WO2004029607A1 - アルコール濃度検出装置およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、ならびにアルコール濃度検出センサーの製造方法 - Google Patents

アルコール濃度検出装置およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、ならびにアルコール濃度検出センサーの製造方法 Download PDF

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WO2004029607A1
WO2004029607A1 PCT/JP2003/012504 JP0312504W WO2004029607A1 WO 2004029607 A1 WO2004029607 A1 WO 2004029607A1 JP 0312504 W JP0312504 W JP 0312504W WO 2004029607 A1 WO2004029607 A1 WO 2004029607A1
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WO
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alcohol concentration
concentration detection
detection sensor
photoresist
wiring pattern
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PCT/JP2003/012504
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Toshiaki Kawanishi
Kiyoshi Yamagishi
Takayuki Takahata
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Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/2852Alcohol in fuels

Definitions

  • Concentration detecting apparatus for alcohol method for detecting alcohol concentration using the same, and method for producing alcohol concentration detecting sensor
  • the present invention relates to an alcohol concentration detecting device for detecting an alcohol concentration in a test liquid such as gasoline, an alcohol concentration detecting method using the same, and a method for manufacturing an alcohol concentration detecting sensor.
  • high-octane gasoline with an increased octane number of lead, benzene, etc. to prevent knocking
  • so-called high-octane gasoline methyl tertiary butyl ethereal or methinolate t-butyl ethereal (MTBE)
  • MTBE methinolate t-butyl ethereal
  • MTBE is said to have carcinogenicity, and therefore, such high-octane gasoline, methino-letter-shary butinoetate or methinolate
  • alcohol such as ethanol
  • anti-knock agent It has been proposed to add about 10 to 15% to gasoline.
  • Patent Literature 1 discloses an optical alcohol concentration measuring device that detects the concentration of alcohol using the refractive index of light. That is, as shown in FIG. 19, the optical alcohol concentration measuring apparatus 100 of Patent Document 1 has a property that it is hardly absorbed by alcohol such as ethanol which has passed through the liquid from the first light projecting section 102.
  • the first light receiving unit 104 receives light having a wavelength having the following formula, and outputs a detection signal corresponding to the alcohol concentration in the liquid.
  • the measurement unit 110 compares the detection signal from the first light-receiving unit 104 with the detection signal from the second light-receiving unit 108 to determine the alcohol concentration in the liquid. It is configured to measure.
  • Non-Patent Document 1 a capacitance-type alcohol concentration sensor
  • the concentration of methanol mixed in gasoline is determined using the difference in the relative permittivity of gasoline and methanol (the relative permittivity of gasoline 2 and the relative permittivity of methanol 33.6). This method detects the concentration of methanol by measuring the oscillation frequency from the capacitance between them.
  • the capacitance-type alcohol concentration sensor 200 of Non-Patent Document 1 has an outer electrode 204 and a center electrode 206 insulated inside a housing 202. This is a configuration mounted via a resin 208.
  • the optical alcohol concentration measurement device of Patent Document 1 uses transmitted light, it is easily affected by the composition of gasoline.For example, when the liquid to be inspected is not transparent due to impurities or the like, The measurement cannot be performed or an accurate measurement cannot be performed.
  • the capacitance c s is represented by the following equation.
  • Equation 1 S is the facing area of the electrodes, D is the distance between the electrodes, ⁇ . Is the relative permittivity of vacuum (8.854 ⁇ -12 F / m), £ ra is the relative permittivity of alcohol, frg is the relative permittivity of gasoline, and ⁇ is the alcohol concentration (%).
  • the capacitance-type alcohol concentration sensor itself becomes large as in Non-Patent Document 1.
  • the handling and application to automobiles are subject to design restrictions.
  • the capacitance-type alcohol concentration sensor of Non-Patent Document 1 the sensor must be connected to, for example, a body such as a gasoline pipe of an automobile, but noise such as electromagnetic waves from the body causes alcohol concentration. This will affect the detection circuit and prevent accurate measurement.
  • the present invention is compact and compact, can be installed anywhere, has a high degree of freedom in design, has good insulation between electrodes, is free from the influence of moisture, and is free from electromagnetic waves from a body such as an automobile.
  • an alcohol concentration detecting device capable of detecting the alcohol concentration in a test liquid such as gasoline, which is capable of performing accurate measurement of the alcohol concentration, and an alcohol concentration detecting device capable of accurately measuring the alcohol concentration.
  • An object of the present invention is to provide a method for detecting an alcohol concentration used and a method for producing an alcohol concentration detection sensor.
  • an alcohol concentration detecting device of the present invention comprises a liquid to be inspected between electrodes of an alcohol concentration detecting sensor.
  • the An alcohol concentration detection device for detecting an alcohol concentration in a body wherein the alcohol concentration detection sensor comprises: a base resin film; an electrode wiring pattern formed on the base resin film; and a surface of the electrode wiring pattern.
  • An alcohol concentration detection sensor body comprising: an insulating resin coated with an alcohol.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using the electrode wiring pattern formed on the base resin film, so that the capacitance C s is increased as is clear from Expression 2 described later. Yes, and the measurement results are good.
  • the alcohol concentration detection sensor is composed of a base resin film, an electrode wiring pattern formed on the base resin film, and an insulating resin covering the surface of the electrode wiring pattern, It is flexible, thin, extremely small, and compact, and can be installed anywhere, providing greater design freedom.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with an insulating resin, the insulation between the electrodes is good, there is no effect of moisture, and it can be shielded from being affected by electromagnetic waves from the body of automobiles, etc.
  • accurate measurement of alcohol concentration can be performed.
  • the electrode does not directly come into contact with the liquid to be inspected such as gasoline, it is possible to accurately and quickly detect the alcohol concentration without causing deterioration due to aging or foreign matter in the gasoline.
  • the alcohol concentration detection device is characterized in that the alcohol concentration detection sensor is integrally attached to a substrate.
  • the alcohol concentration detection sensor is attached to the substrate, so that the alcohol concentration detection sensor body is attached to the device, Installation becomes easy.
  • the electrode wiring pattern selectively etches a conductive metal foil laminated on one surface of the base resin film, and the wiring pattern having a predetermined shape is formed. Is formed. With this configuration, the distance between the electrodes is extremely small by etching, for example, 5! Since an electrode wiring pattern in the range of about 50 ⁇ m can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • the senor itself is thin and extremely small, compact, and can be installed anywhere, increasing design flexibility.
  • the alcohol concentration detecting device of the present invention measures the change in the relative dielectric constant of the test liquid between the electrodes by introducing the liquid to be inspected between the electrodes of the alcohol concentration detecting sensor at the oscillation frequency.
  • An alcohol concentration detection device for detecting the alcohol concentration in the test liquid is an alcohol concentration detection device for detecting the alcohol concentration in the test liquid.
  • the alcohol concentration detection sensor includes a substrate, an electrode wiring pattern formed on the substrate, and an insulating coating covering a surface of the electrode wiring pattern.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using the electrode wiring pattern formed on the substrate, so that the capacitance C s can be increased as is clear from Equation 2 described later.
  • the measurement results are good.
  • the alcohol concentration detection sensor is composed of the substrate, the electrode wiring pattern formed on the substrate, and the insulating coating covering the surface of the electrode wiring pattern, the sensor itself is thin and extremely small, and is compact. It can be installed anywhere, increasing the degree of freedom in design.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with an insulating coating,
  • the insulation between the electrodes is good, there is no influence of moisture, it can be shielded from the influence of electromagnetic waves from the body of a car or the like, and it is possible to measure alcohol concentration accurately.
  • the electrode does not directly come into contact with the liquid to be inspected such as gasoline, it is possible to accurately and quickly detect the alcohol concentration without deteriorating with time.
  • the provision of the substrate makes it easy to assemble and attach the alcohol concentration detection sensor to the device.
  • the electrode wiring pattern is formed by selectively etching a conductive metal thin film formed on one surface of the substrate by sputtering to form a wiring pattern having a predetermined shape. It is characterized by
  • the distance between the electrodes is extremely small by sputtering, for example, 5 ⁇ !
  • An electrode wiring pattern with a thickness of 0.1 to 5 ⁇ m can be obtained by sputtering at a distance between electrodes in the range of about 50 m to about 50 ⁇ m.Thus, the capacitance C s can be increased and the measurement results can be obtained. Is good.
  • the sensor itself is thin and extremely small, compact, and can be installed anywhere, increasing design flexibility.
  • the insulating coating is an insulating coating formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • the alcohol concentration detection device of the present invention is characterized in that the electrode wiring pattern has a shape in which a plurality of comb-shaped positive and negative electrodes are alternately interwoven.
  • the plurality of comb-shaped positive and negative electrodes are alternately interdigitated, so that a plurality of electrodes having extremely small distances between the electrodes can be compacted as a whole. Can be arranged.
  • the distance between the electrodes is very small due to etching and sputtering. Since an electrode wiring pattern in a range of about 50 m can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • the senor itself is thinner, extremely small and compact, and can be installed anywhere, increasing design flexibility.
  • an alcohol concentration detection method of the present invention is an alcohol concentration detection method for detecting an alcohol concentration in a test liquid using the alcohol concentration detection device according to any of the above.
  • the alcohol in the test liquid is measured. It is characterized in that the concentration is detected.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using an electrode wiring pattern formed on the base resin film or the substrate, so that the capacitance C s can be increased, and the measurement results are good.
  • the alcohol concentration detection sensor power S the sensor itself is thin and extremely small and compact, and can be installed anywhere, increasing the degree of freedom in design.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with insulating resin or insulating coating.
  • the insulation between the electrodes is good, there is no influence of moisture, it can be shielded from the influence of electromagnetic waves from the body of a car, etc., and it is possible to measure alcohol concentration accurately It is.
  • the electrode does not directly come into contact with the liquid to be inspected such as gasoline, it is possible to accurately and quickly detect the alcohol concentration without causing deterioration due to aging or foreign matter in the gasoline.
  • the test liquid is gasoline containing alcohol.
  • the concentration of alcohol in gasoline can be detected accurately and quickly.
  • gasoline corresponding to the amount of ethanol added as an anti-knock agent.
  • the torque can be controlled to be constant.
  • the method for producing an alcohol concentration detection sensor according to the present invention is a method for producing an alcohol concentration detection sensor
  • An etching process for removing the conductive metal foil portion not covered with the photoresist by etching with an etchant A photoresist dissolving and removing step of dissolving and removing the photoresist, and an insulating resin applying step of applying an insulating resin on the surface from which the photoresist has been removed to obtain an alcohol concentration detection sensor integrated with the surface,
  • the distance between the electrodes is very small, for example, 5! Since the electrode wiring pattern in the range of about 50 / m can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement results are good.In addition, the sensor itself is thin, extremely small and compact, and can be installed anywhere. This makes it possible to supply alcohol concentration detection sensors easily and in large quantities with high design flexibility.
  • the method for producing an alcohol concentration detection sensor according to the present invention is characterized by including a substrate attaching step of attaching the alcohol concentration detection sensor obtained in the insulating resin applying step to a substrate.
  • the alcohol concentration detection sensor is attached to the physical strength substrate, so that the alcohol concentration detection sensor can be easily assembled and mounted on the device, and the alcohol concentration detection sensor can be supplied easily and in large quantities. be able to.
  • the base resin film is a polyimide resin film.
  • the electrode wiring pattern can be formed on a flexible, thin and small polyimide resin film, and the sensor itself can be thin and extremely small and compact.
  • a high alcohol concentration detection sensor can be supplied easily and in large quantities.
  • the conductive metal foil is a copper foil.
  • the electrode wiring pattern can be formed with copper foil, so that an alcohol concentration detection sensor that has good conductivity, can detect alcohol concentration very accurately, and quickly can be easily and simply provided. It can be supplied in large quantities.
  • the insulating resin is made of one or more insulating resins selected from a urethane resin, a polyimide resin, and an epoxy resin.
  • the insulating resin can be easily applied to the surface of the electrode wiring pattern.
  • the method for producing an alcohol concentration detection sensor according to the present invention is a method for producing an alcohol concentration detection sensor
  • the distance between the electrodes is very small, for example, the distance between the electrodes is in a range of about 5 m to 50 m, and the thickness is also 0.1 to 5 ⁇ m by sputtering.
  • the thickness of the electrode wiring pattern can be increased, so that the capacitance C s can be increased and the measurement results are good.
  • the sensor itself is thin and extremely small, compact, and can be installed anywhere. An alcohol concentration detection sensor with a high degree of freedom can be supplied easily and in large quantities.
  • the substrate is made of one or more substrates selected from ceramics, glass, and resin substrates.
  • the method for producing an alcohol concentration detection sensor according to the present invention is characterized in that the conductive metal thin film is made of one or more conductive metal thin films selected from platinum, nickel, copper, and titanium.
  • the manufacturing method of the alcohol concentration detection sensor of the present invention an insulating coating, characterized in that it consists of S i 0 2, A 1 2 0 3 1 kind selected from such or more dense insulating coating.
  • the electrode wiring pattern has a shape in which a plurality of comb-shaped positive and negative electrodes are alternately interwoven.
  • FIG. 1 is a schematic top view of an embodiment of the alcohol concentration detecting device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a right side view of FIG.
  • FIG. 4 is a left side view of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between alcohol concentration and capacitance.
  • FIG. 6 is a schematic circuit configuration diagram of the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a square wave voltage applied by the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between alcohol concentration and oscillation frequency.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an embodiment of the alcohol concentration detection sensor of the alcohol concentration detection device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic top view showing the electrode wiring pattern of FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged view of part B of FIG.
  • FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a method for manufacturing the alcohol concentration detection sensor 1 of the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view of another embodiment of the alcohol concentration detection sensor of the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic top view showing the electrode wiring pattern of FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged view of part B of FIG.
  • FIG. 17 is a partially enlarged cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • FIG. 18 is a schematic view showing a method for manufacturing the alcohol concentration detection sensor 1 of the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of a conventional optical alcohol concentration measuring device.
  • FIG. 20 is a sectional view of a conventional capacitance type alcohol concentration sensor.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 1 is a schematic top view of an embodiment of the alcohol concentration detecting device of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 3 is a right side view of FIG. 4 is a left side view of FIG.
  • the alcohol concentration detecting device 10 of the present invention includes an alcohol concentration detecting device main body 12 and a first stream formed inside the alcohol concentration detecting device main body 12. It has a passage 14 and a second passage 16.
  • the liquid to be inspected flows from the inlet 18 into the first flow path 14.
  • the test liquid that has entered enters the alcohol content detection chamber 56, while the test liquid that has flowed into the first flow path 14 via the test liquid inlet 18 After that, if the test liquid contains alcohol by the alcohol concentration detection sensor 58 while temporarily staying in the alcohol detection chamber 56, the alcohol concentration is detected after the alcohol concentration is detected.
  • the liquid is discharged from the detection chamber 56 through the inspection liquid discharge port 54 of the second flow path 16.
  • the alcohol concentration detection sensor 58 uses the difference in capacitance based on the difference between the relative permittivity of the alcohol contained in the test liquid and the relative permittivity of the test liquid based on Equation 2 below. Things.
  • the alcohol concentration and the capacitance have a correlation. It is configured to detect the concentration.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which ethanol is used as the alcohol and gasoline is used as the test liquid.
  • the alcohol concentration detection device 10 of the present invention using the alcohol concentration detection sensor 58 includes a detection control unit 76 having a configuration as shown in the schematic circuit configuration diagram of FIG.
  • the detection control unit 76 determines that one electrode of the alcohol concentration detection sensor 58 is grounded G1 and the other electrode of the alcohol concentration detection sensor 58 is branched. Operational amplifier 7 8 Connected to the Lass input and the Minus input.
  • the resistors R1 to R3 are connected to the minus 82 a of the power supply 82, and the minus input of the amplifier 78 is connected between R1 and R2, and the amplifier 8 is connected between R2 and R3.
  • the positive input of 0 is connected and the end of R3 is installed G2.
  • the outputs of these amplifiers 78 and 80 are connected to the S and R inputs of a flip-flop circuit 84, respectively.
  • the output of the flip-flop circuit 84 is input to the frequency counter of the computer 86.
  • the wiring of one electrode of the alcohol concentration detection sensor 58 is branched and connected to the positive power supply 82 through the resistors RA and RB.
  • a transistor 88 is connected between the resistors RA and RB, and the output of the transistor is connected between the output of the flip-flop circuit 84 and the computer 86.
  • G3 is the ground of the transistor 88.
  • a square wave voltage as shown in FIGS. 6 and 7 is applied to 90 in FIG.
  • the amplitude T can be determined by appropriately determining the duty ratio R AZ (RA + 2 R B). In this example, 1.44 was used as the duty ratio.
  • the data of FIGS. 5 and 8 are stored in advance in the storage unit of the computer, and the alcohol concentration can be detected by comparing the data with the data obtained by the detection control unit 76.
  • Equation 2 it can be seen that it is better to reduce the distance D between the electrodes in order to increase the capacitance C s in order to improve the measurement results.
  • the alcohol concentration detection sensor 58 is configured as follows.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an embodiment of the alcohol concentration detection sensor 58 of the alcohol concentration detection device of the present invention
  • FIG. 10 is a schematic top view showing the electrode wiring pattern of FIG. 9, and
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion B in FIG. 10, and
  • FIG. 12 is a partially enlarged sectional view taken along line CC in FIG.
  • the alcohol concentration detection sensor 58 includes a base resin film 92 and electrode wiring patterns 94, 96 formed on the base resin film 92.
  • An alcohol concentration detection sensor body 11 comprising an insulating resin 98 covering the surfaces of the electrode wiring patterns 94, 96 is provided. Then, the alcohol concentration detecting sensor body 11 is attached to the substrate 13 with an adhesive (not shown).
  • the thickness T1 is not particularly limited.
  • each of the patterns 96 has a shape in which a plurality of comb-shaped positive electrodes 94 a and negative electrodes 96 a are alternately interwoven.
  • reference numerals 94 b and 96 b indicate extraction electrode portions, respectively.
  • the distance between the electrodes is extremely small, and a plurality of electrodes can be arranged compactly as a whole.
  • the electrode length L1 is not particularly limited, but is preferably 100 or more in consideration of the capacitance of the liquid to be inspected.
  • L 1 having a length of 1 O mm was used.
  • the width W1 of the positive electrode 94a and the negative electrode 96a is not particularly limited, but is 1 to 50 in consideration of the capacitance. ⁇ Preferably, it should be 5 to 15 m.
  • the number of the comb-shaped positive electrode 94a and the negative electrode 96a is not particularly limited. However, considering the capacitance, one or more, preferably a larger number is desired. Good. In this embodiment, 64 pairs (total of 128 electrodes) of comb-shaped electrodes were used.
  • the thickness T2 of the electrode wiring patterns 94 and 96 is not particularly limited, but is 1 to 50 m in consideration of the capacitance. Preferably, it is 5 to 15 / im. In this example, the one having T2 of 10 m was used.
  • the electrode wiring patterns 94 and 96 are formed by selectively etching a conductive metal foil laminated on one surface of the base resin film 92. A wiring pattern having a fixed shape is formed.
  • Such a conductive metal foil is not particularly limited, but is preferably a copper foil, so that the conductivity is good, and the concentration of the alcohol can be detected very accurately and quickly. Becomes possible.
  • the insulating resin 98 is preferably made of one or more insulating resins selected from urethane resin, polyimide resin, and epoxy resin. By using such a resin as the insulating resin 98, the insulating resin can be easily applied to the surfaces of the electrode wiring patterns 94 and 96.
  • the thickness T3 of the insulating resin 98 is not particularly limited as long as considering that the capacitance of the insulating resin itself does not affect the sensing. It is desirable to keep the thickness thinner while maintaining the insulation and strength. In the present embodiment, T3 of 18 / zm was used.
  • the material of the substrate 13 is not particularly limited, but a glass substrate, a ceramic substrate, a resin substrate, or the like can be used in consideration of the relative dielectric constant.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably 100 to ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , preferably 250 to 600 ⁇ ⁇ in consideration of insulation, strength, and the like. It is desirable. In this example, the one having a thickness of 360 m was used.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using the electrode wiring patterns 94 and 96 formed on the base resin film 92.
  • the capacitance C s can be increased, and the measurement results are good.
  • the alcohol concentration detection sensor 58 is used for the base resin film 92, the electrode wiring patterns 94, 96 formed on the base resin film 92, and the surface of the electrode wiring patterns 94, 96. It is composed of insulating resin 98 covered with The sensor itself is flexible, thin, extremely small, and compact, and can be installed anywhere, increasing design flexibility.
  • the surfaces of the electrode wiring patterns 94 and 96 are covered with the insulating resin 98, the insulation between the electrodes is good, there is no influence of moisture, and the surface is affected by electromagnetic waves from a body such as an automobile. It is possible to shield so that it does not occur, and it is also possible to perform accurate measurement of alcohol concentration.
  • the electrode does not directly come into contact with the liquid to be inspected such as gasoline, it is possible to accurately and quickly detect the alcohol concentration without deteriorating with time.
  • a conductive metal foil 15 is attached to one surface of the base resin film 92 by pressure bonding using an adhesive (not shown). Genus foil attaching process).
  • a photoresist 17 is applied to the entire surface of the conductive metal foil 15 using, for example, a spin coater (3000 rpm). (Photoresist coating step).
  • the photoresist 17 is formed into a desired electrode wiring pattern shape using a photoresist mask 19 having a shape corresponding to a predetermined wiring pattern. For example, exposure is performed by ultraviolet rays (photo resist exposure step). Then, as shown in FIG. 13 (D), the exposed photoresist portion 17a is dissolved and removed with a developing solution (photoresist dissolving and removing step).
  • the conductive metal foil portion 15a that is not covered with the photoresist 17b is etched with an etching solution such as acid or aluminum. It is removed by processing to obtain a predetermined wiring pattern shape 15b (etching process).
  • the photoresist 17b is dissolved and removed with a dissolving and removing solution such as acetone (photoresist dissolving and removing step).
  • a dissolving and removing solution such as acetone
  • an insulating resin 98 is applied on the surface from which the photoresist has been removed by, for example, screen printing to obtain an alcohol concentration detection sensor body 11 (Insulating resin coating process).
  • the alcohol concentration detection sensor body 11 obtained in the insulating resin coating step is attached to the substrate 13 (substrate attaching step).
  • the distance between the electrodes is extremely small, for example, 5 ⁇ ! Since an electrode wiring pattern in the range of about 5 O / m can be obtained, the capacitance C s can be increased, the measurement results are good, and the force is small, the sensor itself is extremely small and compact. However, it is possible to easily and in large quantities supply alcohol concentration detection sensors that can be installed anywhere and have a high degree of freedom in design.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view of another embodiment of the alcohol concentration detection sensor 58 of the alcohol concentration detection device of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic top view showing the electrode wiring pattern of FIG. Is an enlarged view of a portion B in FIG. 15, and
  • FIG. 17 is a partially enlarged sectional view taken along line C-C of FIG.
  • the alcohol concentration detection sensor 58 of this embodiment has basically the same configuration as the alcohol concentration detection sensor 58 of the embodiment shown in FIGS. , And are indicated by reference numbers with dashes, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the substrate 92 ′, the electrode wiring patterns 94 ′, 96 ′ formed on the substrate 92 ′, and the electrode wiring patterns 94 ′, 96 ′ are formed. And an insulating coating 98 'covering the surface.
  • the electrode wiring patterns 94 ′ and 96 ′ are formed by selectively etching a conductive metal thin film formed by sputtering on one surface of the substrate 92 ′ to form a wiring pattern having a predetermined shape. It was done.
  • Such a conductive metal thin film is not particularly limited, but nickel, copper, platinum or the like can be used.Preferably, platinum is preferable in consideration of oxidation resistance and the like. .
  • the thickness T 2 of the electrode wiring patterns 94 ′ and 96 ′ is not particularly limited. 1 to: I., preferably 0.1 to 0.5 m.
  • the material of the substrate 92 ′ is not particularly limited. However, considering that the substrate 92 ′ is a material that is not affected by sputtering or the like, a glass substrate, a ceramic substrate such as alumina, a resin substrate, or the like can be used. Can be adopted. Although the thickness is not particularly limited, it is desirably 100 to 1,000 zm, preferably 250 to 600 / _im in consideration of insulation properties, strength, and the like. In this example, a layer having a thickness of 360 ⁇ was used. Although the size depends on the size of the sputtering apparatus, a size of 2 inch square or 4 inch square can be preferably used.
  • insulating coating 98 as is, but is not particularly limited, S i 0 2, A 1 2 O 3 that consists of the selected one or more dense insulating coating and the like preferably.
  • the insulating coating 98 ' is preferably formed by chemical vapor deposition (CVD).
  • a chemical vapor deposition in (CVD) for example, such as S i 0 2, A 1 2 0 3, gasoline, thin very dense have such being affected by the inspection liquid such as an alcohol
  • CVD chemical vapor deposition in
  • an insulating coating can be obtained, and the sensor itself is thin and extremely small, making it compact.
  • the thickness T3 of the insulating coating 98 ' is not particularly limited, but the capacitance of the insulating coating itself such as insulating property and strength is sensitive. Considering that there is no effect, it is desirable that the thickness be thinner while maintaining insulation and strength. In this example, one having T 3 of 1 ⁇ m was used.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using the electrode wiring patterns 94 ′ and 96 ′ formed on the substrate 92 ′.
  • the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • the alcohol concentration detection sensor covers the surface of the substrate 9 2 ′, the electrode wiring patterns 94, 96 ′ formed on the substrate 92 ′, and the electrode wiring patterns 94 ′, 96 ′.
  • the sensor itself is thin and extremely small and compact because it is composed of the insulating coating 98 ', so that it can be installed anywhere and has a high degree of freedom in design.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with the insulating coating 98 ', insulation between the electrodes is good, there is no influence of moisture, and shielding can be performed so as not to be affected by electromagnetic waves from the body of automobiles. Moreover, accurate measurement of alcohol concentration can be performed.
  • the electrode does not directly contact the test liquid such as gasoline, it does not cause deterioration due to aging or foreign matter in gasoline, etc.
  • the alcohol concentration can be detected quickly.
  • the substrate 92 ' is provided, it is easy to assemble and attach the alcohol concentration detection sensor to the device.
  • the distance between the electrodes is extremely small by sputtering, for example, the distance between the electrodes is in the range of about 5 m to 50 ⁇ m, and the thickness of the electrode is also 0.1 to 5 Aim by sputtering. Since a wiring pattern can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • a conductive metal thin film 15 ′ is formed on one surface of a substrate 92 ′ by sputtering (conductive metal thin film forming step).
  • a photoresist 17 is applied on the entire surface of the conductive metal thin film 15 using, for example, a spin coater (3000 rpm). Photoresist coating process).
  • the photoresist 17 is formed into a desired electrode wiring pattern shape using a photoresist mask 19 having a shape corresponding to a predetermined wiring pattern. Exposure with ultraviolet light (photoresist exposure step). Then, as shown in FIG. 18 (D), the exposed photoresist portion 17a is dissolved and removed by a developer (photoresist dissolving and removing step).
  • the conductive metal thin film portion 15a not covered with the photoresist 17b is dry-etched using, for example, argon ions. It is removed to obtain a predetermined wiring pattern shape 15b (etching process).
  • a dissolving and removing solution such as acetone.
  • Dissolve and remove resist 17b photoresist dissolving and removing step.
  • an insulating coating 98 ' is formed on the surface from which the photoresist has been removed by chemical vapor deposition (CVD) (insulating coating forming process).
  • the distance between the electrodes is extremely small, for example, 5 ⁇ !
  • An electrode wiring pattern with a thickness of 0.1 to 5 ⁇ can be obtained by sputtering at a distance between the electrodes in the range of about 50 ⁇ to about 0.1 ⁇ , so that the capacitance C s can be increased.
  • the measurement results are good, the force is small, the sensor itself is extremely small and compact, and it can be installed anywhere and has a high degree of design freedom. it can.
  • the distance between the electrodes can be reduced, so that the capacitance C s can be increased, as is clear from Equation 2, and the measurement results Is good.
  • the alcohol concentration detection sensor is composed of the base resin film, the electrode wiring pattern formed on the base resin film, and the insulating resin covering the surface of the electrode wiring pattern,
  • the sensor itself is flexible, thin, extremely small, compact, and can be installed anywhere The degree of freedom increases.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with an insulating resin, the insulation between the electrodes is good, there is no effect of moisture, and it can be shielded from being affected by electromagnetic waves from the body of a car or the like. It is possible to carry out accurate measurement of alcohol concentration.
  • the distance between the electrodes is extremely small by etching, for example, 5 ⁇ ! Since an electrode wiring pattern in a range of about 50 ⁇ m can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • the distance between the electrodes can be reduced by using the electrode wiring pattern formed on the substrate, so that the capacitance C s can be increased and the The result is good.
  • the alcohol concentration detecting sensor is composed of the substrate, the electrode wiring pattern formed on the substrate, and the insulating coating covering the surface of the electrode wiring pattern, the sensor itself is thin and extremely thin. It is small and compact, and can be installed anywhere, providing a high degree of design freedom.
  • the surface of the electrode wiring pattern is covered with an insulating coating, the insulation between the electrodes is good, there is no effect of moisture, and it can be shielded from the influence of electromagnetic waves from the body of automobiles and the like. It is possible to perform an accurate measurement of alcohol concentration.
  • the distance between the electrodes is extremely small due to sputtering, for example, the distance between the electrodes is in the range of about 5 / zm to 50 ⁇ , and the thickness is also reduced to 0. Since an electrode wiring pattern having a thickness of 1 to 5 ⁇ can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the electrode does not directly come into contact with the liquid to be inspected such as gasoline, it is possible to accurately and quickly detect the alcohol concentration without causing deterioration due to deterioration with time or foreign substances in the gasoline.
  • the provision of the substrate makes it easy to assemble and attach the alcohol concentration detection sensor to the device.
  • the plurality of comb-shaped positive and negative electrodes are alternately interwoven, the plurality of electrodes having a very small distance between the electrodes is compacted as a whole. Can be arranged at
  • the distance between the electrodes is very small due to etching and sputtering, for example, 5! Since an electrode wiring pattern in the range of about 50 ⁇ m can be obtained, the capacitance C s can be increased, and the measurement result becomes good. Further, according to the present invention, the concentration of alcohol in gasoline can be detected accurately and quickly, and gasoline corresponding to the addition amount of alcohol, for example, ethanol, is added as an anti-knock agent; The invention is an extremely excellent invention that has many remarkable and unique effects such as controlling the torque to be constant.

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Abstract

小型でコンパクトであり、どこにでも設置できて設計の自由度があり、電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、自動車などの躯体からの電磁波の影響を受けないようにシールドでき、しかも、アルコール濃度の正確な測定を実施する可能なアルコール濃度検出装置およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、ならびにアルコール濃度検出センサーの製造方法を提供する。アルコール濃度検出センサーの電極間に被検査液体を導入することによって、電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計測することによって、被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置であって、アルコール濃度検出センサーが、基材樹脂フィルムと、該基材樹脂フィルム上に形成した電極配線パターンと、該電極配線パターンの表面を被覆した絶縁樹脂とを含むアルコール濃度検出センサー体を備える。

Description

明 細 書 ァルコール濃度検出装置およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、 なら びにアルコール濃度検出センサーの製造方法
技術分野 本発明は、 例えば、 ガソリンなどの被検査液体中のアルコール濃度を検出 するアルコール濃度検出装置およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、 ならびにアルコール濃度検出センサ一の製造方法に関する。
冃景技俯 従来より、例えば、自動車などにおいては、ノッキングを防止するために、 鉛、ベンゼン化物などのオクタン価を上昇させたいわゆるハイオクガソリン、 メチルターシャリーブチルエーテノレ又はメチノレー t—ブチルエーテノレ(MTBE) などのアンチノック剤を混入させたガソリンを用いている。
しかしながら、鉛、ベンゼン化物などは環境に影響を及ぼすおそれがあり、 また、 メチルターシャリーブチルエーテノレ又はメチルー t—ブチノレエ一テノレ
(MTBE) は発がん性があると言われているため、 このようなハイオクガソリ ン、 メチノレターシャリーブチノレエーテノレ又はメチノレー tーブチノレエーテノレ
(MTBE) からなるアンチノック剤に代わるアンチノック剤の開発が望まれて いる。
このため、 アンチノック剤として、 アルコール、 例えば、 エタノールを、 1 0〜1 5 %程度ガソリンに添加することが提案されている。
しかしながら、 このようなエタノールを添加することによって、 トルク が低下することになるので、 このエタノールの添加量に相当するガソリンを 余分に添加することによって、 トルクを一定になるようにする必要がある。 このため、 ガソリン中に含まれるアルコールの濃度を検出することが望ま れている。
ところで、 従来より、 アルコールの濃度を検出する方法として、 特開平 5 - 2 2 3 7 3 3号公報 (段落 (0 0 1 7 ) 〜 (0 0 3 0 )、 図 1参照) (以下、 「特許文献 1」 と言う) に記載されるように、 光の屈折率を利用してアルコ ールの濃度を検出する光学式アルコール濃度測定装置が開示されている。 すなわち、 この特許文献 1の光学式アルコール濃度測定装置 1 0 0では、 図 1 9に示したように、 第 1の投光部 1 0 2から液体を透過したエタノール 等のアルコールに吸収されにくい性質を有する波長を有する光を、 第 1の受 光部 1 0 4で受光して、 この液体中のアルコール濃度に応じた検出信号を出 力するようになっている。
また、 第 2の投光部 1 0 6から液体を透過したアルコールに吸収され易い 性質を有する他の波長を有する光を、 第 2の受光部 1 0 8で受光して、 この 液体中のアルコール濃度に応じた検出信号を出力するようになっている。 そして、 これにより、 測定部 1 1 0において、 第 1の受光部 1 0 4からの 検出信号と、 第 2の受光部 1 0 8からの検出信号とを比較し、 液体中のアル コール濃度を測定するように構成されている。
また、従来より、 「静電容量式アルコール濃度センサ」 (三摩 紀雄、林 育 生、 細谷 伊知郎、 社団法人 自動車技術会、 学術講演会前刷集 9 3 6、 1 9 9 3— 1 0、 第 2 5 7〜2 6 0頁参照) (以下、 「非特許文献 1」 と言う) に記載されているように、 静電容量式アルコール濃度センサ一が提案され ている。
この非特許文献 1では、 ガソリンに混入したメタノールの濃度を、 ガソリ ンとメタノールの比誘電率の相違 (ガソリンの比誘電率 2、 メタノールの比 誘電率 3 3 . 6 ) を利用して、 電極間の静電容量から発振周波数で計測する ことによってメタノールの濃度を検出する方法である。
この非特許文献 1の静電容量式アルコール濃度センサ一 2 0 0は、 図 2 0 に示したように、 ハウジング 2 0 2の内部に、 外側電極 2 0 4、 中心電極 2 0 6を、 絶縁樹脂 2 0 8を介して装着した構成である。
しかしながら、 特許文献 1の光学式アルコール濃度測定装置では、 透過光 を利用しているので、 ガソリンの組成による影響を受けやすく、 また、 例え ば、 不純物などによって、 被検査液体が透明でない場合には、 測定できない かまたは正確な測定ができないことになる。
また、 非特許文献 1の静電容量を利用した静電容量式アルコール濃度セン サーでは、 アルコールには水分が入りやすく、 電極間に水分あるいは電解質 等が存在すると電極間でのショートが発生する。 従って、 電極表面の絶縁処 理が必要となり、 その構造が複雑となる。
ところで、 この場合、 静電容量 csは、 下記の式で表される。
Cs= f 0 (S/D) ( £ ra ( α /100) + ε rg ( 1 - α /100) ) ……数式 1 ここで、 Sは、 電極の対向面積、 Dは、 電極間距離、 ε。は、 真空の比誘電 率 (8. 854Ε- 12 F/m)、 £ raは、 アルコールの比誘電率、 f rgは、 ガソリンの 比誘電率、 α は、 アルコール濃度 (%) である。
従って、 この式から明らかなように、 測定結果を良好にするために、 静電 容量 Csを大きくするためには、 電極の対向面積を大きくするのが良いが、 こ のように電極の対向面積を大きくすると、 非特許文献 1のように、 静電容 量式アルコール濃度センサー自体が大型化してしまうことになる。 そのた め、 取り扱い、 自動車への適用などに設計上制約を受けることにもなる。 さらに、 非特許文献 1の静電容量式アルコール濃度センサーでは、 センサ 一を例えば、自動車のガソリン配管などの躯体に接続しなければならなレ、が、 躯体からの電磁波などのノイズが、アルコール濃度検出回路に影響を及ぼし、 正確な測定ができないことになる。
このため、 センサーと配管の接続部に絶縁構造を付加したり、 このような 大型のセンサー全体を、 絶縁シールド容器に入れるなどしなければならず、 装置が複雑化、 大型化してしまうことになる。
本発明は、 このような現状に鑑み、 小型でコンパク トであり、 どこにでも 設置できて設計の自由度があり、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体からの電磁波の影響を受けないようにシールドでき、 しか も、 アルコール濃度の正確な測定を実施することの可能な、 例えば、 ガソリ ンなどの被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置 およびそれを用いたアルコール濃度検出方法、 ならびにアルコール濃度検出 センサ一の製造方法を提供することを目的とする。 発明の開示 本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために 発明なされたものであって、本発明のアルコール濃度検出装置は、 アルコール 濃度検出センサーの電極間に被検査液体を導入することによって、電極間での 被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計測することによって、被検査液 体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置であって、 前記アルコール濃度検出センサーが、 基材樹脂フィルムと、 該基材樹脂フ ィルム上に形成した電極配線パターンと、該電極配線パターンの表面を被覆し た絶縁樹脂とを含むアルコール濃度検出センサー体を備えることを特徴とす る。
このように構成することによって、基材樹脂フィルム上に形成した電極配線 パターンを用いることによって、 電極間の距離を小さくとれるので、 後述する 数式 2から明らかなように、静電容量 Csを大きくでき、測定結果が良好となる。 し力 も、 アルコール濃度検出センサーが、 基材樹脂フィルムと、 該基材樹脂 フィルム上に形成した電極配線パターンと、該電極配線パターンの表面を被覆 した絶縁樹脂とから構成されているので、 センサー自体が、 フレキシブルで、 薄く極めて小さく、 コンパク トであり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が 高くなる。
さらに、 電極配線パターンの表面が絶縁樹脂によって被覆されているので、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、自動車などの躯体からの電磁波の影 響を受けないようにシールドでき、 し力 も、 アルコール濃度の正確な測定を実 施することが可能である。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣化 やガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ 迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
また、 本発明のアルコール濃度検出装置は、前記アルコール濃度検出センサ 一体が、 基板上に貼着されていることを特徴とする。
このように構成することによって、 アルコール濃度検出センサ一体が、基板 上に貼着されているので、アルコール濃度検出センサー体の装置への組み付け、 取り付けが容易になる。
また、 本発明のアルコール濃度検出装置は、 前記電極配線パターンが、'前 記基材樹脂フィルムの一方の面に積層された導電性金属箔を選択的にェッチ ングして、 所定形状の配線パターンを形成したものであることを特徴とする。 このように構成することによって、 エッチングによって、 非常に電極間の距 離が小さい、 例えば、 5 !〜 5 0 μ m程度の範囲の電極配線パターンを得る ことができるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
しかも、 センサー自体が薄く極めて小さく、 コンパク トになり、 どこにでも 設置でき設計上の自由度が高くなる。
また、本発明のアルコール濃度検出装置は、 アルコール濃度検出センサーの 電極間に被検査液体を導入することによって、電極間での被検查液体の比誘電 率の変化を発振周波数で計測することによって、被検査液体中のアルコール濃 度を検出するアルコール濃度検出装置であって、
前記アルコール濃度検出センサーが、基板と、該基板上に形成した電極配線 パターンと、該電極配線パターンの表面を被覆した絶縁被覆とを備えることを 特徴とする。
このように構成することによって、基板上に形成した電極配線パターンを用 いることによって、 電極間の距離を小さくとれるので、後述する数式 2から明 らかなように、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
しかも、 アルコール濃度検出センサーが、 基板と、 該基板上に形成した電極 配線パターンと、該電極配線パターンの表面を被覆した絶縁被覆とから構成さ れているので、 センサー自体が薄く極めて小さく、 コンパクトであり、 どこに でも設置でき設計上の自由度が高くなる。
さらに、 電極配線パターンの表面が絶縁被覆によって被覆されているので、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体からの電磁波の 影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃度の正確な測定 を実施することが可能である。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣化 ゃガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ 迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
しかも、 基板を備えているので、 アルコール濃度検出センサーの装置への組 み付け、 取り付けが容易になる。
また、 本発明のアルコール濃度検出装置は、 前記電極配線パターンが、 前記 基板の一方の面にスパッタリングで形成された導電性金属薄膜を選択的にェ ツチングして、所定形状の配線パターンを形成したものであることを特徴とす る。
このように構成することによって、 スパッタリングによって、非常に電極間 の距離が小さい、 例えば、 5 μ π!〜 5 0 m程度の範囲の電極間距離で、 その 厚さもスパッタリングにより 0 . 1〜5 μ mの厚さの電極配線パターンを得る ことができるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
し力 も、 センサー自体が薄く極めて小さく、 コンパク トになり、 どこにでも 設置でき設計上の自由度が高くなる。
また、 本発明のアルコール濃度検出装置は、 前記絶縁被覆が、 化学気相蒸着 法 (CVD) で形成した絶縁被覆であることを特徴とする。
このように構成することによって、 化学気相蒸着法 (CVD) で、 例えば、 S i 02、 A 1 2O3などの、 ガソリン、 アルコールなどの被検査液体に影響されな い極めて緻密で薄い絶縁被覆を得ることができ、センサー自体が薄く極めて小 さく、 コンパク トにすることができる。 また、 本発明のアルコール濃度検出装置は、 前記電極配線パターンが、 櫛 歯状の複数の正電極と負電極とが、 交互に入り組んだ形状であることを特徴 とする。
このように構成することによって、櫛歯状の複数の正電極と負電極とが、 交 互に入り組んだ形状であるので、 非常に電極間の距離が小さい複数の電極を、 全体としてコンパク 卜に配設することができる。
従って、 エッチング、 スパッタリングによって、 非常に電極間の距離が小さ レ、、 例えば、 それぞれ、 5 !〜 5 0 m程度の範囲の電極配線パターンを得 ることができるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
しかも、 センサー自体が、 さらに、 薄く極めて小さく、 コンパク トになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高くなる。
また、本発明のアルコール濃度検出方法は、 前述のいずれかに記載のアルコ ール濃度検出装置を用いて被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコ —ル濃度検出方法であって、
アルコール濃度検出センサーの電極間に被検査液体を導入することによつ て、電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計測することによ つて、 被検査液体中のアルコール濃度を検出することを特徴とする。
このように構成することによって、基材樹脂フィルムまたは基板上に形成し た電極配線パターンを用いることによって、電極間の距離を小さくとれるので、 後述する数式 2から明らかなように、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良 好となる。
しかも、アルコール濃度検出センサー力 S、センサー自体が薄く極めて小さく、 コンパク トであり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高くなる。
さらに、電極配線パターンの表面が絶縁樹脂または絶縁被覆によって被覆さ れているので、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体 からの電磁波の影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃 度の正確な測定を実施することが可能である。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣化 やガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ 迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
また、 本発明のアルコール濃度検出方法は、 前記被検査液体が、 アルコール を含んだガソリンであることを特徴とする。
このように構成することによって、ガソリン中のアルコール濃度を正確にか つ迅速に検出することができ、 アンチノック剤として、 アルコール、 例えば、 エタノールの添加量に相当するガソリンを余分に添加することによって、 トル クを一定になるように制御することが可能となる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 アルコール濃度 検出センサーの製造方法であって、
基材樹脂フィルムの一方の面に導電性金属箔を貼着する導電性金属箔貼着 工程と、
前記導電性金属箔の上面にフォトレジストを全面に塗布するフォトレジス ト塗布工程と、
前記フォトレジス トをフォ トレジス トマスクを使用して所望の電極配線パ ターン形状に露光するフォ卜レジスト露光工程と、
前記露光されたフォ トレジス ト部分を現像液によって溶解除去するフォ ト レジスト溶解除去工程と、
前記フォトレジストで覆われていない導電性金属箔部分を、エッチング液で エツチング処理して除去するエツチング処理工程と、 前記フォ トレジス トを溶解除去するフォ トレジス ト溶解除去工程と、 前記フォトレジス卜が除去された表面に、 絶縁樹脂を塗設してアルコール 濃度検出センサ一体を得る絶縁樹脂塗設工程と、
を含むことを特徴とする。
このように構成することによって、 非常に電極間の距離が小さい、 例えば、 5 !〜 5 0 / m程度の範囲の電極配線パターンを得ることができるので、 静 電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となり、 しかも、 センサー自体が薄く 極めて小さく、 コンパクトになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高い アルコール濃度検出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 前記絶縁樹脂塗 設工程で得られたアルコール濃度検出センサー体を、基板上に貼着する基板貼 着工程を含むことを特徴とする。
このように構成することによって、 アルコール濃度検出センサー体力 基板 上に貼着されているので、アルコール濃度検出センサー体の装置への組み付け、 取り付けが容易なアルコール濃度検出センサ一を簡単かつ大量に供給するこ とができる。
また、 本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 前記基材樹脂フ イルムが、 ポリイミ ド樹脂フィルムであることを特徴とする。
このように構成することによって、 フレキシブルで、薄く小さいポリイミ ド 樹脂フィルム上に電極配線パターンを形成することができ、センサー自体が薄 く極めて小さく、 コンパクトになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が髙 いアルコール濃度検出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 前記導電性金属 箔が、 銅箔であることを特徴とする。 このように構成することによって、 銅箔によって電極配線パターンを形成 することができるので、 導電性が良好で、 極めて正確で迅速にアルコールの 濃度を検出することが可能なアルコール濃度検出センサーを簡単かつ大量に 供給することができる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、前記絶縁樹脂が、 ウレタン樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 エポキシ系樹脂から選択した 1種もしくはそ れ以上の絶縁樹脂からなることを特徴とする。
このような樹脂を絶縁樹脂として使用することによって、電極配線パターン の表面に絶縁樹脂を容易に塗設することができる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 アルコール濃度 検出センサーの製造方法であって、
基板の一方の面にスパッタリングで導電性金属薄膜を形成する導電性金属 薄膜形成工程と、
前記導電性金属薄膜の上面にフォ トレジストを全面に塗布するフォトレジ スト塗布工程と、
前記フォ トレジス トをフォ トレジス トマスクを使用して所望の電極配線パ ターン形状に露光するフォ トレジスト露光工程と、
前記露光されたフォトレジスト部分を現像液によって溶解除去するフォト レジスト溶解除去工程と、
前記フォトレジストで覆われていない導電性金属薄膜部分を、 ドライエッチ ング処理して除去するエツチング処理工程と、
前記フォトレジストを溶解除去するフォトレジスト溶解除去工程と、 前記フォトレジストが除去された電極配線パターン表面に、化学気相蒸着法 (CVD) で絶縁被覆を形成する絶縁被覆形成設工程と、 を含むことを特徴とする。
このように構成することによって、非常に電極間の距離が小さレ、、例えば、 5 m〜5 0 m程度の範囲の電極間距離で、 その厚さもスパッタリングによ り 0 . 1〜5 μ mの厚さの電極配線パターンを得ることができるので、 静電容 量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となり、 しかも、 センサー自体が薄く極め て小さく、 コンパク トになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高いアル コール濃度検出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
また、 本発明のアルコール濃度検出センサ一の製造方法は、 前記基板が、 セ ラミックス、 ガラス、樹脂基板から選択した 1種もしくはそれ以上の基板から なることを特徴とする。
このように構成することによって、このような材質の基板上にスパッタリン グによって、電極配線パターンを構成する導電性金属薄膜を形成することが容 易となり、 しかも、 このような材質からなる基板を備えているので、 アルコー ル濃度検出センサ一の装置への組み付け、取り付けが容易なアルコール濃度検 出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
また、本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、前記導電性金属 薄膜が、 白金、 ニッケル、 銅、 チタンから選択した 1種もしくはそれ以上の導 電性金属薄膜からなることを特徴とする。
このように構成することによって、基板上にスパッタリングによって、 電極 配線パターンを構成する導電性金属薄膜を形成することが容易となる。
また、 本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 絶縁被覆が、 S i 02、 A 1 203などから選択した 1種もしくはそれ以上の緻密な絶縁被覆から なることを特徴とする。
このように構成することによって、電極配線パターン表面に、化学気相蒸着 法 (CVD) で絶縁被覆を形成することが容易となる。
また、 本発明のアルコール濃度検出センサーの製造方法は、 前記電極配線 パターンが、櫛歯状の複数の正電極と負電極とが、 交互に入り組んだ形状であ ることを特徴とする。
このように構成することによって、櫛歯状の複数の正電極と負電極とが、 交 互に入り組んだ形状であるので、 非常に電極間の距離が小さレ、複数の電極を、 全体としてコンパク 卜に配設され、センサ一自体が薄く極めて小さく、 コンパ ク トになり、どこにでも設置でき設計上の自由度が高いアルコール濃度検出セ ンサーを簡単かつ大量に供給することができる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明のアルコール濃度検出装置の実施例の概略上面図である。 図 2は、 図 1の A— A線での断面図である。
図 3は、 図 1の右側面図である。
図 4は、 図 1の左側面図である。
図 5は、 アルコールの濃度と静電容量の関係を示すグラフである。
図 6は、 本発明のアルコール濃度検出装置の概略回路構成図である。
図 7は、 本発明のアルコール濃度検出装置で印加される方形波電圧の概略 図である。
図 8は、 アルコール濃度と発振周波数との関係を示すグラフである。
図 9は、 本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサー の実施例の概略斜視図である。
図 1 0は、 図 9の電極配線パターンを示す概略上面図である。 図 1 1は、 図 1 0の B部拡大図である。
図 1 2は、 図 9の C— C線での部分拡大断面図である。
図 1 3は、 本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサ 一の製造方法を示す概略図である。
図 1 4は、 本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサ 一の別の実施例の概略斜視図である。
図 1 5は、 図 1 4の電極配線パターンを示す概略上面図である。
図 1 6は、 図 1 5の B部拡大図である。
図 1 7は、 図 1 4の C— C線での部分拡大断面図である。
図 1 8は、 本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサ 一の製造方法を示す概略図である。
図 1 9は、 従来の光学式アルコール濃度測定装置の概略図である。
図 2 0は、 従来の静電容量式アルコール濃度センサーの断面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。 図 1は、 本発明のアルコール濃度検出装置の実施例の概略上面図、 図 2は、 図 1の A— A線での断面図、 図 3は、 図 1の図 1の右側面図、 図 4は、 図 1の左 側面図である。
図 1〜図 4に示したように、本発明のアルコール濃度検出装置 1 0は、 アル コール濃度検出装置本体 1 2と、アルコール濃度検出装置本体 1 2の内部に形 成された第 1の流路 1 4と、 第 2の流路 1 6とを備えている。
図 1の矢印で示したように、 被検査液体流入口 1 8から第 1の流路 1 4に流 入した被検査液体が、 アルコール分検出室 5 6を通過するようになっている c 一方、.被検査液体流入口 1 8を介して第 1の流路 1 4に流入した被検査液 体は、 その後、 アルコール分検出室 5 6にて一時滞留した状態で、 アルコール 濃度検出センサー 5 8によって、被検查液体にアルコールが含まれる場合には、 アルコール分の濃度が検出された後、アルコール分検出室 5 6から第 2の流路 1 6の被検査液体排出口 5 4を介して排出されるようになつている。
このアルコール濃度検出センサー 5 8では、 下記数式 2に基づいて、被検査 液体中に含まれるアルコールの比誘電率と被検査液体の比誘電率の相違によ つて、 静電容量の相違を利用するものである。
Cs= f o (S/D) ( ε ra ( α /100) + ί rb ( 1 - α /100) ) ……数式 2 ここで、 Sは、 電極の対向面積、 Dは、 電極間距離、 ί。は、 真空の比誘電率 (8. 854E-12 F/m) 、 ε raは、 アルコールの比誘電率、 f rbは、 被検査液体の 比誘電率、 αは、 アルコール濃度 (%) である。
すなわち、図 5のアルコールの濃度と静電容量の関係を示すグラフに示され ているように、 アルコールの濃度と静電容量とは、 相関関係があり、 これを禾 IJ 用して、 アルコールの濃度を検出するように構成されている。
なお、 図 5では、 アルコールとしてエタノールを、 被検査液体としてガソリ ンを用いた実施例を示している。
また、このアルコール濃度検出センサー 5 8を用いた本発明のアルコール濃 度検出装置 1 0では、図 6の概略回路構成図に示したような構成の検出制御部 7 6を備えている。
図 6に示したように、検出制御部 7 6は、 アルコール濃度検出センサ一 5 8 の一方の電極が、接地 G1されるとともに、 アルコール濃度検出センサー 5 8の 他方の電極が、 分岐して、 増幅器 (operational amplifier) 7 8、 8 0のプ ラス入力、 マイナス入力に接続されている。
また、 電源 8 2のマイナス 8 2 aに抵抗 R1〜R3が接続されるとともに、 R1 と R2との間に、 増幅器 7 8のマイナス入力が接続され、 R2と R3との間に、 増幅 器 8 0のプラス入力が接続され、 R3の端部が設置 G2されている。
これらの増幅器 7 8、 8 0の出力がそれぞれ、 フリップフロップ回路 (fl i p-flop circuit) 8 4の S、 R入力にそれぞれ接続されている。 このフリ ップフ 口ップ回路 8 4の出力が、コンピュータ 8 6の周波数カウンターに入力されて いる。
また、 アルコール濃度検出センサー 5 8の一方の電極の配線が分岐して、 抵 抗 RA、 RBを介して、 電源 8 2のプラス 8 2 bに接続されている。 この抵抗 RA、 RBとの間にトランジスタ 8 8が接続されており、 このトランジスタの出力が、 このフリ ップフロップ回路 8 4の出力とコンピュータ 8 6の間に接続されて いる。 なお、 G 3は、 トランジスタ 8 8の接地である。
このように構成される検出制御部 7 6では、 図 6の 9 0において、 図 6およ び図 7に示したような方形波電圧が印加される。
これにより、 下記の数式 3に示されているように、発振周波数 f と静電容量 C sとの関係が得られる。
- = / = , ^ 、丄 )……数式 3
T (RA + 2RB) Cs ' なお、 この場合、 デューティー比である R AZ (R A + 2 R B ) を適切に決 めることによって、 振幅 Tを決めることができる。 この実施例では、 デュ一テ ィー比として、 1 . 4 4を用いた。
このような関係から、 図 5のグラフに基づいて、 相関関係をとると、 図 8の アルコール濃度と発振周波数との関係を示すグラフに示したように、アルコー ル濃度と発振周波数との間には相関関係があることがわかり、 これによりァ ルコール濃度を検出することが可能である。
このような図 5、 図 8のデーターを予め、 コンピュータの記憶部に記憶させ ておき、検出制御部 7 6で得られたデーターと比較することによって、 アルコ ール濃度を検出することができる。
ところで、 数式 2から明らかなように、 測定結果を良好にするために、 静電 容量 Csを大きくするためには、 電極間の距離 Dを小さくするのが良いことがわ かる。
このため、本発明のアルコール濃度検出装置 1 0では、 アルコール濃度検出 センサー 5 8を、 下記のように構成している。
すなわち、 図 9は、本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出 センサー 5 8の実施例の概略斜視図、 図 1 0は、 図 9の電極配線パターンを示 す概略上面図、 図 1 1は、 図 1 0の B部拡大図、 図 1 2は、 図 9の C— C線で の部分拡大断面図である。
図 9〜図 1 2に示したように、 アルコール濃度検出センサー 5 8は、基材樹 脂フィルム 9 2と、この基材榭脂フィルム 9 2上に形成した電極配線パターン 9 4、 9 6と、 電極配線パターン 9 4、 9 6の表面を被覆した絶縁樹脂 9 8と からなるアルコール濃度検出センサー体 1 1を備えている。 そして、 このアル コール濃度検出センサー体 1 1が、 図示しない接着剤によって、基板 1 3に貼 着されている。
この場合、 基材樹脂フィルム 9 2としては、 柔軟性、 耐薬品性などを考慮す れば、 ポリイミ ド樹脂フィルムを用いるのが好ましい。 また、 図 1 2に示した ように、 その厚さ T 1としては、 特に限定されるものではない。
また、 プラス側の電極配線パターン 9 4と、 接地 (マイナス側) の電極配線 パターン 9 6はそれぞれ、 櫛歯状の複数の正電極 9 4 aと負電極 9 6 aとが、 交互に入り組んだ形状である。 なお、 図 9中、 9 4 b、 9 6 bは、 それぞれ 取り出し電極部を示している。
このように構成することによって、非常に電極間の距離が小さレ、複数の電極 を、 全体としてコンパク トに配設することができる。
この場合、 図 1 0に示したように、 電極の長さ L 1としては、 特に限定され るものではないが、被検査液体の静電容量を考慮すれば 1 0 0 以上が望ま しい。 この実施例では, L 1として 1 O mmの長さのものを用いた。
また、 図 1 1に示したように、正電極 9 4 aと負電極 9 6 aの幅 W 1として は、 特に限定されるものではないが、 静電容量を考慮すれば、 1〜5 0 μ ηι好 ましくは 5〜 1 5 mとするのが望ましレ、。 また、正電極 9 4 aと負電極 9 6 aの間の幅 W 2としては, 特に限定されるものではないが、静電容量を考慮す れば, 1〜5 0 / m好ましくは 5〜 1 5 μ mとするのが望ましい。 この実施例 では、 = 3 0 / 3 0 μ mのものを用いた。
さらに、櫛歯状の正電極 9 4 aと負電極 9 6 aの数は、 特に限定されるもの ではないが、 静電容量を考慮すれば、 1本以上、 好ましくは本数の多い方が望 ましい。 この実施例では、 6 4対 (合計 1 2 8本) の櫛歯状の電極のものを用 いた。
また、 図 1 2に示したように、 電極配線パターン 9 4、 9 6の厚さ T 2とし ては、 特に限定されるものではないが、 静電容量を考慮すれば、 1〜 5 0 m 好ましくは 5〜 1 5 /i mとするのが望ましい。 この実施例では、 T 2が 1 0 mのものを用いた。
この場合、 後述するように、 電極配線パターン 9 4、 9 6は、 基材樹脂フィ ルム 9 2の一方の面に積層された導電性金属箔を選択的にェツチングして、所 定形状の配線パタ一ンを形成したものである。
このような導電性金属箔ととしては、 特に限定されるものではないが、 銅 箔であるのが好ましく、 これにより、 導電性が良好で、 極めて正確で迅速にァ ルコールの濃度を検出することが可能となる。
さらに、 絶縁樹脂 9 8としては、 ウレタン樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 エポキシ 系樹脂から選択した 1種もしくはそれ以上の絶縁樹脂からなるのが好ましレ、。 このような樹脂を絶縁樹脂 9 8として使用することによって、電極配線パタ —ン 9 4、 9 6の表面に絶縁樹脂を容易に塗設することができる。
また、 図 1 2に示したように、 絶縁樹脂 9 8の厚さ T 3としては、 特に限定 されるものではないが、絶縁樹脂自体の静電容量がセンシングに影響しないこ とを考慮すれば、 絶縁性、 強度を維持しつつより薄いことが望ましい。 この実 施例では、 T 3が 1 8 /z mのものを用いた。
さらに、 基板 1 3としては、 特に材質は限定されるものではないが、 比誘電 率を考慮すれば、 ガラス基板、 セラミックス基板、 樹脂基板などが採用可能で ある。 その厚さとしては、 特に限定されるものではないが、 絶縁性、 強度など を考慮すれば、 1 0 0〜; Ι Ο Ο Ο μ πι、好ましくは 2 5 0〜6 0 0 μ πιとする のが望ましい。 この実施例では、 厚さが 3 6 0 mのものを用いた。
このように構成することによって、基材樹脂フィルム 9 2上に形成した電極 配線パターン 9 4、 9 6を用いることによって、 電極間の距離を小さくとれる ので、 上記数式 2から明らかなように、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が 良好となる。
しかも、 アルコール濃度検出センサ一 5 8が、 基材樹脂フィルム 9 2と、 基 材樹脂フィルム 9 2上に形成した電極配線パターン 9 4、 9 6と、電極配線パ ターン 9 4、 9 6の表面を被覆した絶縁樹脂 9 8とから構成されているので、 センサー自体が、 フレキシブルで、 薄く極めて小さく、 コンパク トであり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高くなる。
さらに、 電極配線パターン 9 4、 9 6の表面が絶縁樹脂 9 8によって被覆さ れているので、電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体か らの電磁波の影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃度の 正確な測定を実施することが可能である。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣化 ゃガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ 迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
このように構成される本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度 検出センサーの製造方法について、 図 1 3に基づいて説明する。
先ず、 図 1 3 (A) に示したように、 基材樹脂フィルム 9 2の一方の面に導 電性金属箔 1 5を、 図示しない接着剤を用いて圧着により貼着する (導電性金 属箔貼着工程) 。
そして、 図 1 3 ( B ) に示したように、 この導電性金属箔 1 5の上面にフォ トレジスト 1 7を、 例えば、 スピンコータ一 (3 0 0 0 r p m) を用いて、 全 面に塗布する (フォ トレジスト塗布工程) 。
次に、 図 1 3 ( C ) に示したように、 フォ トレジス ト 1 7を所定の配線パタ —ンに応じた形状のフォトレジストマスク 1 9を使用して所望の電極配線パ ターン形状に、例えば、紫外線によって露光する(フォ トレジス 卜露光工程)。 そして、 図 1 3 (D ) に示したように、 露光されたフォトレジスト部分 1 7 aを現像液によって溶解除去する (フォトレジスト溶解除去工程) 。
次に、 図 1 3 ( E ) に示したように、 フォトレジスト 1 7 bで覆われていな い導電性金属箔部分 1 5 aを、酸、 アル力リなどのエッチング液でエッチング 処理して除去して、 所定の配線パターン形状 1 5 bにする (エッチング処理 工程) 。
そして、 図 1 3 ( F ) に示したように、 アセトンなどの溶解除去液で、 フォ トレジスト 1 7 bを溶解除去する (フォ トレジスト溶解除去工程) 。
次に、 図 1 3 ( G ) に示したように、 フォ トレジス トが除去された表面に、 例えば、 スクリーン印刷によって、絶縁樹脂 9 8を塗設してアルコール濃度検 出センサー体 1 1を得る (絶縁樹脂塗設工程) 。
最後に、 図 1 3 (H) および図 1 2に示したように、 絶縁樹脂塗設工程で得 られたアルコール濃度検出センサー体 1 1を、 基板 1 3上に貼着する (基板貼 着工程) 。
このような本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサ 一 5 8の製造方法によれば、 非常に電極間の距離が小さい、 例えば、 5 μ η!〜 5 O / m程度の範囲の電極配線パターンを得ることができるので、 静電容量 Cs を大きくでき、 測定結果が良好となり、 し力 も、 センサー自体が薄く極めて小 さく、 コンパク トになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高いアルコー ル濃度検出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
図 1 4は、本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度検出センサー 5 8の別の実施例の概略斜視図、図 1 5は、 図 1 4の電極配線パターンを示す 概略上面図、 図 1 6は、 図 1 5の B部拡大図、 図 1 7は、 図 1 4の C一 C線で の部分拡大断面図である。
この実施例のアルコール濃度検出センサー 5 8では、基本的には、 図 9〜図 1 2に示した実施例のアルコール濃度検出センサ一 5 8と同様な構成である ので、 同様な構成部材には、 ダッシュを付した参照番号で示し、 その詳細な説 明を省略する。 この実施例のアルコール濃度検出センサ一 5 8では、 基板 9 2 ' と、 この 基板 9 2 ' 上に形成した電極配線パターン 94 ' 、 9 6 ' と、 電極配線バタ ーン 94 ' 、 96 ' の表面を被覆した絶縁被覆 98 ' とを備えている。
この場合、 電極配線パターン 94 ' 、 9 6 ' は、 基板 9 2 ' の一方の面にス パッタリングで形成された導電性金属薄膜を選択的にエッチングして、所定形 状の配線パターンを形成したものである。
このような導電性金属薄膜としては、特に限定されるものではないが、 ニッ ケル、銅、白金などを用いることでき、好適には、耐酸化性などを考慮すれば、 白金とするのが望ましい。
また、 図 1 7に示したように、 電極配線パターン 94 ' 、 9 6' の厚さ T 2 としては、特に限定されるものではないが、 スパッタリングによって薄膜形成 時の効率を考慮すれば、 0. 1〜: I . 、 好ましくは、 0. 1〜0. 5〃 mとするのが望ましい。
さらに、 基板 92 ' としては、 特に材質は限定されるものではないが、 スパ ッタリングなどによって影響を受けることがない材質であることを考慮すれ ば、 ガラス基板、 アルミナなどのセラミックス基板、 樹脂基板などが採用可能 である。 その厚さとしては、 特に限定されるものではないが、 絶縁性、 強度な どを考慮すれば、 1 00〜 1 000 zm, 好ましくは 250〜600 /_imとす るのが望ましい。 この実施例では、 厚さが 360 μπιのものを用いた。 そのサ ィズとしては、 スパッタリング装置の大きさにもよるが、 好適には、 2インチ 平方、 4インチ平方のサイズのものを用いることができる。
また、絶縁被覆 98, としては、特に限定されるものではないが、 S i 02、 A 12O3などから選択した 1種もしくはそれ以上の緻密な絶縁被覆からなるの が好ましい。 この場合、 絶縁被覆 9 8 ' は、 化学気相蒸着法 (CVD) で形成するのが好 ましい。
このように構成することによって、 化学気相蒸着法 (CVD) で、 例えば、 S i 02、 A 1 203などの、 ガソリン、 アルコールなどの被検査液体に影響されな い極めて緻密で薄レ、絶縁被覆を得ることができ、センサー自体が薄く極めて小 さく、 コンパク トにすることができる。
また、 図 1 7に示したように、 絶縁被覆 9 8 ' の厚さ T 3としては、 特に限 定されるものではないが、絶縁性、 強度など絶縁被覆自体の静電容量がセンシ ングに影響しないことを考慮すれば, 絶縁性, 強度を維持しつつ、 より薄いこ とが望ましい。 この実施例では、 T 3が 1 μ mのものを用いた。
このように構成することによって、基板 9 2 ' 上に形成した電極配線パター ン 9 4 ' 、 9 6 ' を用いることによって、 電極間の距離を小さくとれるので、 数式 2から明らかなように、静電容量 Csを大きくでき、測定結果が良好となる。
しかも、 アルコール濃度検出センサーが、 基板 9 2 ' と、 基板 9 2 ' 上に形 成した電極配線パターン 9 4, 、 9 6 ' と、 電極配線パターン 9 4 ' 、 9 6 ' の表面を被覆した絶縁被覆 9 8 ' とから構成されているので、 センサー自体が 薄く極めて小さく、 コンパク トであり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が 高くなる。
さらに、電極配線パターンの表面が絶縁被覆 9 8 ' によって被覆されている ので、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体からの電磁 波の影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃度の正確な測 定を実施することが可能である。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣化 やガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ 迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
しかも、 基板 92' を備えているので、 アルコール濃度検出センサ一の装 置への組み付け、 取り付けが容易になる。
さらに、 スパッタリングによって、 非常に電極間の距離が小さい、 例えば、 5 m〜50 μ m程度の範囲の電極間距離で、 その厚さもスパッタリングによ り 0. 1〜5 Ai mの厚さの電極配線パターンを得ることができるので、静電容 量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
このように構成される本発明のアルコール濃度検出装置のアルコール濃度 検出センサーの製造方法について、 図 18に基づいて説明する。
先ず、 図 1 8 (A) に示したように、 基板 92 ' の一方の面にスパッタリン グで導電性金属薄膜 1 5' を形成する (導電性金属薄膜形成工程) 。
そして、 図 1 8 (B) に示したように、 この導電性金属薄膜 1 5, の上面に フォトレジスト 1 7を、例えば、スピンコーター(3000 r pm)を用いて、 全面に塗布する (フォ トレジスト塗布工程) 。
次に、 図 18 (C) に示したように、 フォトレジスト 1 7を所定の配線パタ ーンに応じた形状のフォトレジストマスク 1 9を使用して所望の電極配線パ ターン形状に、例えば、紫外線によって露光する(フォ卜レジスト露光工程)。 そして、 図 18 (D) に示したように、 露光されたフォトレジスト部分 1 7 aを現像液によって溶解除去する (フォ トレジス ト溶解除去工程) 。
次に、 図 18 (E) に示したように、 フォ トレジスト 1 7 bで覆われていな い導電性金属薄膜部分 1 5 aを、 例えば、 アルゴンイオンなどを用いて、 ドラ ィエッチング処理して除去して、所定の配線パターン形状 1 5 bにする (エツ チング処理工程) 。
そして、 図 18 (F) に示したように、 アセトンなどの溶解除去液で、 フォ トレジス卜 1 7 bを溶解除去する (フォ 卜レジスト溶解除去工程) 。
最後に、 図 1 8 ( G ) に示したように、 フォ トレジス トが除去された表面 に、 化学気相蒸着法 (CVD) で絶縁被覆 9 8 'を形成する (絶縁被覆形成設ェ 程) 。
このように構成することによって、 非常に電極間の距離が小さい、 例えば、 5 μ η!〜 5 0 μ ηι程度の範囲の電極間距離で、 その厚さもスパッタリングによ り 0 . 1〜5 μ ηιの厚さの電極配線パターンを得ることができるので、静電容 量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となり、 し力、も、 センサー自体が薄く極め て小さく、 コンパク トになり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高いアル コール濃度検出センサーを簡単かつ大量に供給することができる。
以上、 本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるこ とはなく、 例えば、 上記実施例では、 ガソリン中のアルコール濃度を検出する 場合について説明したが、その他の被検査液体中のアルコールの濃度を検出す る場合にも適用できるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可 能である。
(発明の効果)
本発明によれば、 基材樹脂フィルム上に形成した電極配線パターンを用いる ことによって、 電極間の距離を小さくとれるので、 数式 2から明らかなよう に、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
しかも、 アルコール濃度検出センサーが、 基材樹脂フィルムと、 該基材樹 脂フィルム上に形成した電極配線パターンと、 該電極配線パタ一ンの表面を 被覆した絶縁樹脂とから構成されているので、 センサ一自体が、 フレキシブ ルで、 薄く極めて小さく、 コンパク トであり、 どこにでも設置でき設計上の 自由度が高くなる。
さらに、 電極配線パターンの表面が絶縁樹脂によって被覆されているの で、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体からの電磁 波の影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃度の正確な 測定を実施することが可能である。
また、 本発明によれば、 エッチングによって、 非常に電極間の距離が小さ レ、、例えば、 5 μ π!〜 5 0 μ m程度の範囲の電極配線パターンを得ることがで きるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
また、 本発明によれば、 基板上に形成した電極配線パターンを用いること によって、 電極間の距離を小さくとれるので、 前述した数式 2から明らかな ように、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
しかも、 アルコール濃度検出センサーが、 基板と、 該基板上に形成した電 極配線パターンと、 該電極配線パタ一ンの表面を被覆した絶縁被覆とから構 成されているので、 センサー自体が薄く極めて小さく、 コンパクトであり、 どこにでも設置でき設計上の自由度が高くなる。
さらに、電極配線パターンの表面が絶縁被覆によつて被覆されているので、 電極間の絶縁が良好で水分の影響がなく、 自動車などの躯体からの電磁波の 影響を受けないようにシールドでき、 しかも、 アルコール濃度の正確な測定 を実施することが可能である。
また、 本発明によれば、 スパッタリングによって、 非常に電極間の距離が 小さレ、、例えば、 5 /z m〜5 0 μ πι程度の範囲の電極間距離で、 その厚さもス ノ ッタリングにより 0 . 1〜5 μ πιの厚さの電極配線パターンを得ることが できるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。
また、 本発明によれば、 化学気相蒸着法 (CVD) で、 例えば、 S i O2、 A 1 23などの、 ガソリン、 アルコールなどの被検査液体に影響されない極 めて緻密で薄い絶縁被覆を得ることができ、 センサー自体が薄く極めて小 さく、 コンパク トにすることができる。
また、 電極が、 直接ガソリンなどの被検査液体と接触しないので、 経時劣 化やガソリン中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、 正確に かつ迅速にアルコール濃度の検出を行うことができる。
しかも、 基板を備えているので、 アルコール濃度検出センサーの装置への 組み付け、 取り付けが容易になる。
また、 本発明によれば、 櫛歯状の複数の正電極と負電極とが、 交互に入り 組んだ形状であるので、 非常に電極間の距離が小さい複数の電極を、 全体と してコンパク トに配設することができる。
従って、 エッチング、 スパッタリングによって、 非常に電極間の距離が小 さい、例えば、 それぞれ、 5 !〜 5 0 μ m程度の範囲の電極配線パターンを 得ることができるので、 静電容量 Csを大きくでき、 測定結果が良好となる。 また、 本発明によれば、 ガソリン中のアルコール濃度を正確にかつ迅速に 検出することができ、 アンチノック剤として、 アルコール、 例えば、 ェタノ ールの添加量に相当するガソリンを余分に添;!]口することによって、 トルクを 一定になるように制御することが可能となるなどの幾多の顕著で特有な作用 効果を奏する極めて優れた発明である。

Claims

請求の範囲
1 . アルコール濃度検出センサーの電極間に被検査液体を導入す ることによって、 電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計 測することによって、 被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコール 濃度検出装置であって、
前記アルコール濃度検出センサーが、 基材樹脂フィルムと、 該基材樹脂フ イルム上に形成した電極配線パターンと、 該電極配線パタ一ンの表面を被覆 した絶縁樹脂とを含むアルコール濃度検出センサー体を備えることを特徴と するアルコール濃度検出装置。
2 . 前記アルコール濃度検出センサー体が、 基板上に貼着されて いることを特徴とする請求項 1に記載のアルコール濃度検出装置。
3 . 前記電極配線パターンが、 前記基材樹脂フィルムの一方の面 に積層された導電性金属箔を選択的にェツチングして、 所定形状の配線パタ ーンを形成したものであることを特徴とする請求項 1から 2のいずれかに記 載のアルコール濃度検出装置。
4 . 前記電極配線パターンが、 櫛歯状の複数の正電極と負電極と 力 交互に入り組んだ形状であることを特徴とする請求項 1から 3のいずれ かに記載のアルコール濃度検出装置。
5 . アルコール濃度検出センサーの電極間に被検査液体を導入す ることによって、 電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で 計測することによって、 被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコ ール濃度検出装置であって、
前記アルコール濃度検出センサーが、 基板と、 該基板上に形成した電極配 線パターンと、 該電極配線パターンの表面を被覆した絶縁被覆とを備えるこ とを特徴とするアルコール濃度検出装置。
6 . 前記電極配線パターンが、 前記基板の一方の面にスパッタリ ングで形成された導電性金属薄膜を選択的にエッチングして、 所定形状の配 線パターンを形成したものであることを特徴とする請求項 5に記載のアルコ ール濃度検出装置。
7 . 前記絶縁被覆が、 化学気相蒸着法 (CVD) で形成した絶縁被覆 であることを特徴とする請求項 5から 6のいずれかに記載のアルコール濃度 検出装置。
8 . 前記電極配線パターンが、 櫛歯状の複数の正電極と負電極と 、 交互に入り組んだ形状であることを特徴とする請求項 5から 7のいずれ かに記載のアルコール濃度検出装置。
9 . 請求項 1から 8のいずれかに記載のアルコール濃度検出装置 を用いて被検査液体中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出方法 であって、
アルコール濃度検出センサ一の電極間に被検査液体を導入することによつ て、 電極間での被検査液体の比誘電率の変化を発振周波数で計測すること によって、 被検査液体中のアルコール濃度を検出することを特徴とするァ ルコール濃度検出方法。
1 0 . 前記被検査液体が、 アルコールを含んだガソリンであるこ とを特^;とするアルコール濃度検出方法。
1 1 . アルコール濃度検出センサーの製造方法であって、 基材樹脂フィルムの一方の面に導電性金属箔を貼着する導電性金属箔貼着 工程と、
前記導電性金属箔の上面にフォトレジストを全面に塗布するフォトレジス ト塗布工程と、
前記フォ トレジス トをフォトレジストマスクを使用して所望の電極配線パ ターン形状に露光するフォトレジスト露光工程と、
前記露光されたフォ トレジス ト部分を現像液によって溶解除去するフォ ト レジスト溶解除去工程と、
前記フォ トレジス卜で覆われていない導電性金属箔部分を、 エッチング液 でエツチング処理して除去するエツチング処理工程と、
前記フォ トレジストを溶解除去するフォ トレジス ト溶解除去工程と、 前記フォ トレジス トが除去された表面に、 絶縁樹脂を塗設してアルコール 濃度検出センサー体を得る絶縁樹脂塗設工程と、
を含むことを特徴とするアルコール濃度検出センサ一の製造方法。
1 2 . 前記絶縁樹脂塗設工程で得られたアルコール濃度検出セン サ一体を、 基板上に貼着する基板貼着工程を含むことを特徴とする請求項 1 1に記載のアルコール濃度検出センサーの製造方法。
1 3 . 前記基材樹脂フィルムが、 ポリイミ ド樹脂フィルムである ことを特徴とする請求項 1 1から 1 2のいずれかに記載のアルコール濃度検 出センサ一の製造方法。
1 4 . 前記導電性金属箔が、 銅箔であることを特徴とする請求項 1 1から 1 3のいずれかに記載のアルコール濃度検出センサーの製造方法。
1 5 . 前記絶縁樹脂が、 ウレタン樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 ェポキ シ系樹脂から選択した 1種もしくはそれ以上の絶縁樹脂からなることを特徴 とする請求項 1 1から 1 4のいずれかに記載のアルコール濃度検出センサー の製造方法。
1 6 . 前記電極配線パターンが、 櫛歯状の複数の正電極と負電極 とが、 交互に入り組んだ形状であることを特徴とする請求項 1 1から 1 5の いずれかに記載のアルコール濃度検出センサーの製造方法。
1 7 . アルコール濃度検出センサーの製造方法であって、 基板の一方の面にスパッタリングで導電性金属薄膜を形成する導電性金属 薄膜形成工程と、
前記導電性金属薄膜の上面にフォ トレジストを全面に塗布するフォトレジ スト塗布工程と、 前記フォ小レジス トをフォ トレジス トマスクを使用して所望の電極配線 パターン形状に露光するフォトレジスト露光工程と、
前記露光されたフォ トレジス ト部分を現像液によって溶解除去するフォ ト レジス ト溶解除去工程と、
前記フォ トレジス トで覆われていない導電性金属薄膜部分を、 ドライエツ チング処理して除去するエツチング処理工程と、
前記フォ トレジストを溶解除去するフォ トレジスト溶解除去工程と、 前記フォ トレジストが除去された電極配線パターン表面に、 化学気相蒸着 法 (CVD) で絶縁被覆を形成する絶縁被覆形成設工程と、
を含むことを特徴とするアルコール濃度検出センサーの製造方法。
1 8 . 前記基板が、 セラミックス、 ガラス、 樹脂基板から選択し た 1種もしくはそれ以上の基板からなることを特徴とする請求項 1 7に記載 のアルコール濃度検出センサーの製造方法。
1 9 . 前記導電性金属薄膜が、 白金、 ニッケル、 銅、 チタンから 選択した 1種もしくはそれ以上の導電性金属薄膜からなることを特徴とする 請求項 1 7から 1 8のいずれかに記載のアルコール濃度検出センサーの製造 方法。
2 0 . 前記絶縁被覆が、 S i O2、 A 1 2O3などから選択した 1種 もしくはそれ以上の緻密な絶縁被覆からなることを特徴とする請求項 1 7か ら 1 9のいずれかに記載のアルコール濃度検出センサーの製造方法。
2 1 . 前記電極配線パターンが、 櫛歯状の複数の正電極と負電 極とが、 交互に入り組んだ形状であることを特徴とする請求項 1 7カゝら 2 のいずれかに記載のアルコール濃度検出センサ一の製造方法。
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