本發(fā)明是有關(guān)于一種氣體傳感器，更特別的是，一種氣體可垂直地穿透的傳感器及包含其的氣體感測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的氣體傳感器10如圖1所示，包含基板1及堆疊于其上的感測(cè)組件2，當(dāng)待測(cè)氣體F吹過整個(gè)氣體傳感器10的表面時(shí)，待測(cè)氣體F的氣流會(huì)一邊橫向流動(dòng)，一邊以擴(kuò)散的方式進(jìn)入感測(cè)組件2中的感測(cè)層(圖未示)進(jìn)行反應(yīng)。然而，當(dāng)待測(cè)氣體較微量、或濃度較低時(shí)，借由擴(kuò)散而進(jìn)入傳感器的氣體分子亦會(huì)減少，因此有可能影響檢測(cè)的靈敏度。故，有需要提供改善上述缺點(diǎn)的改良的氣體感測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種氣體可穿透垂直式傳感器及包含其的氣體感測(cè)系統(tǒng)，其中，待測(cè)氣體可垂直地穿透本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器，不僅可加速氣體流入效率，更可大幅提升待測(cè)氣體與傳感器的接觸面積因而增加感測(cè)靈敏度，借此可使用于低濃度或微量氣體的感測(cè)，提供更廣泛的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明一實(shí)施例提供一種氣體可穿透垂直式傳感器，用以感測(cè)待測(cè)氣體，其包含一基板以及一感測(cè)組件?；灏瑲怏w可穿透結(jié)構(gòu)以用于供待測(cè)氣體穿透。感測(cè)組件設(shè)置于基板的上表面上，其包含一氣體可穿透電極，其設(shè)置于基板的上表面并包含多個(gè)孔洞用以供待測(cè)氣體穿透；及一感測(cè)層設(shè)置于基板的上表面與氣體可穿透電極之間，其中，待測(cè)氣體是以垂直基板的上表面的方向穿透感測(cè)組件及基板后而被感測(cè)。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種氣體感測(cè)系統(tǒng)，其包含氣體可穿透垂直式傳感器，包含：一基板，其包含氣體可穿透結(jié)構(gòu)以用于供待測(cè)氣體穿透；以及一感測(cè)組件，其設(shè)置于基板的上表面上，感測(cè)組件包含：一氣體可穿透電極，其設(shè)置于的該上表面上并包含多個(gè)孔洞用以供待測(cè)氣體穿透；及一感測(cè)層，設(shè)置于基板的上表面與氣體可穿透電極之間；一管狀腔體，氣體可穿透垂直式傳感器是設(shè)置于管狀腔體中心；以及一氣體流向控制裝置，其設(shè)置于該管狀腔體的兩端的至少其中之一，用以驅(qū)使一待感測(cè)氣體以垂直該氣體可穿透垂直式傳感器的方向?qū)⑵浯┩浮?/p>

以下借由具體實(shí)施例配合所附的圖式詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。

【附圖說明】

圖1為傳統(tǒng)氣體傳感器的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的氣體可穿透垂直式傳感器的示意圖。

圖3A至圖3G為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的制造氣體可穿透垂直式傳感器的流程圖。

圖4A至圖4I為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造氣體可穿透垂直式傳感器的流程圖。

圖5A至圖5I為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的制造氣體可穿透垂直式傳感器的流程圖。

圖6根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的氣體感測(cè)系統(tǒng)的示意圖。

【符號(hào)說明】

10 氣體傳感器

100、500 氣體可穿透垂直式傳感器

1、101、201、301、401 基板

102、202、302 下電極

103、203、303、403 感測(cè)層

104、204、304、404 上電極

2、S 感測(cè)組件

205、305、405 有機(jī)納米顆粒

306、406 平坦層

510 管狀腔體

520 氣體流向控制裝置

H 孔洞

P 氣體可穿透結(jié)構(gòu)

F 待測(cè)氣體

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明將借由下述的較佳實(shí)施例及其配合的圖式，做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。需注意的是，以下各實(shí)施例所揭示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是為便于解釋本案技術(shù)特征，并非用以限制其可實(shí)施的態(tài)樣。

應(yīng)該了解的是，當(dāng)本文中表示一元件或?qū)游挥诹硪辉驅(qū)印钢稀够蚴恰副辉O(shè)置于」另一元件或?qū)訒r(shí)，其可能是直接位于另一元件或?qū)又匣蚴侵苯颖辉O(shè)置于另一元件或?qū)?，或者亦可能存在中間元件或?qū)印Ｏ喾吹?，?dāng)本文中表示一元件「直接位于」另一元件「之上」或是「直接被設(shè)置于」另一元件或?qū)訒r(shí)，則不會(huì)存在任何的中間元件或?qū)?。全文中，所使用的「?或」一詞包含該多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目中一或多者的任何及所有組合。

為方便說明起見，本文中可能會(huì)使用空間上相對(duì)的詞語，例如「底下」、「之下」、「下方」、「之上」、「上方」、以及類似詞語來說明圖中所示的其中一元件或特征相對(duì)于另一元件或特征其它多個(gè)元件或特征圖樣)的關(guān)系。應(yīng)該了解的是，除了圖中所示的方位之外，該多個(gè)空間上相對(duì)的詞語亦希望涵蓋使用中或操作中裝置的不同方位。舉例來說，倘若翻轉(zhuǎn)圖中的裝置的話，那么，被描述成位于其它元件或特征「之下」或「底下」的元件便會(huì)被定向在該多個(gè)其它元件或特征「之上」。因此，示范性詞語「之下」便可能涵蓋之下與之上兩種方位。除此之外，該裝置亦可能有其它配向(旋轉(zhuǎn)90度或是其它配向)以及具以解釋的本文中所使用的空間上相對(duì)的描述符號(hào)。

本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種氣體可穿透垂直式傳感器100，如圖2所示，用以感測(cè)待測(cè)氣體，其包含：一基板101以及一感測(cè)組件S，其中，基板101包含氣體可穿透結(jié)構(gòu)以用于供待測(cè)氣體穿透，而感測(cè)組件S是設(shè)置于基板101的上表面上且包含氣體可穿透電極與感測(cè)層103，其中，氣體可穿透電極是設(shè)置在基板101的上表面上并包含多個(gè)孔洞以供待測(cè)氣體穿透，而感測(cè)層103是設(shè)置在基板101的上表面與氣體可穿透電極之間。其中，待測(cè)氣體可以垂直于氣體可穿透垂直式傳感器的方向穿透感測(cè)組件及基板而被感測(cè)，此將于后文中詳細(xì)描述之。在一實(shí)施例中，氣體可穿透電極包含氣體可穿透上電極104及氣體可穿透下電極102，氣體可穿透下電極102與氣體可穿透上電極104依序堆疊設(shè)置于基板101的上表面上，且感測(cè)層103設(shè)置于氣體可穿透下電極102與氣體可穿透上電極104之間，如圖2所示。

以下，將借由描述制造本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器的方法，以更清楚地說明該氣體可穿透垂直式傳感器的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)先參考圖3A至圖3G，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，形成本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器的方法包含：提供一基板201，如圖3A所示，其中，基板的材料可包含聚甲基丙烯酸二-羥基乙酯(polyhema)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)、或4-乙烯基苯酚(poly(4-vinyl phenol),PVP)，但不以此為限制。接著，利用旋轉(zhuǎn)涂布的方式將有機(jī)納米顆粒205涂布于基板201上，如圖3B所示，較佳地，有機(jī)納米顆粒205包含但不限于聚苯乙烯(polystyrene)球。而后，請(qǐng)參閱圖3C及圖3D，以適當(dāng)方式，例如熱蒸鍍方法，于涂布有有機(jī)納米顆粒205的基板201上蒸鍍出一下電極202，并利用膠帶粘貼于表面后撕除等方式，將有機(jī)納米顆粒205與其上方的電極撕除，因而獲得具有多個(gè)孔洞H的氣體可穿透下電極202。

接著，如圖3E所示，利用等離子蝕刻法將未被下電極202覆蓋的基板201去除，以使基板201具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P。而后，如圖3F及圖3G所示，在圖3E的結(jié)構(gòu)上涂布感測(cè)層203，并接著在感測(cè)層203上使用熱蒸鍍法制作出氣體可穿透上電極204，因而獲得本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器。如上所述，上電極204及下電極202皆具有多個(gè)孔洞H，可供待測(cè)氣體穿透；而基板201亦具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P，故待測(cè)氣體可以垂直或近似垂直的方式穿透感測(cè)組件及基板而被感測(cè)。于此，待測(cè)氣體所流動(dòng)的方向并非限定于完全地垂直本發(fā)明的傳感器，舉例而言，在低濃度的情況下，可利用氣流壓力等方式，強(qiáng)迫傳感器周圍的所有氣體從四面八方各方向被吸入傳感器中。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，請(qǐng)參考圖4A至圖4I，形成本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器的方法包含：提供一基板301，如圖4A所示，其中，基板的材料包含非導(dǎo)電多孔材料，例如氧化鋁、氧化鋅、或硅，于此，將以氧化鋁為例進(jìn)行以下說明。請(qǐng)參閱圖4A，由于基板的材料為非導(dǎo)電多孔材料，其具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P，圖4B為圖4A的A部分的局部放大示意圖。接著，以熱蒸鍍的方式于基板301上蒸鍍出下電極302，而后，于下電極301上涂布平坦層306與感測(cè)層303，如圖4C與圖4D所示，于此，平坦層306是設(shè)置于感測(cè)層303與下電極302之間。接著，參閱圖4E至圖4G，利用旋轉(zhuǎn)涂布的方式將有機(jī)納米顆粒305涂布于感測(cè)層303上，較佳地，有機(jī)納米顆粒305可為聚苯乙烯(polystyrene)球。而后，以熱蒸鍍的方式，于涂布有有機(jī)納米顆粒305的感測(cè)層303上蒸鍍出一上電極304，并利用膠帶粘貼于表面后撕除等方式，將有機(jī)納米顆粒305與其上方的電極撕除，因而獲得具有多個(gè)孔洞H的氣體可穿透上電極304。

接著，如圖4H所示，利用等離子蝕刻法將未與基板301對(duì)齊的平坦層306、感測(cè)層303、及上電極304移除，因而獲得本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器，如圖4I所示。如上所述，上電極304及下電極302皆具有多個(gè)孔洞H，可供待測(cè)氣體穿透；而基板201亦具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P，故待測(cè)氣體可以垂直于氣體可穿透垂直式傳感器的方向穿透感測(cè)組件及基板而被感測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，請(qǐng)參考圖5A至圖5I，形成本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器的方法包含：提供一基板401，如圖5A所示，其中，基板的材料包含導(dǎo)電多孔材料，導(dǎo)電多孔材料包含導(dǎo)電網(wǎng)紗、或金屬纖維。于此，將以導(dǎo)電網(wǎng)紗為例進(jìn)行以下說明。由于基板的材料為導(dǎo)電多孔材料，其不僅具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P，更因其導(dǎo)電性而可直接作為下電極的用途，可省略下電極的制程，而將圖5A的B部分放大來看，即為圖5B所示。接著，于基板401上依序地涂布平坦層406及感測(cè)層403，如圖5C及圖5D所示，于此，平坦層406是設(shè)置于感測(cè)層403與基板401之間。而后，參閱圖5E及圖5G，利用旋轉(zhuǎn)涂布的方式將有機(jī)納米顆粒405涂布于感測(cè)層403上，較佳地，有機(jī)納米顆粒405可為聚苯乙烯(polystyrene)球。而后，以熱蒸鍍的方式，于涂布有有機(jī)納米顆粒405的感測(cè)層403上蒸鍍出一上電極404，并利用膠帶粘貼于表面后撕除等方式，將有機(jī)納米顆粒405與其上方的電極撕除，因而獲得具有多個(gè)孔洞H的氣體可穿透上電極304。

接著，如圖5H所示，利用等離子蝕刻法將未與基板401對(duì)齊的平坦層406、感測(cè)層403、及上電極404移除，因而獲得本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器，如圖5I所示。如上所述，上電極404可具有多個(gè)孔洞H，供待測(cè)氣體穿透；而同時(shí)作為下電極的基板201亦具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)P，故待測(cè)氣體可以垂直于氣體可穿透垂直式傳感器的方向穿透感測(cè)組件及基板而被感測(cè)。

值得注意的是，在本發(fā)明之上述實(shí)施例中，下電極與感測(cè)層中所形成的氣體可穿透的孔洞是與基板的可穿透結(jié)構(gòu)相互對(duì)齊，而上電極中所形成的孔洞則與基板的可穿透結(jié)構(gòu)相互交錯(cuò)，然其僅是為用于說明而例示性的繪示，本發(fā)明并不限于此。在一實(shí)施例中基板的氣體可穿透結(jié)構(gòu)與下電極、感測(cè)層、上電極的氣體可穿透的孔洞可相互對(duì)齊；在另一實(shí)施例中，基板的氣體可穿透結(jié)構(gòu)與下電極、感測(cè)層、上電極的氣體可穿透的孔洞可不彼此對(duì)齊。此外，待測(cè)氣體所流動(dòng)的方向并非限定于完全地垂直本發(fā)明的傳感器，舉例而言，在低濃度的情況下，可利用氣流壓力等方式，強(qiáng)迫傳感器周圍的所有氣體從四面八方各方向被吸入傳感器中。

根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，提供一種氣體感測(cè)系統(tǒng)，如圖6所示，其包含如上所述的氣體可穿透垂直式傳感器500、管狀腔體510、以及氣體流向控制裝置520。其中，氣體可穿透垂直示傳感器500與前述實(shí)施例所載相同，故省略其詳細(xì)說明。氣體可穿透垂直式傳感器500可設(shè)置于管狀腔體510的中心，而氣體流向控制裝置520可設(shè)置于管狀腔體的兩端的至少其中之一，用以驅(qū)使待感測(cè)氣體F以垂直氣體可穿透垂直式傳感器500的方向?qū)⑵浯┩?。在本?shí)施例中，是將氣體流向控制裝置520繪示為風(fēng)扇以方便說明，然本發(fā)明并不以此為限制，舉例而言，氣體流向控制裝置520可包含電動(dòng)泵、手動(dòng)抽取針筒或限流管，借此控制待測(cè)氣體流向以使其通過氣體可穿透垂直式傳感器。

綜合上述，本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器的基板及感測(cè)組件皆具有氣體可穿透結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)，可使待測(cè)氣體直接地穿透本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器，并于其中垂直地流動(dòng)，因而可增加氣體分子與傳感器之間的接觸面積，進(jìn)而放大反應(yīng)而提高靈敏度。據(jù)此，本發(fā)明的氣體可穿透垂直式傳感器可有效地應(yīng)用于低濃度或微量氣體，進(jìn)而開發(fā)微小化氣體量測(cè)系統(tǒng)，擴(kuò)展應(yīng)用范疇。另外一方面，包含氣體可穿透垂直式傳感器的氣體感測(cè)系統(tǒng)可使用例如風(fēng)扇、泵、抽吸針筒等氣體流向控制裝置，不僅可控制待測(cè)氣體的流向，使其垂直地穿透氣體可穿透垂直式傳感器，亦可有助于縮小量測(cè)系統(tǒng)的體積，提供更多元的應(yīng)用。

以上所述的實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明之內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。