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容量型ガスセンサ及びその製造方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P160012983
整理番号 N15111
掲載日 2016年5月11日
出願番号 特願2016-046713
公開番号 特開2016-170172
出願日 平成28年3月10日(2016.3.10)
公開日 平成28年9月23日(2016.9.23)
優先権データ
  • 特願2015-046831 (2015.3.10) JP
発明者
  • 伊東 栄次
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 容量型ガスセンサ及びその製造方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】 ガスの検知感度と応答特性に優れ、小型化が可能で、電子部品として容易に搭載可能な容量型ガスセンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 基板12上に、第1の電極層14と、第1の電極層14を被覆する感応膜16と、感応膜16の表面に第1の電極層14と対向して設けられた第2の電極層18とを備え、第2の電極層18が、網目状に絡み合ったナノカーボン材からなる容量型ガスセンサであって、感応膜16がポリイミド系の感光性樹脂からなる。
第2の電極層18は、感応膜16と一体的に形成されていることにより、耐候性に優れ、高感度で応答特性に優れた容量型ガスセンサとなる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


容量型の湿度センサは、水分の吸着によって誘電率が変化する感湿膜(感応膜)の静電容量を計測することにより湿度を検知するものである。容量型の湿度センサには、感湿膜上にくし歯状に電極を配置し、電極間の容量を計測する構成としたもの(引用文献1)や、感湿膜を厚さ方向に挟む電極を配置して感湿膜の容量を計測する構成としたものがある(特許文献2、3)。本発明者は、感応膜の外表面に設ける電極層をナノカーボン材により形成することにより、感応膜へのガス透過性を向上させ、1秒以下の応答特性が得られる容量型ガスセンサを提案している(特許文献4)。

産業上の利用分野


本発明は、湿度等の計測に用いられる容量型ガスセンサ及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板上に、第1の電極層と、第1の電極層を被覆する感応膜と、前記感応膜の表面に前記第1の電極層と対向して設けられた第2の電極層とを備え、前記第2の電極層が、網目状に絡み合ったナノカーボン材からなる容量型ガスセンサであって、
前記感応膜が感光性樹脂からなることを特徴とする容量型ガスセンサ。

【請求項2】
前記第2の電極層は、前記感応膜と一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の容量型ガスセンサ。

【請求項3】
前記第2の電極層は、SWCNT、MWCNT、DWCNT、グラフェンから選ばれる一種、もしくは複数種からなることを特徴とする請求項1または2記載の容量型ガスセンサ。

【請求項4】
前記基板が導電性を有するシリコン基板からなり、前記シリコン基板が前記第1の電極層を兼ねることを特徴する請求項1~3のいずれか一項記載の容量型ガスセンサ。

【請求項5】
前記シリコン基板上に配置される感応膜が、前記感光性樹脂に代えてフッ素化ポリイミドからなることを特徴とする請求項4記載の容量型ガスセンサ。

【請求項6】
基板上に、第1の電極層と、第1の電極層を被覆する感応膜と、前記感応膜の表面に前記第1の電極層と対向して設けられた第2の電極層とを備える容量型ガスセンサの製造方法であって、
前記第一の電極層が形成された基板上に感光性樹脂を供給し、露光及び現像操作により前記感光性樹脂をパターニングして感応膜を形成する工程と、
前記感応膜を形成した基板上にナノカーボン材を含む分散液を供給して第2の電極層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする容量型ガスセンサの製造方法。

【請求項7】
前記基板が前記第1の電極層を兼ねる導電性を有するシリコン基板であり、該シリコン基板上に感応膜と、感応膜の表面に設けられた第2の電極層とを備える容量型ガスセンサの製造方法であって、
前記基板上に感光性樹脂を供給し、露光及び現像操作により前記感光性樹脂をパターニングし、前記基板上に前記感応膜を形成する部位を露出させる工程と、
前記基板上で露出した部位に感応膜を充填して形成する工程と、
前記感応膜上に前記第2の電極層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする容量型ガスセンサの製造方法。

【請求項8】
前記基板が前記第1の電極層を兼ねる導電性を有するシリコン基板であり、該シリコン基板上に感応膜と、感応膜の表面に設けられた第2の電極層とを備える容量型ガスセンサの製造方法であって、
前記基板上に感光性樹脂を供給し、露光及び現像操作により前記感光性樹脂をパターニングして感応膜を形成する工程と、
前記感応膜上に前記第2の電極層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする容量型ガスセンサの製造方法。

【請求項9】
前記第2の電極層を形成する工程においては、
スタンパのスタンプ面に、ナノカーボン材を含む分散液を供給し、次いで、前記感光性樹脂の前駆体となる樹脂を供給し、
前記感応膜が形成された前記基板に、前記スタンパから前記ナノカーボン材と前記前駆体となる樹脂を含む電極材料を転写する工程を備えることを特徴とする請求項6~8のいずれか一項記載の容量型ガスセンサの製造方法。

【請求項10】
前記第2の電極層を形成する工程においては、
ディスペンサを用いて、ナノカーボン材の分散液を線描画することにより導体パターンを形成する工程を備えることを特徴とする請求項6~8のいずれか一項記載の容量型ガスセンサの製造方法。


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016046713thum.jpg
出願権利状態 公開
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