【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内燃焼機器の不完全燃焼により発生する一酸化炭素を検知するガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスセンサとして、半導体式、熱線半導体式、固体電解質式など種々の方式、形状のものが提案されているが、その中に、省電力化をはかり電池駆動を可能とし設置性を改善した薄膜ガスセンサがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図４に示すように、基板１と、この上に形成されたヒータ２と、この上面に電気絶縁層３を介して形成された酸素イオン導電性を有する固体電解質薄膜４と、固体電解質薄膜４上に形成された一対の電極５、６と、前記電極の一方の電極６上に設けられた酸化触媒層７とより構成している。この構成により、ガスセンサの熱容量を小さくしてパルス駆動を可能としており、その結果、大幅な省電力化が可能となり電池駆動が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９４３２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、パルス駆動で瞬時に所定温度まで昇温するために、固体電解質薄膜４、電極３等で温度分布が生じて、出力が不安定になる場合があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電池駆動が可能でかつセンサ出力が安定して得られるガスセンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のガスセンサは、耐熱低熱伝導性の基板上に形成されたヒータを覆うように第一、第二の絶縁膜を設け、前記絶縁膜間には高熱伝導性の導電性膜を設け、前記第二の絶縁膜上には感応部を有する構成としたものである。
【０００８】
このように、高熱伝導性の導電性膜を設けることにより、パルス駆動で瞬時にヒータを加熱した場合でも、感応部の温度を均一にして温度分布を小さくすることができ、出力の不安定を低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、耐熱低熱伝導性の基板と、前記基板上に形成されたヒータと、前記ヒータを覆うように設けられた第一の絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた高熱伝導性の導電性膜と、前記導電性膜上に形成された第二の絶縁膜と、前記第二の絶縁膜上に形成された感応部を有するガスセンサとしているので、高熱伝導性の導電性膜の作用で、パルス駆動で瞬時にヒータを加熱した場合でも、感応部の温度を均一にして温度分布を小さくすることができ、出力の不安定を低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、感応部は、第二の絶縁膜上に形成された酸素イオン伝導性の固体電解質膜と、前記固体電解質膜上に形成された一対の電極を有する請求項１に記載のガスセンサとしているので、直接電極間の起電力出力を取り出す固体電解質式においても、パルス駆動で瞬時にヒータを加熱した場合でも、感応部の温度を均一にして温度分布を小さくすることができ、出力の不安定を低減することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、導電性膜は接地されている請求項１または２に記載のガスセンサとしているので、導電性膜がシールドの役割を果たし、ヒータからの漏れ電圧を無くして、漏れ電圧のセンサ出力への影響を解消して、安定なセンサ出力を得ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、導電性膜から延長されたリード部とヒータから延長されヒータリードの陰極側を接続させた請求項３に記載のガスセンサとしているので、請求項３に記載の効果に加え、センサからのリード線の取り出しを少なくすることができ、構成を簡単にすることができるとともに、パルス駆動を行うために小型化を図ったセンサ素子上で比較的大きな面積を閉めるリード部（ヒータや電極のリード線を接合する部分）の面積を減らすことができるので、リード部間の絶縁距離を確保して、安定なセンサ特性を得ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、導電性膜は固体電解質膜より面積が大である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサとしているので、シールド効果を確実にして安定なセンサ出力を得ることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、第一の絶縁膜と第二の絶縁膜は同一材質で形成した請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサとしているので、パルス駆動によって急激に温度が上昇しても、絶縁膜間に熱膨張率の差がないために、絶縁膜や導電性膜にクラックが生じる事はなく、安定した絶縁特性、およびシールド性を保つことができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、基板と第一の絶縁膜および第二の絶縁膜は同一材質で形成した請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスセンサとしているので、パルス駆動によってヒータの温度が急激に上昇しても基板と絶縁膜間に熱膨張率の差がないために、ヒータが劣化することはなく、長期間にわたって安定したヒータ特性を維持することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１におけるガスセンサを示すものである。
【００１８】
図において、２０はセンサ素子を示すものである。２１は耐熱低熱伝導性の基板で、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などが使用可能であるが、耐熱衝撃強度、低熱伝導性、耐熱性の点から、ここでは約２ｍｍ×２ｍｍ×０．３ｍｍのＳｉＯ２を用いている。２２は基板２１上に形成されたヒータで、スパッタ法、電子線蒸着法などによって所定の温度になるように抵抗値を設定している。２３はヒータ２２から延長されたヒータリードである。２４はヒータ２２を覆うように設けられた第一の絶縁膜で、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料が使用可能であるが、ここでは基板２１と同じＳｉＯ２薄膜をスパッタ法、電子線蒸着法などによってヒータ２２を覆って形成している。２５は第一の絶縁膜２４上に設けられた高熱伝導性の導電性膜で、熱伝導性の良い、Ｃｕ、Ａｌなどの金属や、Ｐｔ、Ａｕなどの貴金属が使用可能であるが、耐熱性や安定性の点からＰｔが好適である。２６は導電性膜２５上に形成された第二の絶縁膜で、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料が使用可能であるが、ここでは第一の絶縁膜２４と同じＳｉＯ２薄膜をスパッタ法、電子線蒸着法などによって導電性膜２５を覆って形成している。２７は第二の絶縁膜２６上に形成された感応部で、酸素イオン導電性の固体電解質膜２８と、この固体電解質膜２８上に形成された一対の電極２９ａ、２９ｂ、および一方の電極２９ａ上に設定された触媒３０より構成されている。
【００１９】
固体電解質膜２８は、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３またはＳｃ２Ｏ３で安定化されたＺｒＯ２、ＣａＯ、Ｇｄ２Ｏ３またはＬａ２Ｏ３とＣｅＯ２との混合物など、酸素イオン導電性を有するすべての固体電解質を使用することができるが、本実施例では８％Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２を使用し、スパッタ法で約０．４ｍｍ×０．６ｍｍの大きさに形成している。
【００２０】
電極２９ａ、２９ｂは白金をスパッタ法で固体電解質膜２８上に形成している。白金に一部パラジウム、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属を混入させても良い。ＡＢＯ３の結晶構造をもつペロブスカイト型複合酸化物を用いても良い。ＡはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素、ＢはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕなどの遷移金属元素である。その他、一般に固体電解質型センサに用いる電極材料すべてが使用可能である。
【００２１】
触媒３０は測定対象ガスを酸化分解するものであれば良いが、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属やバナジウム、マンガン等の酸化物あるいはこれらの混合物をアルミナなどに担持したものをスクリーン印刷法で形成する。本実施例では電極２９ａ、２９ｂ上に触媒３０を形成した構成を示したが、電極２９ａ、２９ｂにＣＯに対する吸着特性の異なる材質を用いた場合は、触媒３０は不要である。
【００２２】
３１は電極２９ａ、２９ｂから延長された電極リードである。
【００２３】
以上の構成において、電源（図示せず）からヒータ２２に電力を供給し、固体電解質膜２８を所定温度（４００℃〜５００℃）に加熱する。固体電解質膜２８が所定の温度に達すると、電極２９ａ、２９ｂと固体電解質膜２８と空気の界面で電子の授受が行われ、酸素イオンが発生する。ここで、空気中にＣＯが存在すると、触媒３０が乗った電極２９ａでは、ＣＯは触媒３０によって酸化され、電極２９ａ面にまでは到達しない。もう一方の電極２９ｂでは電極面に到達したＣＯは酸化されＣＯ２になる。この酸化反応には固体電解質膜２８内の酸素イオンが使われ、その結果、両電極２９ａ、２９ｂでの電極反応に差が生じ、固体電解質膜２８内の酸素イオンの平衡が崩れ、両電極間に電位差が発生する。この電位差を検出することによりＣＯ濃度を検出することができる。
【００２４】
基板１１に用いている石英ガラスは、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫと絶縁膜１３（３５〜４５Ｗ／ｍＫ）や固体電解質膜２８（６Ｗ／ｍＫ）に対して小さく、したがってヒータ２２で加熱した場合に、基板１１の温度はほとんど上昇することなく、ヒータ２２直上の固体電解質膜２８の領域およびその近傍のみの温度を上昇させることができる。したがって加熱のための消費電力も大幅に低減することができる。また、熱衝撃強度も大きいので短時間で所定の温度まで昇温することが可能である。上記構成では１５ｍＷｓｅｃの電力量で４５０℃までの昇温が可能であった。したがって、ヒータ２２をパルス的に駆動させて大幅に消費電力が低減できるため、電池電源での駆動も可能である。
【００２５】
ここで、ヒータ２２は所定の温度（４００℃〜５００℃）に昇温する目的で、所定の抵抗値を得るために、ヒータ２２をパターニングして長さ、幅、厚さを設定している。パルス駆動でヒータ２２を加熱した場合、センサ素子２０の基板２１以外の構成要素は薄膜を主体としており、０．１μｍ〜数μｍと非常に薄いため感応部２７も瞬間的に昇温されるが、ヒータ２２の形状そのまま昇温されるため、感応部２７で温度分布が生じることになる。しかし、本実施例では、高熱伝導率の導電性膜２５を有しているので、導電性膜２５で温度分布が均一化され、感応部２７の温度分布を小さくすることができるので、出力のばらつきや不安定さを低減する事ができる。
【００２６】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２におけるガスセンサを示すものである。基本的な構成は実施例１と同じであるので異なる部分のみ説明する。
【００２７】
図において、３３は導電性膜２５から延長されたリード部であり、リード部３３に接続されたリード線３２は接地されている。
【００２８】
本実施例の構成でパルス的にセンサを駆動する場合は、ヒータ２２に約６Ｖの電圧を印加して、感応部２７を瞬間的に昇温する。この場合、ヒータ２２上には絶縁膜２６を有しているので、ヒータ２２と感応部２７は絶縁されている。しかし、実際、絶縁膜２６は数ＭΩ〜数１００ＭΩの絶縁抵抗を有するが、完全な絶縁体ではないために、導電性膜２５がない場合は、ヒータ２２に瞬間的に電圧がかかった場合にヒータ２２からの漏れ電圧が電極２９ａ、２９ｂ間の出力として現れ、センサ出力が不安定になるという課題があった。特にセンサ出力を増幅している場合は、漏れ電圧の影響分も増幅されるのセンサ出力のばらつきも大きくなる。これに対し、本実施例の構成では、ヒータ２２状に設けた第一の絶縁膜２４と第二の絶縁膜２６との間に設けた導電性膜２５を接地させることにより、ヒータ２２からの漏れ電圧を解消することができるので、非常に安定したばらつきの少ないセンサ出力を得ることができる。
【００２９】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３におけるガスセンサを示すものである。基本的な構成は実施例２と同じであるので異なる点のみ説明する。
【００３０】
本実施例では、導電性膜２５から延長されたリード部３３と、ヒータ２２から延長されヒータリードの陰極側ヒータリード３４を接続させた構成にしている。これにより、センサ素子２０からのリード線３２の取り出しを少なくすることができるので、構成を簡単にすることができるとともに、パルス駆動を行うために小型化を図ったセンサ素子上で比較的大きな面積を占めるリード（ヒータや電極のリード線を接合する部分）の面積を減らすことができるので、リード間の絶縁距離を確保して、安定なセンサ特性を得ることができる。
【００３１】
また、本実施例では、導電性膜２５の面積を固体電解質膜２８の面積より大きくした構成にしているものであり、シールド効果を確実にして安定なセンサ出力を得ることができる。
【００３２】
また、第一の絶縁膜２４と第二の絶縁膜２６は同一材質のＳｉＯ２で形成した構成としているので、パルス駆動によって急激に温度が上昇しても、絶縁膜間に熱膨張率の差がないために、絶縁膜導や導電性膜２５にクラックが生じる事はなく、安定した絶縁特性およびシールド性を保つことができる。
【００３３】
さらに、基板２１と第一の絶縁膜２４、第二の絶縁膜２６を同一材質で形成した構成としているので、パルス駆動によってヒータ２２の温度が急激に上昇しても、基板２１と絶縁膜２４、２６間に熱膨張率の差がないために、熱膨張差によってヒータ２２が劣化することはなく、長期間にわたって安定したヒータ特性を維持することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のガスセンサによれば、高熱伝導性の導電性膜を設けることにより、パルス駆動で瞬時にヒータを加熱した場合でも、感応部の温度を均一にして温度分布を小さくすることができ、出力の不安定を低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるガスセンサの断面図
【図２】本発明の実施例２におけるガスセンサの断面図
【図３】本発明の実施例３におけるガスセンサの断面図
【図４】従来例のガスセンサの断面図
【符号の説明】
２１ 基板
２２ ヒータ
２３ ヒータリード
２４ 第一の絶縁膜
２５ 導電性膜
２６ 第二の絶縁膜
２７ 感応部
２８ 固体電解質膜
２９ａ 電極
２９ｂ 電極
３０ 触媒
３１ 電極リード
３２ リード線
３３ リード部
３４ 陰極側ヒータリード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas sensor for detecting carbon monoxide generated by incomplete combustion of an indoor combustion device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types and shapes of gas sensors, such as a semiconductor type, a hot-wire semiconductor type, and a solid electrolyte type, have been proposed. Among them, a thin film with improved power-saving, battery-operated, and easy-to-install has been proposed. There is a gas sensor (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As shown in FIG. 4, a substrate 1, a heater 2 formed thereon, a solid electrolyte thin film 4 having oxygen ion conductivity formed on an upper surface thereof through an electric insulating layer 3, and a solid It comprises a pair of electrodes 5 and 6 formed on the electrolyte thin film 4 and an oxidation catalyst layer 7 provided on one of the electrodes 6. With this configuration, the heat capacity of the gas sensor is reduced to enable pulse driving, and as a result, significant power savings and battery driving are possible.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-194329
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, since the temperature is instantaneously increased to a predetermined temperature by pulse driving, a temperature distribution is generated in the solid electrolyte thin film 4, the electrode 3, and the like, so that the output may be unstable.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gas sensor which can be driven by a battery and has a stable sensor output.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the gas sensor of the present invention is provided with first and second insulating films so as to cover a heater formed on a heat-resistant and low-heat-conductive substrate, and has a high thermal conductivity between the insulating films. Is provided, and a sensitive portion is provided on the second insulating film.
[0008]
As described above, by providing the conductive film having high thermal conductivity, even when the heater is instantaneously heated by pulse driving, the temperature of the sensitive portion can be made uniform and the temperature distribution can be reduced, and output instability can be reduced. Can be reduced.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 is provided on a substrate having heat resistance and low thermal conductivity, a heater formed on the substrate, a first insulating film provided to cover the heater, and provided on the insulating film. A high thermal conductivity conductive film, a second insulating film formed on the conductive film, and a gas sensor having a sensitive portion formed on the second insulating film. Even when the heater is instantaneously heated by pulse driving due to the effect of the conductive film, the temperature of the sensitive portion can be made uniform and the temperature distribution can be reduced, and the output instability can be reduced.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the sensitive portion has an oxygen ion conductive solid electrolyte film formed on the second insulating film, and a pair of electrodes formed on the solid electrolyte film. In the solid electrolyte type that directly extracts the electromotive force output between the electrodes, even if the heater is instantaneously heated by pulse driving, it is possible to make the temperature of the sensitive part uniform and reduce the temperature distribution. Output instability can be reduced.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, since the conductive film is the gas sensor according to the first or second aspect, the conductive film plays a role of a shield and eliminates a leakage voltage from the heater, thereby reducing leakage. It is possible to obtain a stable sensor output by eliminating the influence of the voltage on the sensor output.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, the gas sensor according to the third aspect is configured such that the lead portion extended from the conductive film is connected to the cathode side of the heater lead extended from the heater. In addition to the above, a lead portion that closes a relatively large area on a miniaturized sensor element in order to perform pulse driving can be simplified because a lead wire from the sensor can be reduced and the configuration can be simplified. Since the area of (a portion where a lead wire of a heater or an electrode is bonded) can be reduced, a stable sensor characteristic can be obtained by securing an insulation distance between the lead portions.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, since the conductive film has a larger area than the solid electrolyte membrane, the gas sensor according to any one of the first to fourth aspects has a reliable shield effect and a stable sensor output. Can be obtained.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, since the first insulating film and the second insulating film are formed of the same material as the gas sensor according to any one of the first to fifth aspects, the temperature is rapidly increased by pulse driving. Even if the temperature rises, there is no difference in the coefficient of thermal expansion between the insulating films, so that cracks do not occur in the insulating film or the conductive film, and stable insulating characteristics and shielding properties can be maintained.
[0015]
The invention according to claim 7 is the gas sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate, the first insulating film, and the second insulating film are formed of the same material. Even if the temperature rises sharply, there is no difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the insulating film, so that the heater does not deteriorate and stable heater characteristics can be maintained for a long period of time.
[0016]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Example 1)
FIG. 1 shows a gas sensor according to a first embodiment of the present invention.
[0018]
In the figure, reference numeral 20 denotes a sensor element. Reference numeral 21 denotes a substrate having heat resistance and low thermal conductivity, which can be made of Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 or the like. × 0.3 mm of SiO 2 is used. A heater 22 is formed on the substrate 21 and has a resistance value set to a predetermined temperature by a sputtering method, an electron beam evaporation method, or the like. 23 is a heater lead extended from the heater 22. 24 is a first insulating film provided to cover the heater 22, Al 2 O 3, the insulating material such as SiO 2, Si 3 N 4 can be used, the same SiO 2 film and the substrate 21 here Is formed so as to cover the heater 22 by a sputtering method, an electron beam evaporation method, or the like. Reference numeral 25 denotes a conductive film having high thermal conductivity provided on the first insulating film 24, which can be made of a metal having good thermal conductivity, such as Cu or Al, or a noble metal such as Pt or Au. Pt is preferred from the viewpoints of properties and stability. Reference numeral 26 denotes a second insulating film formed on the conductive film 25. An insulating material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , or Si 3 N 4 can be used. The same SiO 2 thin film is formed so as to cover the conductive film 25 by a sputtering method, an electron beam evaporation method, or the like. Reference numeral 27 denotes a sensitive portion formed on the second insulating film 26, which is a solid electrolyte film 28 having oxygen ion conductivity, a pair of electrodes 29a and 29b formed on the solid electrolyte film 28, and one electrode 29a. It consists of the catalyst 30 set above.
[0019]
The solid electrolyte membrane 28 is made of ZrO 2 , CaO, Gd 2 O 3 , stabilized with CaO, MgO, Y 2 O 3 , La 2 O 3 or Sc 2 O 3 , or a mixture of La 2 O 3 and CeO 2. All solid electrolytes having oxygen ion conductivity can be used. In this embodiment, 8% Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 is used, and a size of about 0.4 mm × 0.6 mm is used by sputtering. Formed.
[0020]
The electrodes 29a and 29b are formed on the solid electrolyte film 28 by sputtering platinum. Precious metals such as palladium, ruthenium, and rhodium may be partially mixed with platinum. A perovskite-type composite oxide having an ABO 3 crystal structure may be used. A is a rare earth element such as La, Ce, Pr, and Nd, and B is a transition metal element such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. In addition, all electrode materials generally used for solid electrolyte type sensors can be used.
[0021]
The catalyst 30 may be any one that oxidizes and decomposes the gas to be measured. A noble metal such as platinum, palladium, ruthenium, or rhodium, or an oxide such as vanadium or manganese, or a mixture thereof supported on alumina or the like is screen-printed. Formed. In the present embodiment, the structure in which the catalyst 30 is formed on the electrodes 29a and 29b is shown. However, when the electrodes 29a and 29b are made of materials having different CO adsorption characteristics, the catalyst 30 is unnecessary.
[0022]
Reference numeral 31 denotes an electrode lead extended from the electrodes 29a and 29b.
[0023]
In the above configuration, electric power is supplied from a power supply (not shown) to the heater 22 to heat the solid electrolyte membrane 28 to a predetermined temperature (400 ° C. to 500 ° C.). When the solid electrolyte membrane 28 reaches a predetermined temperature, electrons are transferred at the interface between the electrodes 29a and 29b, the solid electrolyte membrane 28, and air, and oxygen ions are generated. Here, if CO exists in the air, at the electrode 29a on which the catalyst 30 is mounted, the CO is oxidized by the catalyst 30 and does not reach the surface of the electrode 29a. CO will be oxidized CO 2 that has reached the electrode surface at the other electrode 29b. In this oxidation reaction, oxygen ions in the solid electrolyte membrane 28 are used. As a result, a difference occurs between the electrode reactions at the two electrodes 29a and 29b, and the equilibrium of the oxygen ions in the solid electrolyte membrane 28 is lost. Generates a potential difference. By detecting this potential difference, the CO concentration can be detected.
[0024]
The quartz glass used for the substrate 11 has a thermal conductivity of 1.5 W / mK, which is smaller than that of the insulating film 13 (35 to 45 W / mK) and the solid electrolyte film 28 (6 W / mK). In this case, the temperature of the region of the solid electrolyte membrane 28 immediately above the heater 22 and the vicinity thereof can be increased without substantially increasing the temperature of the substrate 11. Therefore, power consumption for heating can be significantly reduced. Further, since the thermal shock strength is high, it is possible to raise the temperature to a predetermined temperature in a short time. With the above configuration, it was possible to raise the temperature to 450 ° C. with a power amount of 15 mWsec. Therefore, since the heater 22 can be driven in a pulsed manner and the power consumption can be greatly reduced, it is possible to drive with a battery power supply.
[0025]
Here, in order to increase the temperature of the heater 22 to a predetermined temperature (400 ° C. to 500 ° C.), the length, width, and thickness are set by patterning the heater 22 in order to obtain a predetermined resistance value. . When the heater 22 is heated by the pulse driving, the components other than the substrate 21 of the sensor element 20 are mainly made of a thin film, and the temperature of the sensitive portion 27 is also increased instantaneously because it is very thin, from 0.1 μm to several μm. Since the temperature of the heater 22 is raised as it is, a temperature distribution occurs in the sensitive portion 27. However, in the present embodiment, since the conductive film 25 having the high thermal conductivity is provided, the temperature distribution is made uniform by the conductive film 25, and the temperature distribution of the sensitive portion 27 can be reduced. Variation and instability can be reduced.
[0026]
(Example 2)
FIG. 2 shows a gas sensor according to a second embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different portions will be described.
[0027]
In the figure, reference numeral 33 denotes a lead portion extending from the conductive film 25, and a lead wire 32 connected to the lead portion 33 is grounded.
[0028]
When the sensor is driven in a pulsed manner in the configuration of the present embodiment, a voltage of about 6 V is applied to the heater 22, and the temperature of the sensitive section 27 is raised instantaneously. In this case, since the heater 22 has the insulating film 26, the heater 22 and the sensitive portion 27 are insulated. However, in practice, the insulating film 26 has an insulation resistance of several MΩ to several hundred MΩ, but is not a perfect insulator. Therefore, when the conductive film 25 is not provided, when the voltage is instantaneously applied to the heater 22, There is a problem that the leakage voltage from the heater 22 appears as an output between the electrodes 29a and 29b, and the sensor output becomes unstable. In particular, when the sensor output is amplified, the influence of the leakage voltage is also amplified, and the variation in the sensor output becomes large. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the conductive film 25 provided between the first insulating film 24 and the second insulating film 26 provided in the shape of the heater 22 is grounded, so that the heater 22 Since the leakage voltage can be eliminated, it is possible to obtain a very stable sensor output with little variation.
[0029]
(Example 3)
FIG. 3 shows a gas sensor according to a third embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as that of the second embodiment, only different points will be described.
[0030]
In the present embodiment, a lead portion 33 extended from the conductive film 25 and a cathode-side heater lead 34 of the heater lead extended from the heater 22 are connected. This can reduce the amount of lead wires 32 extracted from the sensor element 20, thereby simplifying the configuration and having a relatively large area on the miniaturized sensor element for performing pulse driving. Therefore, the area of the lead (the portion where the lead wires of the heater and the electrode are joined) can be reduced, so that the insulation distance between the leads can be secured and stable sensor characteristics can be obtained.
[0031]
Further, in the present embodiment, the area of the conductive film 25 is made larger than the area of the solid electrolyte membrane 28, so that a shield effect can be ensured and a stable sensor output can be obtained.
[0032]
Further, since the first insulating film 24 and the second insulating film 26 are formed of the same material, SiO2, even if the temperature is rapidly increased by the pulse driving, the difference in the coefficient of thermal expansion between the insulating films is small. Since there is no crack, no crack occurs in the insulating film conductor or the conductive film 25, and stable insulating characteristics and shielding properties can be maintained.
[0033]
Further, since the substrate 21, the first insulating film 24, and the second insulating film 26 are formed of the same material, even if the temperature of the heater 22 sharply rises by the pulse driving, the substrate 21 and the insulating film 24 are formed. , 26, the heater 22 does not deteriorate due to the difference in thermal expansion, and stable heater characteristics can be maintained for a long period of time.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the gas sensor of the present invention, by providing the conductive film having high thermal conductivity, even when the heater is instantaneously heated by pulse driving, the temperature of the sensitive portion is made uniform and the temperature distribution is reduced. Thus, output instability can be reduced.
[Brief description of the drawings]
1 is a sectional view of a gas sensor according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a sectional view of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a sectional view of a gas sensor according to a third embodiment of the present invention; Sectional view of an example gas sensor
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Substrate 22 Heater 23 Heater lead 24 First insulating film 25 Conductive film 26 Second insulating film 27 Sensitive part 28 Solid electrolyte membrane 29a Electrode 29b Electrode 30 Catalyst 31 Electrode lead 32 Lead wire 33 Lead part 34 Cathode side heater lead
