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容量型ガスセンサ

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
登録番号 特許第6583858号
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)
登録日 令和元年9月13日(2019.9.13)
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
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、前記第1の電極層対向して前記感応膜の表面に設けられた第2の電極層とを備え、第2の電極層が、ナノカーボン材と樹脂との複合材料からなる容量型ガスセンサであって、
前記基板として、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が用いられ、
前記感応膜が感光性樹脂からなるとともに、前記シリコン基板の表面を被覆するSiO2膜の上に形成され、
前記第2の電極層が、前記感応膜に用いられている樹脂と同一の樹脂と前記ナノカーボン材とからなる複合電極として形成され、前記ナノカーボン材が互いに絡み合った網目状に形成されることにより導電性と通気性を備え、かつ、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容量型ガスセンサ。

【請求項2】
前記感応膜として、前記感光性樹脂にかえてフッ素化ポリイミドが用いられていることを特徴とする請求項記載の容量型ガスセンサ。

【請求項3】
前記ナノカーボン材として、SWCNT、MWCNT、DWCNT、グラフェンから選ばれる一種、もしくは複数種が用いられてい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】
前記第2の電極層が、前記感応膜の厚さの数倍程度の厚さに設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の容量型ガスセンサ。

【請求項5】
前記感応膜の厚さが0.4~1.5μm、前記第2の電極層の厚さが0.75~13μmであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の容量型ガスセンサ。
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 登録
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