二氧化碳传感器制造技术

本发明专利技术提供一种充分抑制了由湿度引起的输出变动的二氧化碳传感器。本发明专利技术的二氧化碳传感器具有：包含固体电解质的基板；在基板的一个主面上设置的检测极；在相同的主面上设置的参照极；在基板的整个表面的至少一部分上设置的，包含含有硼、磷、锌或钛的玻璃的玻璃层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二氧化碳传感器。
技术介绍
二氧化碳传感器一般在基板上具有检测极和参照极。这里，基板由固体电解质构成。检测极包括作为气体检测材料的由金属化合物形成的检测层和作为集电体的金属层。参照极包括作为集电体的金属层。然后，各个金属层以连接于固体电解质的形式设置。这种二氧化碳传感器中，检测层与二氧化碳接触时，检测层的金属化合物与二氧化碳发生化学平衡反应，在基板上的检测极与参照极之间产生导电离子的浓度差。通过检测基于这种浓度差的电动势的变化，测定二氧化碳的浓度。如上所述的二氧化碳传感器包括，检测极和参照极被设置在基板的同一主面上的非分离型，以及检测极与参照极被设置在不同主面上的分离型。最近，非分离型二氧化碳传感器由于生产性好因而成为主流。即，非分离型二氧化碳传感器具有的优点是，可以同时制作作为检测极的集电体的金属层和作为参照极的金属层，以及不需要翻转基板，从而可以简化其制造工序。这样的非分离型二氧化碳传感器追求的不只是生产性，还追求可以准确地测定二氧化碳浓度。具体来说，希望二氧化碳传感器的电动势尽量不受到二氧化碳浓度以外的环境条件的影响。日本特表平10-503022号公报中公开了以稳定传感器的输出作为目的而提出的二氧化碳传感器。该二氧化碳传感器中，由含锆石(Zircon)和铅的高熔点玻璃等的原材料膜气密性地密封了参照极。但是，在上述公报的二氧化碳传感器中，难以充分抑制由湿度引起的传感器的电动势的变动。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供充分抑制了由湿度引起的输出的变动的二氧化碳传感器。本专利技术的二氧化碳传感器包括含有固体电解质的基板、在基板的一个主面上设置的检测极、在基板的该主面上设置的参照极、在基板的整个表面的至少一部分上设置的包含含硼、磷、锌或钛的玻璃的玻璃层。由于含有上述玻璃的玻璃层被设置在基板的整个表面的至少一部分上，因此可以充分抑制二氧化碳传感器的由湿度引起的输出的变动，能够准确测定二氧化碳浓度。虽然还未必明确本专利技术的二氧化碳传感器具有这样的效果的原因，但本专利技术者们作了如下推测。即，认为包含含上述元素的玻璃的玻璃层，具有细密的结构密封性好，由于这样的玻璃层存在于基板的整个表面的至少一部分上，所以能够对由含有固体电解质的基板的湿度引起输出变动的部分充分抑制湿度的影响。此外，本专利技术的二氧化碳传感器中，上述玻璃中含有的碱金属的含有比例，换算成氧化物，优选为15.5质量％以下。这里，碱金属是指Li、Na、K的碱金属元素。根据这样的二氧化碳传感器，可以进一步降低由湿度引起的输出变动，同时可以进一步提高灵敏度，可以更准确地测定二氧化碳的浓度。并且，本专利技术的二氧化碳传感器中，优选上述玻璃层覆盖上述参照极。通过用上述玻璃层覆盖参照极，可以进一步降低由湿度引起的输出的变动，可以更准确地测定二氧化碳浓度。此外，本专利技术的二氧化碳传感器中，优选上述玻璃层覆盖基板的整个表面中的至少检测极与参照极之间的区域。通过用玻璃层覆盖基板的该区域，可以进一步降低由湿度引起的输出的变动，可以更准确地测定二氧化碳浓度。根据本专利技术可以提供充分抑制了由湿度引起的输出的变动的二氧化碳传感器。附图说明图1是表示本专利技术的二氧化碳传感器的第1实施方式的截面示意图。图2是表示本专利技术的二氧化碳传感器的第2实施方式的俯视图。图3是图2的二氧化碳传感器沿III-III线的截面图。图4是表示本专利技术的二氧化碳传感器的第3实施方式的截面示意图。图5是表示本专利技术的二氧化碳传感器的第4实施方式的截面示意图。图6是表示在各个实施例中形成的玻璃层的组成的表。图7是表示各个实施例和比较例的灵敏度和湿度依赖性的表。符号说明1，2，3，4二氧化碳传感器；10基板；12第1主面；14第2主面；16侧面18，19接合面；20检测极；21金属层；22检测层；30参照极；40玻璃层。具体实施例方式以下参照附图详细说明本专利技术的优选实施方式。并且，在图的说明中，对于相同或相当的部分，使用相同的符号，省略重复说明。此外，各图的尺寸比例未必与实际的尺寸比例一致。图1是表示本专利技术的二氧化碳传感器的第1实施方式的截面示意图。在图1中所示的二氧化碳传感器1，具备含有固体电解质而构成的基板10。基板10具有第1主面12、第2主面14、以及连接该第1主面12和第2主面14的侧面16。并且，在该基板10的第1主面12上，在接合部分19上设有检测极20，在接合部分18上设有参照极30。并且，在参照极30上、以及位于参照极30的周围的基板10的表面上，设有玻璃层40。检测极20包括，连接于基板10的作为集电体的金属层21，和连接于金属层21并以覆盖金属层21的方式设置的检测层22。在基板10上还设有，重叠地形成并电连接于检测极20的金属层21的电极垫片(未图示)，和重叠地形成并电连接于参照极30的电极垫片(未图示)。并且，各个电极垫片分别连接有外部的电位差计(未图示)的一对导线。玻璃层40由含有硼、磷、锌或钛的玻璃制成。通过由上述玻璃制成的玻璃层40覆盖参照极，可充分抑制由湿度引起的输出变动，其结果，可以使用二氧化碳传感器1准确测定二氧化碳浓度。虽然还未必明确本专利技术的二氧化碳传感器1具有这样的效果的原因，但本专利技术者们作了如下推测。即，由含有上述元素的玻璃制成的玻璃层具有细密的结构，密封性好。被认为通过由这样的玻璃层覆盖参照极，充分抑制了相对于由湿度引起的输出变动部分的湿度的影响。作为构成基板10的固体电解质，可以举出固体状的金属离子导电体。作为金属离子导电体，可以举出碱金属离子导电体、碱土金属离子导电体等，但优选为使用钠离子导电体。作为金属离子导电体的具体例，可以举出，例如，可用Na1+xZr2SixP3-xO12(x＝0～3)所表示的NASICON、Na-β”氧化铝、Na-β氧化铝、Na-βGa2O3、Na-Fe2O3、Na3Zr2PSi2P2Oi2、Li-β氧化铝、Li14Zn(CeO4)、Li5AlO4、Li1.4Ti1.6In0.4P3O12、K-β氧化铝、K1.6Al0.8Ti7.2O16、K2MgTi7O16、CaS等。但是，构成基板10的金属离子导电体的实际组成也可以稍微偏离上述的化学计量组成。其中优NASICON，NASICON中特别优选Na3Zr2Si2PO12所表示的。基板10除了含有这样的固体电解质以外，也可以含有作为不妨碍离子导电性的增强剂，优选为约50质量％以下的，氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氧化铁(Fe2O3)等。通常，基板10的厚度为约1μm～1mm，主面的面积为约1μm2～200mm2。此外，关于主面的形状可以设定为矩形、圆形，或根据其它用途适当设定。这样的基板10，可以用固相法、溶胶凝较法、共沉淀法等通常用的方法来制作，优选用固相法制作。构成检测极20的金属层21，由所具有的导电性的程度能够起集电体功能的金属材料形成。作为形成金属层21的金属材料，可以适当地使用例如金、铂、银、铷、铑、钯、铱、镍、铜、铬及其合金等。通常，金属层21的厚度为约0.01～10μm，主面的面积为约0.1μm2～200mm2。此外，为了在检测极20内有效分散二氧化碳气体，金属层21优选为多孔质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳传感器，其特征在于，具备：含有固体电解质的基板，在所述基板的一个主面上设置的检测极，在所述基板的所述主面上设置的参照极，在所述基板的整个表面的至少一部分上设置的，包含含有硼、磷、锌或钛的玻璃的玻璃 层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小松敬，小野志津子，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]