感測器，其中該等至少三個電極(1，2，3，11)中的第一電極(1)的第一電極末端(1-2)呈圓盤狀，該等至少三個電極(1，2，3，11)中的該等不同於該第一電極(1)的電極(2，3；11)的電極末端(2-2，3-2；11-2)弓形地圍繞該第一電極(1)的第一電極末端(1-2)佈置，其中該等不同於該第一電極(1)的電極(2，3；11)的弓形電極末端(2-2，3-2；11-2)與該第一電極(1；101)的第一末端具有恆定的距離(d1，d2；d3)。
  7. 一種針對氣體感測器的製造方法，包括以下步驟：在一基板(7)的基板正面(16)上構建(S1)可加熱之膜片(8)；在該膜片(8)的膜片表面(13)上構建(S2)至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)；在該膜片表面(13)上構建(S3)第一塗層(4)，其中該等至少三個電極中的至少兩個接觸該第一塗層(4)；至少部分地在該第一塗層上(4)及該膜片表面的一區域上構建(S4)第二塗層(5)，其中該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的至少兩個接觸該第二塗層(5)，且其中，接觸該第二塗層(5)的該等至少兩個電極中的至少一個不同於接觸該第一塗層(4)的該等至少兩個電極；以及，在基板背面(15)上構建(S5)凹口(14)，從而將該膜片(8)的構建 有該第一塗層(4)及該第二塗層(5)的部分曝露出來。
  8. 如申請專利範圍第7項之製造方法，其中該第一塗層(4)及該第二塗層(5)中的至少一個為金屬氧化物塗層。
  9. 如申請專利範圍第7及8項中任一項之製造方法，其中在構建該第一塗層(4)前，用一疏水材料，如矽烷化合物，來對該膜片表面的一位於該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的第一電極(1；101)與該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的第二電極(2；102；202；302)之間的區域以外的區域進行塗佈。
  10. 如申請專利範圍第7或8項之製造方法，其中在構建該第一塗層(4)前，為該膜片表面的一位於該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的第一電極(1；101)與該等至少三個電極(1，2，3；11；202；302；101，102，103)中的第二電極(2；102；202；302)之間的區域配設一表面結構。
TW105107174A 2015-03-11 2016-03-09 氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器 TW201632877A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015204311.8A DE102015204311A1 (de) 2015-03-11 2015-03-11 Herstellungsverfahren für einen Gassensor und entsprechender Gassensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201632877A true TW201632877A (zh) 2016-09-16

Family

ID=55085675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105107174A TW201632877A (zh) 2015-03-11 2016-03-09 氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10591433B2 (zh)
KR (1) KR102411956B1 (zh)
CN (1) CN107407652B (zh)
DE (1) DE102015204311A1 (zh)
TW (1) TW201632877A (zh)
WO (1) WO2016142080A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI769542B (zh) * 2020-09-30 2022-07-01 新唐科技股份有限公司 氣體感測結構

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630480B1 (ko) * 2016-10-06 2024-01-31 엘지전자 주식회사 센서
US10837935B2 (en) 2018-03-12 2020-11-17 Sciosense B.V. Gas sensor
CN112268938B (zh) * 2020-10-21 2023-08-15 有研工程技术研究院有限公司 一种NOx气体传感器
DE102022211374A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verbesserte Sensoranordnung basierend auf einerMetalloxid-Sensormaterialstruktuktur

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1192452B1 (fr) 1999-07-02 2003-08-27 Microchemical Systems S.A. Capteur chimique de gaz a oxide metallique et son procede de fabrication
US20070062812A1 (en) * 2003-07-25 2007-03-22 Heribert Weber Gas sensor and method for the production thereof
DE102005007540A1 (de) 2005-02-18 2006-08-31 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Membransensor mit Doppelmembran
TWI302197B (en) 2006-01-04 2008-10-21 Univ Nat Yunlin Sci & Tech Reference ph sensor, the preparation and application thereof
KR100812996B1 (ko) * 2006-12-07 2008-03-13 한국전자통신연구원 마이크로 가스 센서 및 그 제조방법
DE202007007387U1 (de) 2007-05-23 2007-08-02 E+E Elektronik Gmbh Kapazitiver Feuchtesensor
DE102007059653A1 (de) 2007-12-10 2009-06-18 Siemens Ag Gassensor
JP2010164344A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Nitto Denko Corp 物質検知センサ
EP2533037B1 (en) * 2011-06-08 2019-05-29 Alpha M.O.S. Chemoresistor type gas sensor having a multi-storey architecture
US8802568B2 (en) * 2012-09-27 2014-08-12 Sensirion Ag Method for manufacturing chemical sensor with multiple sensor cells
DE102013204262A1 (de) 2013-03-12 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Funktionselement zum Anordnen vor dem aktiven Messbereich eines Sensorelements
CN104181203B (zh) * 2014-08-13 2017-12-22 苏州能斯达电子科技有限公司 一种mems气体传感器及其制作方法
CN104236739A (zh) * 2014-09-28 2014-12-24 苏州能斯达电子科技有限公司 一种温湿度传感器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI769542B (zh) * 2020-09-30 2022-07-01 新唐科技股份有限公司 氣體感測結構

Also Published As

Publication number Publication date
CN107407652B (zh) 2020-06-30
WO2016142080A1 (de) 2016-09-15
US10591433B2 (en) 2020-03-17
US20180031507A1 (en) 2018-02-01
KR102411956B1 (ko) 2022-06-22
DE102015204311A1 (de) 2016-09-15
KR20170125957A (ko) 2017-11-15
CN107407652A (zh) 2017-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201632877A (zh) 氣體感測器的製造方法及相關的氣體感測器
US10241094B2 (en) Micro heater, micro sensor and micro sensor manufacturing method
JP6568219B2 (ja) 導電性及び／又は分極性粒子を検出するセンサ、センサシステム、センサを作動させる方法、このタイプのセンサを製造する方法及び使用
KR100230601B1 (ko) 산소센서소자 및 이의 제조방법
KR102029225B1 (ko) 궐련형 전자담배 가열기기용 세라믹히터 및 이의 제조방법
US20130203201A1 (en) Printed Temperature Sensor
US8220988B2 (en) Sensor device
JP7216197B2 (ja) 排ガスを処理するための装置
JPH01109250A (ja) ガスセンサ
JP5592515B2 (ja) フッ素樹脂コーティング構造体およびその製造方法
KR101976461B1 (ko) 수직 적층된 온습도 복합 센서 및 그 제조방법
JP6943880B2 (ja) ガスセンサおよびガスセンサの製造方法
KR100481929B1 (ko) 써미스터 박막을 이용한 온도센서 및 그 제조방법
JP5820294B2 (ja) チップ抵抗器用集合基板およびチップ抵抗器の製造方法
TWI769542B (zh) 氣體感測結構
KR20170041506A (ko) 마이크로 가스센서 제조방법
RU2826793C1 (ru) Датчик влажности газов
CN103687298A (zh) 电气膜体的制造方法
JP2810779B2 (ja) 容量式薄膜湿度センサおよびその製造方法
CN109791840A (zh) 电子部件
KR101848764B1 (ko) 초소형 온도센서 및 그 제조방법
RU2544864C1 (ru) Способ изготовления тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы датчика механических величин
TW202137835A (zh) 柱狀電阻元件及其製造方法
JPS5826642B2 (ja) カヘンテイコウキ
JPH03283516A (ja) セラミックコンデンサ