JP6685839B2 - ガス検出装置 - Google Patents
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Description
まず、第1の実施形態に係るガス検出装置について説明する。本実施形態のガス検出装置は、水素ガス検出装置として用いられ、MEMS(micro electro-mechanical systems)技術を用いて製造される。
次に、第2の実施形態に係るガス検出装置について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、第1の実施形態で説明した事項の説明は省略する。また、本実施形態のガス検出装置も、第1の実施形態と同様、水素ガス検出装置として用いられ、MEMS技術を用いて製造される。
次に、第3の実施形態に係るガス検出装置について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、第1の実施形態で説明した事項の説明は省略する。また、本実施形態のガス検出装置も、第1の実施形態と同様、水素ガス検出装置として用いられ、MEMS技術を用いて製造される。
次に、第4の実施形態に係るガス検出装置について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と類似しているため、第1の実施形態で説明した事項の説明は省略する。また、本実施形態のガス検出装置も、第1の実施形態と同様、MEMS技術を用いて製造される。本実施形態のガス検出装置は、水素ガス、水蒸気及び揮発性有機化合物(volatile organic compound)ガス等の所定のガスの検出装置として用いることが可能である。
基板領域と、
前記基板領域上に設けられた可動膜構造であって、絶縁材料で形成された第1の膜と、所定のガスを吸収又は吸着することで変形する第2の膜と、ヒーター用の抵抗として機能する第3の膜とを含む可動膜構造と、
を備え、
前記基板領域の主面に垂直な方向から見て、前記第2の膜のパターンの少なくとも一部と前記第3の膜のパターンの少なくとも一部とは互いに重なっている
ことを特徴とするガス検出装置。
前記基板領域上に設けられ且つ可変キャパシタの一方の電極として機能する第1の導電部をさらに備え、
前記可動膜構造は、前記可変キャパシタの他方の電極として機能する部分を含む
ことを特徴とする付記1に記載のガス検出装置。
前記第3の膜は、前記可変キャパシタの他方の電極として機能する
ことを特徴とする付記2に記載のガス検出装置。
前記可動膜構造は、前記基板領域に固定された部分から前記基板領域の主面に平行な所定の方向に延伸しており、
前記第3の膜は、それぞれが前記所定の方向に平行な方向に延伸し、前記所定の方向に垂直な方向に配列され、且つシリアルに繋がった複数の線状パターン部分を含む
ことを特徴とする付記1に記載のガス検出装置。
前記第3の膜は、前記第2の膜に接触している
ことを特徴とする付記1に記載のガス検出装置。
前記所定のガスは、水素ガス、水蒸気及び揮発性有機化合物ガスから選択される
ことを特徴とする付記1に記載のガス検出装置。
基板領域と、
前記基板領域上に設けられた可動膜構造であって、絶縁材料で形成された第1の膜と、所定のガスを吸収又は吸着することで変形し且つヒーター用の抵抗として機能する第2の膜とを含む可動膜構造と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。
前記基板領域上に設けられ且つ可変キャパシタの一方の電極として機能する第1の導電部をさらに備え、
前記可動膜構造は、前記可変キャパシタの他方の電極として機能する部分を含む
ことを特徴とする付記7に記載のガス検出装置。
前記第2の膜は、前記可変キャパシタの他方の電極として機能する
ことを特徴とする付記8に記載のガス検出装置。
前記可動膜構造は、前記基板領域に固定された部分から前記基板領域の主面に平行な所定の方向に延伸しており、
前記第2の膜は、それぞれが前記所定の方向に平行な方向に延伸し、前記所定の方向に垂直な方向に配列され、且つシリアルに繋がった複数の線状パターン部分を含む
ことを特徴とする付記7に記載のガス検出装置。
前記所定のガスは、水素ガス、水蒸気及び揮発性有機化合物ガスから選択される
ことを特徴とする付記7に記載のガス検出装置。
基板領域と、
前記基板領域上に設けられ、脆性材料で形成された第1の膜と、水素吸蔵材料で形成された第2の膜とを含む可動膜構造と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。
前記水素吸蔵材料は、パラジウム(Pd)、パラジウム(Pd)を含有する合金、チタン(Ti)を含有する合金、及びランタン(La)を含有する合金から選択される
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記可動膜構造の内側にはキャビティが形成され、
前記可動膜構造及び前記基板領域の少なくとも一方は、前記キャビティに達する貫通穴を有する
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記可動膜構造は、前記第2の膜を覆い且つ前記第2の膜への水分の侵入を防止する水分侵入防止膜さらに含む
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記第2の膜を加熱する加熱部をさらに備える
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記基板領域上に設けられ且つ可変キャパシタの一方の電極として機能する第1の導電部をさらに備え、
前記可動膜構造は、前記可変キャパシタの他方の電極として機能する部分を含む
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記基板領域上に設けられ且つ可変キャパシタの一方の電極として機能する第1の導電部と、
前記可動膜構造に接続され且つ前記可変キャパシタの他方の電極として機能する第2の導電部と、
をさらに備えることを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記第2の膜は、可変抵抗として機能する
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
前記第2の膜の変形に応じて抵抗が変化するピエゾ抵抗部をさらに備える
ことを特徴とする付記12に記載のガス検出装置。
基板領域と、
前記基板領域上に設けられ、シリコン(Si)を含有する材料で形成された第1の膜と、水素吸蔵材料で形成された第2の膜とを含む可動膜構造と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。
20…可動膜構造 21…脆性材料膜(第1の膜)
22…水素吸蔵材料膜(第2の膜) 23…水分侵入防止膜
24…電極膜 26…貫通穴 27…貫通穴
30…キャビティ 31…ギャップ
41…第1の導電部 42…絶縁膜 43…層間絶縁膜
44…第2の導電部 45…支持部 46…バネ部
60…加熱部
71…第1の犠牲層 72…第2の犠牲層
81…水素吸蔵材料膜(第2の膜) 82…ピエゾ抵抗部
90…可動膜構造 91…絶縁材料膜(第1の膜)
92…ガス感応膜(第2の膜) 93…抵抗膜(第3の膜)
94…ガス感応膜(第2の膜) 95…ガス感応膜(第2の膜)
96…貫通穴 97…可動電極膜
100…可変キャパシタ 200…検出部
210…キャパシタンス検出部 220…水素濃度算出部
300…可変抵抗 400…検出部
410…抵抗検出部 420…水素濃度算出部
500…MEMS素子ユニット
610…キャパシタンス検出部 620…ガス濃度算出部
700…電圧源
Claims (2)
- 基板領域と、
前記基板領域上に設けられ、可変キャパシタの一方の電極として機能する第1の導電部と、
前記基板領域上に設けられた可動膜構造であって、絶縁材料で形成された第1の膜と、所定のガスを吸収又は吸着することで変形する第2の膜と、前記第2の膜が変形することで前記第1の導電部との間の間隔が変わる前記キャパシタの他方の電極として機能し且つヒーター用の抵抗として機能する第3の膜とを含む可動膜構造と、
を備え、
前記基板領域の主面に垂直な方向から見て、前記第2の膜のパターンの少なくとも一部と前記第3の膜のパターンの少なくとも一部とは互いに重なっており、
前記可動膜構造は、前記基板領域に固定された部分から前記主面に平行な所定の方向に延伸しており、
前記垂直な方向から見て、前記可動膜構造は、第1の領域、並びに、前記第1の領域の両端に位置する第2の領域及び第3の領域を含み、
前記第2および前記第3の領域において、前記第3の膜は、それぞれが前記所定の方向に平行な方向に延伸し、前記所定の方向に垂直な方向に配列され、且つシリアルに繋がった複数の線状パターン部分を含む
ことを特徴とするガス検出装置。 - 前記第2の膜は、それぞれが前記所定の方向に平行な方向に延伸し、前記所定の方向に垂直な方向に配列され、且つシリアルに繋がった複数の線状パターン部分を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のガス検出装置。
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