JP2002174608A - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents

ガスセンサ及びその製造方法

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JP2002174608A
JP2002174608A JP2000371840A JP2000371840A JP2002174608A JP 2002174608 A JP2002174608 A JP 2002174608A JP 2000371840 A JP2000371840 A JP 2000371840A JP 2000371840 A JP2000371840 A JP 2000371840A JP 2002174608 A JP2002174608 A JP 2002174608A
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gas sensor
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Akihisa Ishida
明久 石田
Tokio Ogoshi
時夫 大越
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 感ガス部6とパッド7を設けたセンサ本体4
を、ベース10とカバー20間の凹部にセットし、弾性
部21でセンサ本体4を押圧して、リード15とパッド
7とをコンタクトさせる。 【効果】 ハウジングへのセンサ本体の実装が容易にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】この発明はガスセンサとその製造方
法に関し、特にハウジングへの実装に関する。
【0002】
【従来技術】ガスセンサの製造コストの中で、ハウジン
グへの実装は大きな比重を占めている。このコストには
ハウジング自体のコストもあるが、貴金属リード線をカ
ットし、基板のパッドとハウジングのリードとに固定す
る材料コストや作業コストの方が大きな部分を占めてい
る。これとは別に、基板上にヒータを備えた感ガス部を
設けてパッドから外部へ接続するようにしたガスセンサ
が知られている。このガスセンサでは、ヒータをパルス
的に発熱させると、基板自体はほとんど昇温せず、リー
ドとパッドとの接続部を室温付近に保つことができる。
【0003】
【発明の課題】この発明の課題は、ハウジングへの実装
が簡単なガスセンサと、その製造方法とを提供すること
にある。
【0004】
【発明の構成】この発明は、基板上にヒータを備えた感
ガス部と感ガス部に接続したパッドとを設けたセンサ本
体と、パッドに対応するリードを設けたハウジングとを
設けて、センサ本体をハウジングにセットして、押圧手
段によりパッドとリードとがコンタクトするように押圧
することによりパッド/リード間のコンタクトを確保す
るようにしたガスセンサにある。
【0005】好ましくは、押圧手段を基板をパッドの裏
面側から押圧する部材とする。また好ましくは、リード
を弾性のリードとすると共に、基板のパッドの裏面側を
支承する支承部をハウジングに設けて、リードの弾性で
パッドを押圧して支承部で支承することにより、押圧手
段を構成する。また好ましくは、リードに突起を設けて
突起をパッドにコンタクトさせる。
【0006】この発明のガスセンサの製造方法では、基
板上にヒータを備えた感ガス部と感ガス部に接続したパ
ッドとを設けたセンサ本体を、パッドに対応するリード
を設けたハウジングに組み付けることにより、パッド/
リード間を押圧してパッドとリードとのコンタクトを確
保する。
【0007】
【発明の作用と効果】この発明では、センサ本体をハウ
ジングにセットすると共に、パッドとリードとがコンタ
クトするようにハウジングを用いて押圧して、パッドと
リード間のコンタクトを確保する。このため実質上、セ
ンサ本体をハウジングにセットするだけで、実装を完了
できる。好ましくは、リードに突起を設け、突起をパッ
ドにコンタクトさせる。このようにするとパッド/リー
ド間の押圧力で、突起がパッドに確実にコンタクトす
る。
【0008】パッドとリードとの間のコンタクトを確保
するには、基板をパッドの裏面側からハウジングのカバ
ーなどで押圧して、リードに当接させてもよい。あるい
はまたリードを弾性リードとし、特に好ましくはリン青
銅等を用いた弾性金属リードとし、リードの弾性でパッ
ドを押圧すると共に、パッドから見た基板の背面側をハ
ウジングで支承して、パッド/リード間のコンタクトを
確保してもよい。またこれ以外に、接着剤により基板を
センサ本体側でハウジングに固定しても良い。基板のパ
ッドを設けた面に接着剤を塗布して硬化させると、接着
剤は一般に硬化に伴って収縮するので、この収縮力でパ
ッドとリードとのコンタクトを確保できる。
【0009】この発明のガスセンサの製造方法では、セ
ンサ本体をハウジングに組み付け、組み付けと同時にハ
ウジングを利用して、パッドとリードとが互いに接する
ように押圧して、パッドとリードとのコンタクトを確保
する。従ってセンサ本体をハウジングに組み付けるだけ
で、ガスセンサのセンサ本体をハウジングに実装できで
きる。
【0010】
【実施例】図1〜図9に、実施例を示す。図1に第1の
実施例を示し、図1の実施例に関する記載は、図2〜図
9の他の実施例のガスセンサにも、特に指摘しない限り
そのまま当てはまる。図1において、2はガスセンサ
で、4はセンサ本体で、アルミナやシリカ等の基板5と
その一方の主面に設けた感ガス部6とパッド7とを備え
ている。感ガス部6は、例えばPtや酸化ルテニウム等
の薄膜や厚膜からなるヒータ膜上に、絶縁ガラス膜やシ
リカの薄膜等を介して、酸化第2錫等のガスにより抵抗
値が変化する金属酸化物半導体を積層したものである。
感ガス部6は、これ以外に、前記のヒータ膜をガスの接
触酸化触媒で被覆して、ガスの燃焼熱を検出するように
したものや、前記のヒータ膜上に固体電解質を積層した
もの等でもよい。パッド7は、感ガス部6のヒータと金
属酸化物半導体とに接続し、例えば基板5の表面の4隅
に合計4個配置する。
【0011】10は例えば樹脂製のベースで、11は凹
部で、感ガス部6が凹部11に面するように配置し、1
2は凹部11の底部に設けた通気孔で、13は凸部であ
る。凸部13により、ベース10をプリント基板等に取
り付けた際に、通気孔12の底部が塞がれるのを防止
し、凹部11へのガスの通気性を確保する。ただしベー
ス10の側面等から感ガス部6への通気を図る場合、通
気孔12や凸部13は不要である。15は弾性金属リー
ドで、材質には例えばリン青銅を用い、ベース10を貫
通し、基板5と向き合った部分で、パッド7の表面と接
触するように折り曲げてある。
【0012】リード15は、4個のパッド7に対応し
て、例えば4本設ける。図1の右側に、パッド7とリー
ド15との接続部を拡大して示すと、16はリード15
に設けた突起で、17は突起16に対応する凹部であ
る。そしてパッド7とリード15とが互いに接触するよ
うに押圧されると、突起16はパッド7に食い込むよう
に押圧され、これによってリード15とパッド7とのコ
ンタクトがより一層確実に保障される。20は樹脂製あ
るいは金属製のカバーで、ベース10に固定され、カバ
ー20とベース10とを全体としてハウジングと呼ぶ。
21は弾性部で、22はカバー20とベース10との隙
間で、この部分にセンサ本体4を収容する。そして前記
の弾性部21は、隙間22への入口側に設ける。
【0013】図1のガスセンサ2を製造するには、セン
サ本体4を製造し、リード15を取り付けたベース10
にカバー20を固着する。続いて図1の右側から、セン
サ本体4を隙間22へ押し込む。この時、弾性部21が
ベース10側に突き出しているので、弾性部21を押し
開いてセンサ本体4を隙間22に押し込む。センサ本体
4が隙間22に収容されると、基板5のパッド7とは反
対側の面の付近が弾性部21で押され、パッド7とリー
ド15とのコンタクトが確保される。隙間22の入口側
には弾性部21があるので、一旦センサ本体4がセット
されると、隙間22から脱落することがない。そしてパ
ッド7とリード15,具体的にはパッド7と突起16と
のコンタクトを用いてガスセンサを駆動し、感ガス部6
のヒータをパルス的に加熱し、これと同期してガスを検
出する。
【0014】図2に、変形例のガスセンサ24を示す。
図1のガスセンサ2との違いは、隙間22に弾性部26
を設けて、弾性部26により、センサ本体4の裏面全体
を、リード15側へ向けて、ほぼ一様に加圧するように
した点である。そして弾性部26にはゴム等を用いれば
よい。
【0015】図3に、第3の実施例を示す。このガスセ
ンサ32では、下部ベース34と上部ベース35とから
なるベース33を用い、上部ベース35の中央部に設け
た凹部に、センサ本体4を収容する。またベース33の
側面には凹部36を設け、カバー37に設けた突起38
と係合させて、カバー37とベース33とを結合する。
凹部36をカバー37に設けて、突起38をベース33
に設けてもよく、ベース33とカバー37とを結合でき
ればよい。39は弾性部で、カバー37からセンサ本体
4のパッド7とは反対側に突出し、弾性部39でセンサ
本体4を押圧して、パッド7とリード15間のコンタク
トを確保する。
【0016】図3のガスセンサ32を製造するには、ベ
ース33にセンサ本体4をセットし、上側からカバー3
7を押し込んで、突起38を凹部36に係合させればよ
い。これに伴って弾性部39がセンサ本体4の裏面を押
圧し、パッド7とリード15とのコンタクトが確保され
る。
【0017】図4のガスセンサ42は、図3のガスセン
サ32を改良したもので、カバー44を例えばリン青銅
等の弾性の金属部材で構成し、45はカバー44を切り
欠いて構成した弾性片で、センサ本体5側へ突き出して
いる。そして図3と同様に、カバー44をベース33に
セットし、凹部36と突起38とを係合させると、弾性
片45がセンサ本体4の背面をほぼ一様に加圧し、パッ
ド7とリード15とのコンタクトを確保できる。
【0018】図5,図6に、第5の実施例のガスセンサ
52を示す。54は樹脂等のベースで、56は例えば4
本の弾性金属のリードで、センサ本体4をセットする前
には、図5に示すように、リード56の先端部がセンサ
本体4の基板とほぼ直角な方向に突き出している。リー
ド56の先端部で、ベース54から突き出した部分を舌
57と呼ぶと、舌57には図5の右下に示すように突起
58があり、また舌57の基部には切り欠き59を設け
てある。60はベース54に設けた弾性部、62は支承
部で、63は隙間である。そして前記の弾性部60は隙
間63の入口側に設けてある。切り欠き59を設ける代
わりに、その部分に溝を設けるようにしてもよく、舌5
7の基部に易変形部を設ければよい。
【0019】ガスセンサ52を製造する場合、センサ本
体4を弾性部60側から隙間63内に押し込む。センサ
本体4を押し込む前は、舌57はセンサ本体4の基板に
対してほぼ直角に突き出ており、これがセンサ本体4の
端部で押し曲げられて、図6のように寝る。そして舌5
7が押し曲げられた状態から元の状態に復帰しようとす
る弾性力により、リード56の突起58がパッド7に当
接してコンタクトが確保される。また舌57からの力
で、センサ本体4の裏面は支承部62に当接して支承さ
れる。さらにセンサ本体4が隙間63から抜け出ること
は、弾性部60により防止される。
【0020】図7,図8に、第6の実施例のガスセンサ
72を示す。図7はガスセンサ72の実装完了前の状態
を示し、図8は実装完了後の状態を示す。74は樹脂等
のベースで、その上面に設けた凹部にセンサ本体4がセ
ットされ、76は樹脂等のカバーで、77はその下端の
係合部である。78は弾性金属で構成したリードで、7
9はコンタクト部で、例えばリード78に施した金メッ
キ膜である。12は前記の通気孔で、感ガス部6への通
気を確保するためのものである。ただしベース74の頂
面以外の部分で通気性を確保できる場合、通気孔12は
不要になる。センサ本体4をベース74の凹部にセット
し、カバー76を係合部77を用いてベース74に係合
する。するとこの時、リード78がパッド7に当接して
弾性的に変形し、これに伴う復帰力でパッド7とリード
78とのコンタクトが確保される。
【0021】図9に、カバーを用いないガスセンサの例
を示す。図9のガスセンサ92では、センサ本体94の
基板5の、中央部に感ガス部6を設け、4辺の中央部に
パッド7を設ける。センサ本体94は、これ以外の点で
は、図1等のセンサ本体4と同様である。樹脂等のベー
ス96では、中央に凹部97があり、そのサイズはセン
サ本体94とほぼ同じである。凹部97に、例えば凹部
97の底面に接するように、例えば4本のリード98を
設け、凹部97の中央部に感ガス部6に対応する前記の
凹部11と通気孔12とを設ける。99は収縮性のある
接着剤で、常温硬化型でも、熱硬化型でもよい。そして
図9の状態から、センサ本体94の感ガス部6側が凹部
97側を向くように、センサ本体94を凹部97にセッ
トする。すると基板5の4隅の部分に接着剤99が接触
し、接着剤は硬化に伴って収縮するので、4つのパッド
7がリード98に引き寄せられて、両者のコンタクトが
確保される。
【0022】実施例ではハウジングの材料を含めて説明
したが、特にその理由を指摘した場合以外は任意であ
る。リードは金属リードを例示したが、フレキシブルプ
リント基板を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施例のガスセンサの断面図
【図2】 第2の実施例のガスセンサの断面図
【図3】 第3の実施例のガスセンサの断面図
【図4】 第4の実施例のガスセンサの断面図
【図5】 第5の実施例のガスセンサの水平方向断面
【図6】 第5の実施例のガスセンサの上下方向断面
【図7】 第6の実施例のガスセンサで、カバーをハ
ウジングにセットする前の姿を示す断面図
【図8】 第6の実施例のガスセンサの断面図
【図9】 第7の実施例のガスセンサの組み付け前の
状態を示す展開図
【符号の説明】
2 ガスセンサ 4 センサ本体 5 基板 6 感ガス部 7 パッド 10 ベース 11 凹部 12 通気孔 13 凸部 15 リード 16 突起 17 凹部 20 カバー 21 弾性部 22 隙間 24 ガスセンサ 26 弾性部 32 ガスセンサ 33 ベース 34 下部ベース 35 上部ベース 36 凹部 37 カバー 38 突起 39 弾性部 42 ガスセンサ 44 カバー 45 弾性片 52 ガスセンサ 54 ベース 56 リード 57 舌 58 突起 59 切り欠き 60 弾性部 62 支承部 63 隙間 72 ガスセンサ 74 ベース 76 カバー 77 係合部 78 リード 79 コンタクト部 92 ガスセンサ 94 センサ本体 96 ベース 97 凹部 98 リード 99 接着剤
フロントページの続き Fターム(参考) 2G004 BB04 BE01 BF11 BH05 BJ03 BL08 BM07 2G046 AA01 BB02 BC03 BC07 BE03 BG02 BH02 BH03 BH04 BH05 DB05 EA12 FB02 FE31 FE35 FE38 FE39 2G060 AA01 AB00 AE19 AF07 BA03 BB09 BD08 HB06 JA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にヒータを備えた感ガス部と前記
    感ガス部に接続したパッドとを設けたセンサ本体と、前
    記パッドに対応するリードを設けたハウジングとを設け
    て、前記センサ本体を前記ハウジングにセットして、押
    圧手段により前記パッドと前記リードとがコンタクトす
    るように押圧することにより、パッド/リード間のコン
    タクトを確保するようにしたガスセンサ。
  2. 【請求項2】 前記押圧手段が、前記基板をパッドの裏
    面側から押圧する部材であることを特徴とする、請求項
    1のガスセンサ。
  3. 【請求項3】 前記リードを弾性リードとすると共に、
    前記基板のパッドの裏面側を支承する支承部を前記ハウ
    ジングに設けて、リードの弾性でパッドを押圧して支承
    部で支承することにより、前記押圧手段を構成したこと
    を特徴とする、請求項1のガスセンサ。
  4. 【請求項4】 前記リードに突起を設けて、該突起を前
    記パッドにコンタクトさせるようにしたことを特徴とす
    る、請求項1〜3のいずれかのガスセンサ。
  5. 【請求項5】 基板上にヒータを備えた感ガス部と前記
    感ガス部に接続したパッドとを設けたセンサ本体を、前
    記パッドに対応するリードを設けたハウジングに組み付
    けることにより、前記パッド/リード間を押圧してパッ
    ドとリードとのコンタクトを確保するようにしたガスセ
    ンサの製造方法。
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