專利名稱：一氧化碳氣體傳感器的制備方法及一氧化碳氣體傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種一氧化碳氣體傳感器的制備方法及一氧化碳氣體 傳感器，尤其是指一種可于室溫下制備，且制備所得的一氧化碳氣體傳感 器可于室溫下感測并具有較佳感測選擇性的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法。
背景技術：
在現(xiàn)今的生活環(huán)境中常有一氧化碳(co)產(chǎn)生，例如車輛所排放出的尾
氣、工廠煙道所排放出的廢氣或煤炭瓦斯等均會產(chǎn)生一氧化碳。而當人體 一但吸入過量的一氧化碳時，其血液輸送氧的功能將會大幅降低，且若人 體處于一具有高濃度一氧化碳的環(huán)境時，則會使其大腦失去正常功能甚至 會導致死亡。況且，由于一氧化碳為一種無色、無味、且無刺激性的氣體， 使得人們并無法單單由其感官對此一危機產(chǎn)生任何事先預警的作用。因 此，在現(xiàn)今的環(huán)境中，感測一氧化碳氣體的感測技術越發(fā)顯出其重要性。 目前所使用的一氧化碳氣體傳感器可大略分為固態(tài)半導體式、光學 式、電化學式、和應用其它原理感測的一氧化碳氣體傳感器。其中，固態(tài) 半導體式一氧化碳氣體傳感器是以金屬氧化物半導體材料偵測一氧化碳
氣體的存在，如氧化銦(In203)、氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe304)、 或氧化鉤(W03)等等。但是，這些固態(tài)半導體式一氧化碳氣體傳感器多半 感測選擇性較差，它們對一氧化碳氣體的感測很容易受到環(huán)境中同時存在 的其它種類氣體的干擾，其它們的感測穩(wěn)定性也有極大的進步空間。況且，這些固態(tài)半導體式一氧化碳氣體傳感器般需要較高的操作溫度，如攝氏 200至400度，才能進行一氧化碳氣體的感測，且它們均需要應用到高溫工 藝才能被制備出來。因此，這些固態(tài)半導體式一氧化碳氣體傳感器的制備 及應用都受到不少限制。
圖l為是公知一氧化碳氣體傳感器l的示意圖，其包括一基板ll，其具 有一上表面lll并為一氧化鋁基板，即陶瓷基板。而在基板ll的上表面lll
的不同位置，分設有第一梳型電極121、第二梳型電極122、第一焊墊123 以及第二焊墊124，其中，第一梳型電極121與第二梳型電極122彼此交錯 但并未連接，且兩者的一端分別連接于第一焊墊123與第二焊墊124，分別 形成兩組互相獨立的電極。此外， 一氧化錫層13覆蓋第一梳型電極121與 第二梳型電極122，且氧化錫層13亦形成在介于第一梳型電極121與第二梳 型電極122之間的基板11的上表面111。
圖2A及圖2B為公知一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測 時，量測所得的阻抗測試示意圖，兩者之間的差別在于形成圖2A所應用的 公知一氧化碳氣體傳感器的氧化錫層時，電漿輔助沉積機臺(圖中未示)的 反應腔(圖中未示)內的氧氣與四甲基錫的蒸氣壓均為20 mtorr，而在形成圖 2B所應用的公知一氧化碳氣體傳感器的氧化錫層時，電漿輔助沉積機臺 (圖中未示)的反應腔(圖中未示)內的氧氣與四甲基錫的蒸氣壓則均為40 mtoiTo
從圖2A及圖2B可看出，不論哪一種公知一氧化碳氣體傳感器，當它 們被置入一檢測腔(圖中未示)內量測它們的阻抗值時(此時檢測腔腔內的 一氧化碳氣體濃度為400ppm)，量測所得的圖形均雜亂無章，完全無法應 用于對一氧化碳氣體的感測。
因此，業(yè)界需要一種可于室溫下制備，且制備所得的一氧化碳氣體傳 感器可于室溫下感測并具有較佳感測選擇性的一氧化碳氣體傳感器的制 備方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種一氧化碳氣體傳感器的制備方法及一氧 化碳氣體傳感器，以克服公知技術中存在的缺陷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一氧化碳氣體傳感器的制備方法，包 括下列步驟
提供一具有一上表面的基板；
形成二組電極于該基板上表面；
形成一個氧化錫層，且該氧化錫層覆蓋該二組電極部分與該基板上表 面部分；以及
形成一有機聚合物層于該氧化錫層表面。 所述的制備方法，其中該二組電極由網(wǎng)印方式形成。 所述的制備方法，其中該氧化錫層由電漿輔助沉積法形成。
所述的制備方法，其中該電漿輔助沉積法所應用的電漿功率介于25至 150瓦之間。
所述的制備方法，其中該電漿輔助沉積法所應用的反應氣體至少包括
氧氣及四甲基錫。
所述的制備方法，其中該電漿輔助沉積法應用低溫電漿。 所述的制備方法，其中該有機聚合物層為聚乙二醇層。 所述的制備方法，其中該聚乙二醇層由旋轉涂布法形成。 所述的制備方法，其中該旋轉涂布法所應用的轉速介于800至1500
rpm之間。
所述的制備方法，其中該旋轉涂布法是應用聚乙二醇溶液，且該聚乙 二醇溶液的濃度介于l至12w.t.c/。之間。
所述的制備方法，其中該聚乙二醇溶液的聚乙二醇的分子量介于200 至20000之間。所述的制備方法，其中該有機聚合物層為丙烯酰胺層。
所述的制備方法，其中該丙烯酰胺層由紫外(uv)光接枝聚合法形成。
所述的制備方法，其中該紫外光接枝聚合法所應用的紫外光的功率介
于900至1100瓦之間。
所述的制備方法，其中該紫外光接枝聚合法是應用丙烯酰胺溶液，且 該丙烯酰胺溶液的濃度介于8至12 w."/。之間。
本發(fā)明提供的一氧化碳氣體傳感器，包括
一具有一上表面的基板；
二組電極，位于該基板上表面；
一個氧化錫層，覆蓋該二組電極部分與該基板上表面部分；以及 一有機聚合物層，位于該氧化錫層表面。
所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該基板為氧化鋁基板或碳基板。 所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該二組電極的材質為金。 所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該二組電極為梳型電極。 所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該氧化錫層的厚度介于40至1400 nm之間。
所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該有機聚合物層為聚乙二醇層。 所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該聚乙二醇層的厚度介于1000至 1600nm之間。
所述的一氧化碳氣體傳感器，其中該有機聚合物層為丙烯酰胺層。 換言之，本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法，包括下列步驟 提供一具有一上表面的基板；形成二組電極于此基板的上表面，且此兩組 電極組成一對櫛形電極；形成一個氧化錫層，且此氧化錫層覆蓋此組電極 部分與此基板上表面部分；以及形成一有機聚合物層于此氧化錫層表面。 本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器，包括 一具有一上表面的基板；二組 電極，位于此基板的上表面，且此兩組電極組成一對櫛形電極； 一個氧化錫層，覆蓋此二組電極部分與此基板上表面部分；以及一有機聚合物層， 位于此氧化錫層表面。
因此，由于本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法是由低溫電漿輔 助沉積法形成一氧化碳氣體傳感器的氧化錫層，再由旋轉涂布法、UV光 接枝聚合法或網(wǎng)印的方式于此氧化錫層形成另一有機聚合物層，且前述的 各種工藝均可于室溫下執(zhí)行，所以本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方 法可于室溫下制備出一氧化碳氣體傳感器，且整個制備方法所使用到的各 種工藝均相當簡單，使得本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法的良率 可有效提升。此外，由本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法制備所得 的一氧化碳氣體傳感器并不需要被加熱至攝氏數(shù)百度的高溫才能進行一 氧化碳氣體的感測，其在一般室溫環(huán)境下便可感測一氧化碳氣體。況且， 由于本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法制備所得的一氧化碳氣體 傳感器對于一氧化碳氣體的感測并不會受到環(huán)境中其它種類氣體的干擾， 其具有較佳的感測選擇性。
本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法可使用任何方法形成此二 組電極(一對櫛形電極)于此基板的上表面，它們較佳由網(wǎng)印的方式形成。 本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法可使用任何方法形成此氧化錫 層，此氧化錫層較佳由電漿輔助沉積法或旋轉涂布法形成。在本發(fā)明的一 氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于形成此氧化錫層的電漿輔助沉積法
可應用任何功率的電漿，其所應用的電漿的功率較佳介于25至150瓦，最 佳為100瓦。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于形成此 氧化錫層的電漿輔助沉積法可應用任何種類的反應氣體，其所應用的反應 氣體較佳至少包括氧氣及四甲基錫。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制 備方法中，用于形成此氧化錫層的電漿輔助沉積法可應用任何種類的電 漿，其較佳應用低溫電漿。本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法可形成任何種類的有機聚合物層于此氧化錫層的表面，其較佳形成聚乙二醇層 或丙烯酰胺層于此氧化錫層表面。
本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法可使用任何方法形成此聚 乙二醇層于此氧化錫層表面，此聚乙二醇層較佳是由旋轉涂布法形成于氧 化錫層表面。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于形成此 聚乙二醇層的旋轉涂布法可應用任何范圍的轉速，其轉速較佳介于800至
1500 rpm之間，其所應用的轉速最佳為由一第一轉速1000rpm及一第二轉 速1500rpm構成的轉速組合。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法 中，用于形成此聚乙二醇層的旋轉涂布法可應用一具有任何濃度的聚乙二 醇溶液，此聚乙二醇溶液的濃度較佳介于l至12w.t.。/。之間，其濃度最佳介 于3至10w.t.n/。之間。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于 形成此聚乙二醇層的旋轉涂布法所應用的聚乙二醇溶液可具有任何分子 量的聚乙二醇，此聚乙二醇溶液所具的聚乙二醇的分子量較佳介于200至 20000之間。
本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法可使用任何方法形成此丙
烯酰胺層于此氧化錫層表面，此丙烯酰胺層較佳由uv光接枝聚合法形成
于氧化錫層表面。在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于形
成此丙烯酰胺層于此氧化錫層表面的uv光接枝聚合法可應用任何功率的
UV光，其所應用的UV光的功率較佳介于900至1110瓦，最佳為1000瓦。
在本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，用于形成此丙烯酰胺層于
此氧化錫層表面的uv光接枝聚合法可應用一具有任何濃度的丙烯酰胺溶
液，此丙烯酰胺溶液的濃度較佳介于8至12 w.t.%之間，其濃度最佳為IO w.t.%。
本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器可具有任何種類的基板，其基板較佳為 氧化鋁基板或碳基板。本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的二組電極(一對t節(jié)形 電極)可具有任何材質，它們的材質較佳為金或銀。本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器可具有任何類型的二組電極，此兩組電極較佳為梳型電極。本發(fā)明 的一氧化碳氣體傳感器可具有任何類型的有機聚合物層，其有機聚合物層 較佳為聚乙二醇層或丙烯酰胺層。本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器可具有任
何厚度的氧化錫層，其氧化錫層的厚度較佳介于40至1400nm之間。本發(fā)明 的一氧化碳氣體傳感器可具有任何厚度的聚乙二醇層，其聚乙二醇層的厚 度較佳介于1000至1600nm之間。
圖l為公知一氧化碳氣體傳感器的示意圖。
圖2A及圖2B為當公知一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測 時，量測所得的阻抗測試示意圖。
圖3為本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法的流 程圖。
圖4為本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的示意圖。
圖5A及圖5B為兩個比較例的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣 體感測時，量測所得的阻抗測試示意圖。
圖6A為當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制 備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測 所得的阻抗測試示意圖。
圖6B為當一利用本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制
備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測 所得的阻抗測試示意圖。
圖7為當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測所 得的阻抗測試示意圖。圖8為當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于甲垸氣體感測時，量測所得的 阻抗測試示意圖。
圖9為當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于丁垸氣體感測時，量測所得的 阻抗測試示意圖。
圖10為當一利用本發(fā)明第三較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制 備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測 所得的阻抗測試示意圖。
具體實施例方式
如圖3所示，本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方 法至少包括下列四個步驟
(A) :提供一具有一上表面的基板；
(B) :形成二組電極于此基板的上表面；
(C) :形成一個氧化錫層，且此氧化錫層覆蓋此二組電極部分與此基 板上表面部分；以及
(D) :形成一有機聚合物層于此氧化錫層表面。
以下，將配合圖4的一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳 感器的制備方法制備而成的一氧化碳氣體傳感器4示意圖，詳細敘述本發(fā) 明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法于下
首先，提供一基板41，其并具有一上表面411。需注意的是，基板41 的材質并沒有任何限制，雖然在本較佳實施例中，基板41為一氧化鋁(^203) 基板，即陶瓷基板，但其亦可為氧化錫基板(SnCg。此外，基板41的形狀 并不以圖4所示的形狀為限，其亦可依據(jù)不同應用而有不同的形狀，如圓 形或橢圓形等。其次，再于基板41的上表面411的不同位置分別形成第一梳型電極
421、第二梳型電極422、第一焊墊423以及第二焊墊424。其中，第一焊墊 423與第二焊墊424是利用網(wǎng)印的方式，將一預先調制的「銀膠」印刷于基 板41的上表面411的特定位置，再將基板41放入一高溫燒結爐內(圖中未示) 進行高溫燒結程序而成。至于第一梳型電極421與第二梳型電極422，則也 是利用網(wǎng)印的方式，將另一預先調制的「銀膠」印刷于基板41的上表面411 的特定位置，再將基板41放入一干燥爐內(圖中未示)進行干燥烘烤程序而 成，且第一梳型電極421與第二梳型電極422組成一對櫛形電極。此外，第 一梳型電極421與第二梳型電極422彼此交錯但并未連接，且兩者的一端分 別連接于第一焊墊423與第二焊墊424，分別形成兩組互相獨立的電極。
接著，基板41被放入一電漿輔助沉積機臺內(圖中未示)以形成一氧化 錫層43，如圖4所示，氧化錫層43不僅覆蓋前述的第一梳型電極421與第二 梳型電極422，氧化錫層43亦沉積在介于第一梳型電極421與第二梳型電極 422之間的基板41的上表面411。需注意的是，氧化錫層43覆蓋于第一梳型 電極421與第二梳型電極422的方式并不以圖4所示為限，其亦可僅覆蓋住 第一梳型電極421與第二梳型電極422的部分區(qū)域。另一方面，當利用電漿 輔助沉積法沉積氧化錫層43時，電漿輔助沉積機臺(圖中未示)通入包括氧 氣與四甲基錫的數(shù)種反應氣體于其反應腔(圖中未示)內，并使得氧氣與四 甲基錫于反應腔(圖中未示)內的蒸氣壓均為40Mtorr。此外，整個電漿輔助 沉積過程約耗時10分鐘，而所使用的低溫電漿的功率約為100瓦。 一旦完 成整個電漿輔助沉積程序后，便可形成一厚度約為1160nm的氧化錫層43。 一般而言，氧化錫層43的厚度較佳介于40至1400nm之間。需注意的是，在 整個電漿輔助沉積程序中，前述的氧氣與四甲基錫兩種反應氣體于電漿輔 助沉積機臺(圖中未示)的反應腔(圖中未示)內的蒸氣壓可依據(jù)所欲沉積的 具有不同特性的氧化錫層43而有所變化，并非僅限于前述的40mtorr。例如， 在本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法中，在形成氧化錫層43的電漿輔助沉積程序中，氧氣與四甲基錫于反應腔(圖中未示)內
的蒸氣壓則均為20mtorr。
最后，再利用旋轉涂布法形成一聚乙二醇層44于氧化錫層43的表面， 而在本較佳實施例中，聚乙二醇層44的厚度約為1200 nm。但是，聚乙二 醇層44也不以此為限，其亦可依據(jù)不同的應用環(huán)境而具有不同的厚度。一 般而言，聚乙二醇層44的厚度較佳介于1000至1600 nm之間。當利用旋轉 涂布法形成聚乙二醇層44于氧化錫層43的表面時，是將一預先調制的「聚 乙二醇溶液」滴落于氧化錫層43的表面，再將基板41以1000rpm的轉速旋 轉30秒，再以1500rpm的轉速旋轉20秒，整個旋轉涂布法共需50秒，便可 于氧化錫層43的表面形成聚乙二醇層44。此外，在本較佳實施例中，前述 所提的「聚乙二醇溶液」的聚乙二醇溶液的濃度約介于3至10w丄。/。之間， 而此「聚乙二醇溶液」所具有的聚乙二醇的分子量則較佳介于200至20000 之間。不過，此聚乙二醇溶液的濃度及其所具有的的分子量均會因不同的 應用環(huán)境而有所變化，并非僅限于前述所提及的范圍。等到完成前述的各 個步驟后，本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法便可 制備出一如圖4所示的一氧化碳氣體傳感器4。
另一方面，本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法 同樣至少包括下列四個步驟
(A) :提供一具有一上表面的基板；
(B) :形成二組電極于此基板的上表面；
(C) :形成一個氧化錫層，且此氧化錫層覆蓋此二組電極部分與此基 板上表面部分；以及
(D) :形成一有機聚合物層于此氧化錫層表面。
也就是說，本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法 與前述的本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法大致 相同，而兩者之間的差別僅在于由電漿輔助沉積程序沉積氧化錫層于基板及二組電極時，即步驟(C)，電漿輔助沉積機臺(圖中未示)的反應腔(圖中未
示)內的氧氣與四甲基錫兩種反應氣體的蒸氣壓均為20mtorr，而非40mtorr。
至于其余的各個步驟所牽涉的各個程序的操作參數(shù)，如利用旋轉涂布法形 成一聚乙二醇層于前述的氧化錫層表面的程序所應用的轉速等，均與本發(fā)
明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法的相對應程序的操作 參數(shù)相同。此外，由本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器，其氧化錫層的結構與特性便會與由 本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧 化碳氣體傳感器的氧化錫層的結構與特性相異。
接著，將提供兩個比較例的一氧化碳氣體傳感器的阻抗測試示意圖， 以與一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備 所得的一氧化碳氣體傳感器的阻抗測試示意圖相互對照。其中，圖5A及圖 5B是當這兩個比較例的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時， 量測所得的阻抗測試示意圖，且量測時一檢測腔(圖中未示)中一氧化碳氣 體的濃度為400ppm。此外，圖5A所應用的一氧化碳氣體傳感器是以包含
下列步驟的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備
首先，提供一具有一上表面的基板，再于基板的上表面的不同位置分 別形成第一梳型電極、第二梳型電極、第一焊墊以及第二焊墊。其中，第 一焊墊與第二焊墊是利用網(wǎng)印的方式，將一預先調制的「銀膠」印刷于基 板的的上表面的特定位置，再將基板放入一高溫燒結爐內進行高溫燒結程 序而成。至于第一梳型電極與第二梳型電極，則同樣利用網(wǎng)印的方式，將 另一預先調制的「銀膠」印刷于基板的上表面的特定位置，再將基板放入 一干燥爐內(圖中未示)進行干燥烘烤程序而成。此外，第一梳型電極與第 二梳型電極彼此交錯但并未連接，且兩者的一端分別連接于第一焊墊與第 二焊墊，分別形成兩組互相獨立的電極。接著，基板被放入一電漿輔助沉積機臺內(圖中未示)以形成一氧化錫 層。而當利用電漿輔助沉積法沉積氧化錫層時，電漿輔助沉積機臺(圖中未 示)通入包括氧氣與四甲基錫的數(shù)種反應氣體于其反應腔(圖中未示)內，使
得氧氣與四甲基錫于反應腔(圖中未示)內的蒸氣壓均為40mtorr。此外，整 個電漿輔助沉積過程約耗時10分鐘，而所使用的低溫電漿的功率約為100 瓦。最后，再利用UV光接枝聚合法形成聚苯乙烯磺酸鈉(NaSS)層于氧化 錫層的表面，且當利用UV光接枝聚合法形成聚苯乙烯磺酸鈉層于氧化錫 層的表面時，其將一預先調制的「苯乙烯磺酸鈉溶液」涂布于氧化錫層的 表面，而此苯乙烯磺酸鈉溶液的苯乙烯磺酸鈉濃度約為10w.t.y。。接著，再 將此基板以功率1000瓦的UV光(其最佳波長為365nm)持續(xù)照射約40分鐘 后，便可于氧化錫層的表面光接枝聚合成聚苯乙烯磺酸鈉層。
至于圖5B所應用的一氧化碳氣體傳感器的制備方法，則與圖5A所應 用的一氧化碳氣體傳感器的制備方法大致相同，兩者之間的差別僅在于由 電漿輔助沉積程序沉積一氧化錫層于基板及二組電極時，即步驟(C)，電漿 輔助沉積機臺(圖中未示)的反應腔(圖中未示)內的氧氣與四甲基錫兩種氣 體的蒸氣壓均為20mtorr，而非40mtorr。至于其余的各個步驟所牽涉的各 個程序的操作參數(shù)，如利用UV光接枝聚合法形成聚苯乙烯磺酸鈉層于氧 化錫層的表面的程序所應用的UV光的功率等，均與圖5A所應用的一氧化
碳氣體傳感器的制備方法的相對應程序的操作參數(shù)相同。
從圖5A及圖5B均可看出，在整個量測過程中(約700秒)，此檢測腔(圖 中未示)中一氧化碳氣體的濃度均維持400ppm，而此兩個比較例的一氧化 碳氣體傳感器的阻抗值在整個量測過程中，均雜亂無章且無法呈現(xiàn)出一個 可用于一氧化碳氣體感測的穩(wěn)定趨勢。因此，此兩個比較例的一氧化碳氣 體傳感器均無法應用于一氧化碳氣體感測。也就是說，在公知一氧化碳氣 體傳感器上利用光接枝聚合成聚苯乙烯磺酸鈉層并無法使此兩個比較例 的一氧化碳氣體傳感器能夠應用于一氧化碳氣體感測中。圖6A是當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備
方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測所 得的阻抗測試示意圖。從圖中看出，在整個量測過程中(約700秒)，此檢測
腔(圖中未示)中一氧化碳氣體的濃度均維持400ppm，且一利用本發(fā)明第一 較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳 感器的阻抗值在整個量測過程中呈現(xiàn)出一個可用于一氧化碳氣體感測的 穩(wěn)定增加趨勢。
圖6B是利用當本發(fā)明第二較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方 法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測所得 的阻抗測試示意圖。從圖中看出，在整個量測過程中(約700秒)，此檢測腔 (圖中未示)中一氧化碳氣體的濃度均維持400ppm，且一利用本發(fā)明第二較 佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳 感器的阻抗值在整個量測過程中亦呈現(xiàn)出一個可用于一氧化碳氣體感測 的穩(wěn)定增加趨勢。因此， 一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳 感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器及一利用本發(fā)明第二較佳 實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器 均可應用于一氧化碳氣體的感測。
圖7是當一利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方
法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測所得 的阻抗測試示意圖。其中，此一氧化碳氣體傳感器被放入一檢測腔中(圖中 未示)，再持續(xù)通入一氧化碳氣體以量測存在于此一氧化碳氣體傳感器的阻 抗值與環(huán)境中的一氧化碳氣體濃度之間的關系。如圖7所示，當持續(xù)通入 一氧化碳氣體于此檢測腔中(圖中未示)100秒以后，此檢測腔中的一氧化碳 氣體濃度為30ppm。依此類推，當持續(xù)通入一氧化碳氣體于此檢測腔中(圖 中未示)820秒以后，此檢測腔中的一氧化碳氣體濃度便達到650ppm。因此， 隨著持續(xù)通入一氧化碳氣體于此檢測腔(圖中未示)中的時間增加，此檢測腔(圖中未示)中一氧化碳氣體的濃度也逐漸增加。此外，從圖7中可以看出， 利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的 一氧化碳氣體傳感器的阻抗值會隨著此檢測腔(圖中未示)中一氧化碳氣體 的濃度大致呈線性地增加。所以，利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳 氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器可應用于偵測環(huán)境 中一氧化碳氣體的濃度。
以下，將由圖8與圖9，證明利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣 體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器的阻抗值并不會因為 環(huán)境中同時存在的其它種類氣體，如甲烷及丁烷，而產(chǎn)生任何線性增加的 趨勢并影響到此一氧化碳氣體傳感器對于目標氣體(一氧化碳氣體)的感
如圖8所示，其利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制 備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于甲烷氣體感測時，量測所得
的阻抗測試示意圖。從圖中可以看出，在整個量測過程中(約1400秒)，不
論甲烷在檢測腔中(圖中未示)內的濃度為何，利用本發(fā)明第一較佳實施例 的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器的阻抗
值均大致相同，即穩(wěn)定地大于120000kohm。明顯地，此種阻抗值變化并無 法用于感測氣體的濃度。同樣地，如圖9所示，其利用本發(fā)明第一較佳實 施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應 用于丁垸氣體感測時，量測所得的阻抗測試示意圖。從圖中可以看出，在 整個量測過程中(約1400秒)，不論丁垸在檢測腔中(圖中未示)內的濃度為 何，利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器的制備方法制備所 得的一氧化碳氣體傳感器的阻抗值均大致相同，也是穩(wěn)定地大于 150000kohm。同樣地，此種阻抗值變化也無法用于感測氣體的濃度。
因此，即便在感測一氧化碳氣體的過程中，檢測環(huán)境同時存在目標氣 體(一氧化碳氣體)以外的別種氣體，如甲烷或丁烷等，利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感 器的阻抗值的線性變化仍是由目標氣體(一氧化碳氣體)的濃度變化造成 的。即，利用本發(fā)明第一較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備 所得的一氧化碳氣體傳感器的感測選擇性極佳。
圖10是當利用本發(fā)明第三較佳實施例的一氧化碳氣體傳感器制備方
法制備所得的一氧化碳氣體傳感器應用于一氧化碳氣體感測時，量測所得 的阻抗測試示意圖，且量測時檢測腔(圖中未示)中一氧化碳氣體的濃度為
400ppm。此外，圖10所應用的一利用本發(fā)明第三較佳實施例的一氧化碳氣
體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳感器系以下列步驟制備
首先，提供一具有一上表面的基板，再于基板的上表面的不同位置分 別形成第一梳型電極、第二梳型電極、第一焊墊以及第二焊墊。其中，第 一焊墊與第二焊墊是利用網(wǎng)印的方式，將一預先調制的「銀膠」印刷于基 板上表面的特定位置，再將基板放入一高溫燒結爐內進行高溫燒結程序而 成。至于第一梳型電極與第二梳型電極，則同樣利用網(wǎng)印的方式，將另一 預先調制的「銀膠」印刷于基板上表面的特定位置，再將基板放入一干燥 爐內(圖中未示)進行干燥烘烤程序而成。此外，第一梳型電極與第二梳型 電極彼此交錯但并未連接，且兩者的一端分別連接于第一焊墊與第二焊 墊，分別形成兩組互相獨立的電極。
接著，基板被放入一電漿輔助沉積機臺內(圖中未示)以形成一氧化錫 層。而當利用電漿輔助沉積法沉積氧化錫層時，電漿輔助沉積機臺(圖中未 示)通入包括氧氣與四甲基錫的數(shù)種反應氣體于其反應腔(圖中未示)內，使
得氧氣與四甲基錫于反應腔(圖中未示)內的蒸氣壓均為20mtorr。此外，整 個電漿輔助沉積過程約耗時10分鐘，而所使用的低溫電漿的功率約為IOO 瓦。最后，再利用UV光接枝聚合法形成丙烯酰胺層于氧化錫層的表面， 且當利用UV光接枝聚合法形成丙烯酰胺層于氧化錫層的表面時，其是將 預先調制的「丙烯酰胺溶液」涂布于氧化錫層的表面，此丙烯酰胺溶液的丙烯酰胺濃度則約為10 丄％。接著，再將此基板以功率1000瓦的UV光持
續(xù)照射約40分鐘后，便可于氧化錫層的表面光接枝聚合成丙烯酰胺層。
如圖10所示，在整個量測過程中(約700秒)，檢測腔(圖中未示)中一氧 化碳氣體的濃度均維持400ppm，而利用本發(fā)明第三較佳實施例制備方法制
備所得的一氧化碳氣體傳感器的阻抗值在整個量測過程中，呈現(xiàn)一逐漸增 加的線性趨勢。雖然此線性增加趨勢略遜于圖6A及圖6B所示的線性增加
趨勢，但此線性增加趨勢已足以用于一氧化碳氣體的感測。
綜上所述，由于本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法是由低溫電 槳輔助沉積法形成一氧化碳氣體傳感器的氧化錫層，再由旋轉涂布法、UV 光接枝聚合法或網(wǎng)印的方式于此氧化錫層形成另一有機聚合物層，且前述 的各種工藝均可于室溫下執(zhí)行，所以本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備 方法可于室溫下制備出一氧化碳氣體傳感器，且整個制備方法所使用到的 各種工藝均相當簡單，使得本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器的制備方法的良 率可有效提升。此外，由本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得 的一氧化碳氣體傳感器并不需要被加熱至攝氏數(shù)百度的高溫才能進行一 氧化碳氣體的感測，其在一般室溫環(huán)境下便可感測一氧化碳氣體。況且， 由于本發(fā)明的一氧化碳氣體傳感器制備方法制備所得的一氧化碳氣體傳 感器對于一氧化碳氣體的感測并不會受到環(huán)境中其它種類氣體的干擾，其 具有較佳的感測選擇性。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權利范圍 自應以申請的權利要求范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1、 一種一氧化碳氣體傳感器的制備方法，包括下列步驟 提供一具有一上表面的基板；形成二組電極于該基板上表面；形成一個氧化錫層，且該氧化錫層覆蓋該二組電極部分與該基板上表 面部分；以及形成一有機聚合物層于該氧化錫層表面。
2、 如權利要求l所述的制備方法，其中，該二組電極由網(wǎng)印方式形成。
3、 如權利要求l所述的制備方法，其中，該氧化錫層由電漿輔助沉積 法形成。
4、 如權利要求3所述的制備方法，其中，該電漿輔助沉積法所應用的 電槳功率介于25至150瓦之間。
5、 如權利要求3所述的制備方法，其中，該電漿輔助沉積法所應用的 反應氣體至少包括氧氣及四甲基錫。
6、 如權利要求3所述的制備方法，其中，該電漿輔助沉積法應用低溫 電漿。
7、 如權利要求l所述的制備方法，其中，該有機聚合物層為聚乙二醇層。
8、 如權利要求7所述的制備方法，其中，該聚乙二醇層由旋轉涂布法 形成。
9、 如權利要求8所述的制備方法，其中，該旋轉涂布法所應用的轉速 介于800至1500 rpm之間。
10、 如權利要求8所述的制備方法，其中，該旋轉涂布法是應用聚乙 二醇溶液，且該聚乙二醇溶液的濃度介于l至12w.t.y。之間。
11、 如權利要求10所述的制備方法，其中，該聚乙二醇溶液的聚乙二醇的分子量介于200至20000之間。
12、 如權利要求l所述的制備方法，其中，該有機聚合物層為丙烯酰 胺層。
13、 如權利要求12所述的制備方法，其中，該丙烯酰胺層由紫外光接 枝聚合法形成。
14、 如權利要求13所述的制備方法，其中，該紫外光接枝聚合法所應 用的紫外光的功率介于900至1 IOO瓦之間。
15、 如權利要求13所述的制備方法，其中，該紫外光接枝聚合法是應 用丙烯酰胺溶液，且該丙烯酰胺溶液的濃度介于8至12w."/。之間。
16、 一種一氧化碳氣體傳感器，包括-一具有一上表面的基板； 二組電極，位于該基板上表面；一個氧化錫層，覆蓋該二組電極部分與該基板上表面部分；以及 一有機聚合物層，位于該氧化錫層表面。
17、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該基板為氧化 鋁基板或碳基板。
18、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該二組電極的 材質為金。
19、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該二組電極為 梳型電極。
20、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該氧化錫層的 厚度介于40至1400 nm之間。
21、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該有機聚合物 層為聚乙二醇層。
22、 如權利要求21所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該聚乙二醇層 的厚度介于1000至1600 nm之間。
23、 如權利要求16所述的一氧化碳氣體傳感器，其中，該有機聚合物 層為丙烯酰胺層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一氧化碳氣體傳感器的制備方法及一氧化碳氣體傳感器，尤其是指一種可于室溫下感測并具有較佳感測選擇性的一氧化碳氣體傳感器及其制備方法。制備方法包括提供一具有一上表面的基板；形成二組電極于此基板的上表面，且兩組電極組成一對櫛形電極；形成一覆蓋電極的部分與基板上表面部分的氧化錫層；以及形成一有機聚合物層于氧化錫層的表面。一氧化碳氣體傳感器則包括一具有一上表面的基板；二組位于基板上表面的電極；一覆蓋二組電極部分與基板上表面部分的氧化錫層；以及一位于氧化錫層的表面有機聚合物層。
文檔編號G01N27/12GK101311710SQ20071010522
公開日2008年11月26日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權日2007年5月24日
發(fā)明者廖淑娟, 張榮監(jiān), 陳克紹, 陳運煌 申請人:福華電子股份有限公司