專利名稱：新型可燃氣檢測元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面型載體催化可燃氣體檢測元件及其制造方法。該方法由于利用BN、MgO、BaO、Al2O3、Si3N4、BeO等氧化物或氮化物取代傳統(tǒng)平面工藝中在鉑膜電阻與硅基片間的鈦過渡層，能大幅度提高平面型載體催化可燃氣體檢測元件零點的穩(wěn)定性；該方法也由于在原有鉑系金屬催化劑的基礎(chǔ)上，通過添加至少一種鉑系其他元素的氧化物，以顯著提高元件抗H2S的中毒能力。
迄今為止國內(nèi)外對可燃易爆氣體的定量檢測主要采用載體催化元件。利用傳統(tǒng)工藝制作的催化元件因其結(jié)構(gòu)及載體、催化劑配方存在的問題，其工作電流、功耗、起始反應(yīng)溫度及溫升靈敏度均過高，在遇到較濃可燃氣體時，自身還會成為引爆源。本發(fā)明人的88106673.7號發(fā)明專利能顯著地克服這些缺點，其制造方法主要采用濺射工藝在基片上形成鈦過渡層與鉑膜電阻，再經(jīng)熱處理后在其上制作隔離層、載體及催化劑；通過在載體中加入添加劑以提高載體的熱穩(wěn)定性。用此法制得的產(chǎn)品具有低電流或低功耗，低工作溫度，抗震性能好，抗激活能力強，有本質(zhì)安全型的特性，更適于在有爆炸的環(huán)境中使用。但用這種方法制作的元件還存在零點漂移較大、抗毒能力較差的缺點，難以達到滿意的實用水平。
本發(fā)明的目的是提供一種制作高零點穩(wěn)定性的平面型載體催化可燃氣體檢測元件及方法，該方法制作的元件即能保留利用微電子學(xué)平面工藝制作元件管芯與用添加劑提高載體熱穩(wěn)定性所具有的良好特性，又具有零點的高度穩(wěn)定性，同時能顯著提高平面元件抗H2S中毒能力，從而使平面型載體催化可燃氣體檢測元件達到實用水平。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到。
在傳統(tǒng)平面工藝中為防止鉑膜電阻從基片表面剝落，必須在鉑膜與基片間制作鈦過渡層。但鈦為金屬元素，在元件加熱過程中鈦原子將不斷向鉑膜層擴散，造成鉑膜電阻的不穩(wěn)定，進而造成元件零點的漂移。
為此，本發(fā)明提出用一種新材質(zhì)取代元件中的鈦過渡層，該材質(zhì)須具備下列性質(zhì)(1)、對硅基片及鉑膜均具強的粘附力，但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；(2)、其熱膨脹系數(shù)須與鉑膜相近，以免溫度變化時，使鉑膜剝離；(3)、其必須是高熔點的絕緣材料。
因此，新材質(zhì)應(yīng)是周期表中IIIA族或IVA族元素的氧化物或氮化物如BN、MgO、BaO、Al2O3、Si3N4、BeO或等價物的一種。
本發(fā)明的另一措施是在原有鉑系金屬催化劑的基礎(chǔ)上，添加至少一種鉑系其他元素的氧化物。


圖1是根據(jù)本發(fā)明制作的平面型載體催化可燃氣體檢測元件橫截面剖視圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種實施方案作進一步詳述。
如圖1所示，高零點穩(wěn)定度、強抗毒能力的平面型載體催化可燃氣體檢測元件包括基片1、鉑膜電阻2、鉑膜電阻兩端引線孔3、基片與鉑膜電阻間由新材質(zhì)構(gòu)成的過渡層4、鉑膜上方外側(cè)致密隔離層5與引線孔3相連的引線6、覆蓋管芯的Al2O3載體7、以及起催化作用的鉑系金屬催化劑8及抗中毒作用的至少一種鉑族其他元素的氧化物9。引線6另一端將與固定在管座上的管腳相連以構(gòu)成完整的元件。
本發(fā)明采用氣相成膜法在基片上形成由BN、Mgo、Bao、Al2O3、Si3N4、BeO或其等價物的一種新材質(zhì)過渡層。
本發(fā)明將除鉑系金屬外至少一種鉑族其他金屬氧化物按混和催化劑總重量的5％-10％與制造載體的Al2O3混和研磨均勻至所需粒度后，在其中再加二倍重量的Al(NO3)3溶液混和后涂覆在管芯上，干燥后通電流使元件溫度達700℃，以燒結(jié)成形。停止通電冷卻后，再浸漬鉑系金屬催化劑溶液，通電至550℃使之分解。
采用本發(fā)明方法制作的平面型載體催化可燃氣檢測元件完全克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，經(jīng)測試(1)、以甲烷為例，元件的零點穩(wěn)定性可以保證其漂移小于±0.02％CH4/48h，比煤炭工業(yè)部制定的“煤礦甲烷檢測用載體催化元件技術(shù)規(guī)范”(修訂稿)中的要求±0.05％CH4/48h提高了1.5倍。
(2)、元件通200ppM H2S氣體8h，其靈敏度基本不變。
權(quán)利要求
1.一種新型可燃氣檢測元件及其制造方法，其元件包括基片1、鉑膜電阻2，鉑膜電阻兩端引線孔3、基片與鉑膜電阻間的過渡層4、鉑膜上方外側(cè)致密隔離層5與引線孔3相連的引線6、載體7以及催化劑8等構(gòu)成，基片1通過引線6與固定在管座上的管腳相連，以構(gòu)成完整的元件。其特征在于基片1與鉑膜電阻2之間為新材質(zhì)過渡層4，由周期表中IIIA族或IVA族元素的氧化物或氮化物構(gòu)成，催化劑除鉑系金屬8以外至少還添加一種抗中毒作用的鉑系其他元素的氧化物9。
2.按權(quán)利要求1所說的新型可燃氣檢測元件及其制造方法，其特征在于所說元件的新材質(zhì)過渡層4應(yīng)是BN、MgO、BaO、Al2O3、Si3N4、BeO或等價物的一種。
3.按權(quán)利要求1所說的一種新型可燃氣檢測元件及其制造方法，其方法的特征在于元件中新材質(zhì)過渡層4應(yīng)通過氣相成膜法制成，所說的新催化劑應(yīng)將按混和催化劑總重量的5％-10％的至少一種鉑系其他金屬氧化物與制造載體的Al2O3混和研磨均勻至所需粒度，隨后在其中再加二倍重量的Al(NO3)3溶液混和涂覆在管芯上，干燥后通電流使元件溫度達700℃，以燒結(jié)成形。停止通電冷卻后，再浸漬鉑系金屬催化劑溶液，通電至550℃使之分解。
全文摘要
一種新型可燃氣檢測元件及其制造方法，利用BN、MgO、BaO、Al
文檔編號H01L49/00GK1157921SQ9611651
公開日1997年8月27日 申請日期1996年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日
發(fā)明者董華霞, 葉芃生 申請人:上海交通大學(xué)