JP2514591B2 - 限界電流式酸素センサ - Google Patents
限界電流式酸素センサInfo
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- JP2514591B2 JP2514591B2 JP5284007A JP28400793A JP2514591B2 JP 2514591 B2 JP2514591 B2 JP 2514591B2 JP 5284007 A JP5284007 A JP 5284007A JP 28400793 A JP28400793 A JP 28400793A JP 2514591 B2 JP2514591 B2 JP 2514591B2
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- film
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜の酸化物セラミッ
クイオン伝導体を用いた限界電流式酸素センサに関す
る。
クイオン伝導体を用いた限界電流式酸素センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】イットリウム（Ｙ）で安定化した酸化ジ
ルコニウム、即ちジルコニア−イットリア（ＺｒＯ2 −
Ｙ2 Ｏ3 ）をイオン伝導体（固体電解質）として用いた
セラミック酸素センサが知られている。バルク型のセラ
ミック酸素センサでは、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 イオン伝導
体バルクをプレス成形，焼成により得て、これに触媒作
用を有し且つ酸素ガス透過性を有するＰｔ電極を厚膜技
術即ちＰｔペーストの印刷焼成により形成している。
ルコニウム、即ちジルコニア−イットリア（ＺｒＯ2 −
Ｙ2 Ｏ3 ）をイオン伝導体（固体電解質）として用いた
セラミック酸素センサが知られている。バルク型のセラ
ミック酸素センサでは、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 イオン伝導
体バルクをプレス成形，焼成により得て、これに触媒作
用を有し且つ酸素ガス透過性を有するＰｔ電極を厚膜技
術即ちＰｔペーストの印刷焼成により形成している。
【０００３】このようなバルク型セラミック酸素センサ
に対して、最近は、素子を小型化するため、酸化物イオ
ン伝導体をスパッタリング等の薄膜技術により形成する
薄膜型セラミック酸素センサが作られている。イオン伝
導体の両面に設けられる電極の形成法としては、スパッ
タリング法や印刷法が用いられる。
に対して、最近は、素子を小型化するため、酸化物イオ
ン伝導体をスパッタリング等の薄膜技術により形成する
薄膜型セラミック酸素センサが作られている。イオン伝
導体の両面に設けられる電極の形成法としては、スパッ
タリング法や印刷法が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セラミック酸素センサ
において限界電流特性を得るためには、電極が酸素ガス
透過性を有し、且つ酸素ガスが拡散律速された状態でカ
ソード電極界面に供給されるようにすることが必要であ
る。Ｐｔペーストの印刷，焼成によりアノード，カソー
ド電極を形成する方法は、ポーラス膜を得ることが容易
であり、また焼結助剤等の添加によりイオン伝導体膜と
の強固な接合を得ることができる。しかし反面、添加剤
によりイオン伝導体膜との界面に粒成長をもたらした
り、高温焼成による膜収縮が大きいためにはがれが生じ
易い。一方、スパッタリング等のドライプロセスにより
アノード，カソード電極を形成する方法では、電極膜が
緻密になり易く、酸素ガス透過性を有するポーラス膜を
得ることが難しい。
において限界電流特性を得るためには、電極が酸素ガス
透過性を有し、且つ酸素ガスが拡散律速された状態でカ
ソード電極界面に供給されるようにすることが必要であ
る。Ｐｔペーストの印刷，焼成によりアノード，カソー
ド電極を形成する方法は、ポーラス膜を得ることが容易
であり、また焼結助剤等の添加によりイオン伝導体膜と
の強固な接合を得ることができる。しかし反面、添加剤
によりイオン伝導体膜との界面に粒成長をもたらした
り、高温焼成による膜収縮が大きいためにはがれが生じ
易い。一方、スパッタリング等のドライプロセスにより
アノード，カソード電極を形成する方法では、電極膜が
緻密になり易く、酸素ガス透過性を有するポーラス膜を
得ることが難しい。
【０００５】また、酸素ガスの拡散律速性を得るための
方法として、基板自体をポーラスにしてこれを酸素ガス
供給部とする方法、基板とは別にポーラスな拡散律速絶
縁層を形成する方法等が既に提案されている。しかしこ
れらの方法では、薄膜を用いた小型の酸素センサにおい
て安定な拡散律速を得ることは難しい。更にセラミック
酸素センサにヒータを一体化する構造として、従来は一
般的に封止層上にヒータを配設することが行われてい
る。しかしこの構造では、ヒータの一方の面が露出して
いるため熱効率が悪く、従ってヒータ寿命も短く、また
電気的安全性にも問題があった。
方法として、基板自体をポーラスにしてこれを酸素ガス
供給部とする方法、基板とは別にポーラスな拡散律速絶
縁層を形成する方法等が既に提案されている。しかしこ
れらの方法では、薄膜を用いた小型の酸素センサにおい
て安定な拡散律速を得ることは難しい。更にセラミック
酸素センサにヒータを一体化する構造として、従来は一
般的に封止層上にヒータを配設することが行われてい
る。しかしこの構造では、ヒータの一方の面が露出して
いるため熱効率が悪く、従ってヒータ寿命も短く、また
電気的安全性にも問題があった。
【０００６】本発明は、上記した問題を解決して、優れ
た特性と高い信頼性を有する限界電流式酸素センサを提
供することを目的としている。本発明はまた、ヒータの
熱効率及び安全性が高く且つ優れた特性を示す限界電流
式酸素センサを提供することを目的としている。
た特性と高い信頼性を有する限界電流式酸素センサを提
供することを目的としている。本発明はまた、ヒータの
熱効率及び安全性が高く且つ優れた特性を示す限界電流
式酸素センサを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る限界電流式
酸素センサは、第１に、基板と、この基板上に形成され
た、一部が拡散律速性を持つ酸素ガスガス供給部として
基板周辺に導出されたポーラスな絶縁膜と、この絶縁膜
上に形成されたカソード電極と、このカソード電極上に
形成された酸化物イオン伝導体膜と、このイオン伝導体
膜上に形成された櫛形パターンのアノード電極と、この
アノード電極の形成された面及び前記絶縁膜の酸素ガス
供給部を露出させた中抜きパターンをもって、前記酸化
物イオン伝導体膜及び絶縁膜の周辺部を覆うように形成
された封止層とを有することを特徴としている。
酸素センサは、第１に、基板と、この基板上に形成され
た、一部が拡散律速性を持つ酸素ガスガス供給部として
基板周辺に導出されたポーラスな絶縁膜と、この絶縁膜
上に形成されたカソード電極と、このカソード電極上に
形成された酸化物イオン伝導体膜と、このイオン伝導体
膜上に形成された櫛形パターンのアノード電極と、この
アノード電極の形成された面及び前記絶縁膜の酸素ガス
供給部を露出させた中抜きパターンをもって、前記酸化
物イオン伝導体膜及び絶縁膜の周辺部を覆うように形成
された封止層とを有することを特徴としている。
【０００８】本発明に係る限界電流式酸素センサは、第
２に、酸化物セラミックイオン伝導体とこれに接触する
アノード及びカソード電極を有する素子基板と、この素
子基板のカソード電極を覆うように配設され、一部が拡
散律速性を有する酸素ガス供給部として基板周辺に導出
されたポーラス絶縁膜と、このポーラス絶縁膜上に配設
されたヒータと、このヒータが配設されたポーラス絶縁
膜上に前記酸素ガス供給部を露出させた状態で形成され
た封止層とを有することを特徴としている。
２に、酸化物セラミックイオン伝導体とこれに接触する
アノード及びカソード電極を有する素子基板と、この素
子基板のカソード電極を覆うように配設され、一部が拡
散律速性を有する酸素ガス供給部として基板周辺に導出
されたポーラス絶縁膜と、このポーラス絶縁膜上に配設
されたヒータと、このヒータが配設されたポーラス絶縁
膜上に前記酸素ガス供給部を露出させた状態で形成され
た封止層とを有することを特徴としている。
【０００９】
【作用】第１の発明においては、基板上に絶縁膜を介し
てカソード電極，酸化物イオン伝導体膜及びアノード電
極をこの順に積層した構造が用いられる。絶縁膜はポー
ラス膜として、その一部が封止層の外側に導出されて拡
散律速性を有する酸素ガス供給部として用いられる。こ
のように絶縁膜の一部がその形状と大きさによって酸素
ガス透過性が制御されて、優れた拡散律速性が得られ
る。またカソード電極は、下地がポーラスであれば、ス
パッタリング法により形成してもポーラス膜となり、従
って例えばベタ構造であって且つ充分な酸素ガス透過性
を有するものとすることができる。イオン伝導体膜上に
形成されるアノード電極は、スパッタリング法によると
比較的緻密なものとなるが、櫛形パターンとすることで
イオン伝導体膜との反応面積を稼ぐと共に、その上部は
開放することにより、酸素ガスを排出することができ
る。更に、基板としては汎用性の高い緻密なアルミナ基
板やシリコン基板を用いることができるので、量産性も
高くなる。
てカソード電極，酸化物イオン伝導体膜及びアノード電
極をこの順に積層した構造が用いられる。絶縁膜はポー
ラス膜として、その一部が封止層の外側に導出されて拡
散律速性を有する酸素ガス供給部として用いられる。こ
のように絶縁膜の一部がその形状と大きさによって酸素
ガス透過性が制御されて、優れた拡散律速性が得られ
る。またカソード電極は、下地がポーラスであれば、ス
パッタリング法により形成してもポーラス膜となり、従
って例えばベタ構造であって且つ充分な酸素ガス透過性
を有するものとすることができる。イオン伝導体膜上に
形成されるアノード電極は、スパッタリング法によると
比較的緻密なものとなるが、櫛形パターンとすることで
イオン伝導体膜との反応面積を稼ぐと共に、その上部は
開放することにより、酸素ガスを排出することができ
る。更に、基板としては汎用性の高い緻密なアルミナ基
板やシリコン基板を用いることができるので、量産性も
高くなる。
【００１０】第２の発明においては、ヒータが封止層と
ポーラス絶縁膜の間に挟まれて埋め込まれた状態で配設
されるため、熱効率及びヒータ寿命が改善され、また電
気的安全性も向上する。また、ポーラス絶縁膜は全体と
して封止層により覆われ、一部が封止層の外側に導出さ
れて拡散律速性を有する酸素ガス供給部として用いられ
る。このようにポーラス絶縁膜の一部がその形状と大き
さによって酸素ガス透過性が制御される結果、安定した
拡散律速性が得られ、従って優れた限界電流特性が得ら
れる。
ポーラス絶縁膜の間に挟まれて埋め込まれた状態で配設
されるため、熱効率及びヒータ寿命が改善され、また電
気的安全性も向上する。また、ポーラス絶縁膜は全体と
して封止層により覆われ、一部が封止層の外側に導出さ
れて拡散律速性を有する酸素ガス供給部として用いられ
る。このようにポーラス絶縁膜の一部がその形状と大き
さによって酸素ガス透過性が制御される結果、安定した
拡散律速性が得られ、従って優れた限界電流特性が得ら
れる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例の薄膜型酸素センサを
示すレイアウト図であり、図２（ａ）及び（ｂ）はそれ
ぞれ、図１のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′断面図である。この
実施例では基板として緻密なアルミナ基板１を用いてい
る。このアルミナ基板１上にまず、酸素ガス透過性を有
するポーラスな絶縁膜２が形成される。具体的にこの実
施例では、この絶縁膜２は、結晶化ガラスにステアタイ
ト粉を約３０wt％添加したペーストを印刷焼成して形成
した。なお絶縁膜２の一部は、基板周辺部に形状，大き
さを限定した帯状パターンで突出させることで、酸素ガ
ス供給部２１，２２としている。
明する。図１は本発明の一実施例の薄膜型酸素センサを
示すレイアウト図であり、図２（ａ）及び（ｂ）はそれ
ぞれ、図１のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′断面図である。この
実施例では基板として緻密なアルミナ基板１を用いてい
る。このアルミナ基板１上にまず、酸素ガス透過性を有
するポーラスな絶縁膜２が形成される。具体的にこの実
施例では、この絶縁膜２は、結晶化ガラスにステアタイ
ト粉を約３０wt％添加したペーストを印刷焼成して形成
した。なお絶縁膜２の一部は、基板周辺部に形状，大き
さを限定した帯状パターンで突出させることで、酸素ガ
ス供給部２１，２２としている。
【００１２】絶縁膜２上には、その内側にベタ構造のＰ
ｔカソード電極３が形成され、このカソード電極３を覆
うように酸化物イオン伝導体として安定化ジルコニア膜
４が形成され、更にその上に櫛形パターンのＰｔアノー
ド電極５が形成されている。これらカソード電極３，安
定化ジルコニア膜４及びアノード電極５は、いずれもス
パッタリングにより形成した。安定化ジルコニア膜４の
スパッタには、ＺｒＯ2 −８mol ％Ｙ2 Ｏ3 ターゲット
を用いた。
ｔカソード電極３が形成され、このカソード電極３を覆
うように酸化物イオン伝導体として安定化ジルコニア膜
４が形成され、更にその上に櫛形パターンのＰｔアノー
ド電極５が形成されている。これらカソード電極３，安
定化ジルコニア膜４及びアノード電極５は、いずれもス
パッタリングにより形成した。安定化ジルコニア膜４の
スパッタには、ＺｒＯ2 −８mol ％Ｙ2 Ｏ3 ターゲット
を用いた。
【００１３】カソード電極３の一部は端子部３１とし
て、基板１の周辺部に導出されている。同様にアノード
電極５の一部は端子部５１として、基板１の周辺部に導
出されている。そして安定化ジルコニア膜４及び絶縁膜
２の周辺部を覆って、アノード電極５が形成された面、
カソード，アノードの各端子部３１，５１及び酸素ガス
供給部２１，２２は露出させた状態のリング状パターン
の封止層６が形成されている。封止層６はこの実施例で
は結晶化ガラスペーストを印刷し、１０００℃，１０分
の焼成を行って形成した。なおこの封止層には非晶質ガ
ラスを用いることもできる。
て、基板１の周辺部に導出されている。同様にアノード
電極５の一部は端子部５１として、基板１の周辺部に導
出されている。そして安定化ジルコニア膜４及び絶縁膜
２の周辺部を覆って、アノード電極５が形成された面、
カソード，アノードの各端子部３１，５１及び酸素ガス
供給部２１，２２は露出させた状態のリング状パターン
の封止層６が形成されている。封止層６はこの実施例で
は結晶化ガラスペーストを印刷し、１０００℃，１０分
の焼成を行って形成した。なおこの封止層には非晶質ガ
ラスを用いることもできる。
【００１４】この実施例によると、ベタ構造のカソード
電極３，安定化ジルコニア膜４及び櫛形パターンのアノ
ード電極５の積層構造とすることで、これらを全てドラ
イプロセスにより形成して良好な特性を得ることができ
る。即ち、カソード電極３の下地には酸素ガス透過性を
有するポーラス絶縁膜２が予め形成され、安定化ジルコ
ニア膜４及び絶縁膜２の周辺は封止層６により覆われ
て、絶縁膜２の一部が所定の大きさに制限された拡散律
速性を持つ酸素ガス供給部２１，２２として基板周辺に
導出されている。またカソード電極３は下地の影響を受
けてポーラスになる。以上により、良好な拡散律速性を
もって酸素ガス供給ができる。またアノード電極５はカ
ソード電極３に比べて緻密になるが、櫛形パターンと
し、且つ電極形成面を露出させておくことより、酸素ガ
ス排出は良好に行われる。図５は、この実施例による酸
素センサを、大気雰囲気中，２００℃の条件で測定した
電圧−電流特性である。非常にクリアな限界電流特性が
得られている。また信頼性も充分高いものであることが
確認された。
電極３，安定化ジルコニア膜４及び櫛形パターンのアノ
ード電極５の積層構造とすることで、これらを全てドラ
イプロセスにより形成して良好な特性を得ることができ
る。即ち、カソード電極３の下地には酸素ガス透過性を
有するポーラス絶縁膜２が予め形成され、安定化ジルコ
ニア膜４及び絶縁膜２の周辺は封止層６により覆われ
て、絶縁膜２の一部が所定の大きさに制限された拡散律
速性を持つ酸素ガス供給部２１，２２として基板周辺に
導出されている。またカソード電極３は下地の影響を受
けてポーラスになる。以上により、良好な拡散律速性を
もって酸素ガス供給ができる。またアノード電極５はカ
ソード電極３に比べて緻密になるが、櫛形パターンと
し、且つ電極形成面を露出させておくことより、酸素ガ
ス排出は良好に行われる。図５は、この実施例による酸
素センサを、大気雰囲気中，２００℃の条件で測定した
電圧−電流特性である。非常にクリアな限界電流特性が
得られている。また信頼性も充分高いものであることが
確認された。
【００１５】またこの実施例によれば、基板上に気体拡
散層となるポーラスな絶縁膜が形成されるから、基板の
自由度が高い。例えば実施例では緻密なアルミナ基板を
用いたが、この他にシリコンウェハや各種セラミック基
板等の汎用性の高い基板を用いることができる。
散層となるポーラスな絶縁膜が形成されるから、基板の
自由度が高い。例えば実施例では緻密なアルミナ基板を
用いたが、この他にシリコンウェハや各種セラミック基
板等の汎用性の高い基板を用いることができる。
【００１６】図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の別の実施
例の薄膜型酸素センサを示すレイアウトとそのＡ−Ａ′
断面図である。この実施例では基板としてポーラスなア
ルミナ基板１１を用いている。このアルミナ基板１１上
にまず、スパッタによりＰｔアノード電極１２が形成さ
れ、これを覆うようにスパッタにより安定化ジルコニア
膜１３が形成され、更にその上にスパッタによりＰｔカ
ソード電極１４が形成される。安定化ジルコニア膜１３
のスパッタには、ＺｒＯ2 −８mol ％Ｙ2 Ｏ3ターゲッ
トを用いる。
例の薄膜型酸素センサを示すレイアウトとそのＡ−Ａ′
断面図である。この実施例では基板としてポーラスなア
ルミナ基板１１を用いている。このアルミナ基板１１上
にまず、スパッタによりＰｔアノード電極１２が形成さ
れ、これを覆うようにスパッタにより安定化ジルコニア
膜１３が形成され、更にその上にスパッタによりＰｔカ
ソード電極１４が形成される。安定化ジルコニア膜１３
のスパッタには、ＺｒＯ2 −８mol ％Ｙ2 Ｏ3ターゲッ
トを用いる。
【００１７】アノード電極１２はベタ構造である。これ
に対してカソード電極１４は、図４に具体的に示したよ
うな櫛形パターンとしている。アノード電極１２は、下
地がポーラス基板であるために、ベタ構造であってもポ
ーラスで充分な気体透過性を持ったものとすることがで
きる。カソード電極１４はアノード電極１２に比べると
緻密になるため、反応面積を稼ぐ目的で櫛形パターンと
しているのである。アノード電極１２及びカソード電極
１４はそれぞれ一部が電極端子部１２１，１４１として
基板周辺部まで導出されている。
に対してカソード電極１４は、図４に具体的に示したよ
うな櫛形パターンとしている。アノード電極１２は、下
地がポーラス基板であるために、ベタ構造であってもポ
ーラスで充分な気体透過性を持ったものとすることがで
きる。カソード電極１４はアノード電極１２に比べると
緻密になるため、反応面積を稼ぐ目的で櫛形パターンと
しているのである。アノード電極１２及びカソード電極
１４はそれぞれ一部が電極端子部１２１，１４１として
基板周辺部まで導出されている。
【００１８】このようにして形成されたアノード電極／
イオン伝導体／カソード電極のサンドイッチ構造のカソ
ード電極１４が形成された面を覆うように、気体透過性
を有するポーラス絶縁膜１５が形成される。具体的にこ
の実施例では、この絶縁膜１５は、結晶化ガラスにステ
アタイト粉を約３０wt％添加したペーストを印刷焼成し
て形成した。なお絶縁膜１５の一部は、基板周辺部に形
状，大きさを限定した帯状パターンで突出させること
で、拡散律速性を有する酸素ガス供給部１５１，１５２
としている。この絶縁膜１５の上に更にＰｔペーストの
印刷，焼成によりヒータ１６が配設されている。ヒータ
端子部１６１，１６２は図示のように基板周辺部まで導
出されている。
イオン伝導体／カソード電極のサンドイッチ構造のカソ
ード電極１４が形成された面を覆うように、気体透過性
を有するポーラス絶縁膜１５が形成される。具体的にこ
の実施例では、この絶縁膜１５は、結晶化ガラスにステ
アタイト粉を約３０wt％添加したペーストを印刷焼成し
て形成した。なお絶縁膜１５の一部は、基板周辺部に形
状，大きさを限定した帯状パターンで突出させること
で、拡散律速性を有する酸素ガス供給部１５１，１５２
としている。この絶縁膜１５の上に更にＰｔペーストの
印刷，焼成によりヒータ１６が配設されている。ヒータ
端子部１６１，１６２は図示のように基板周辺部まで導
出されている。
【００１９】そして、ヒータ１６が配設された絶縁膜１
５の表面を覆うように、封止層１７が形成されている。
封止層１７はこの実施例では結晶化ガラスペーストを印
刷し、１０００℃，１０分の焼成を行って形成した。ア
ノード，カソードの各電極端子部１２１，１４１、ヒー
タ端子部１６１，１６２、及び酸素ガス供給部１５１，
１５２は露出させた状態で素子領域全体を覆うように封
止層１７が形成される。なおこの封止層１７には非晶質
ガラスを用いることもできる。
５の表面を覆うように、封止層１７が形成されている。
封止層１７はこの実施例では結晶化ガラスペーストを印
刷し、１０００℃，１０分の焼成を行って形成した。ア
ノード，カソードの各電極端子部１２１，１４１、ヒー
タ端子部１６１，１６２、及び酸素ガス供給部１５１，
１５２は露出させた状態で素子領域全体を覆うように封
止層１７が形成される。なおこの封止層１７には非晶質
ガラスを用いることもできる。
【００２０】この実施例によると、ベタ構造のアノード
電極１２，安定化ジルコニア膜１３及び櫛形パターンの
カソード電極１４の積層構造をドライプロセスにより形
成して、良好な特性を得ることができる。即ち、カソー
ド電極１４は櫛形パターンとされ、この上に酸素ガス透
過性を有するポーラス絶縁膜１５及び封止層１７が形成
されて、絶縁膜１５の一部が所定の大きさに制限された
拡散律速性を持つ酸素ガス供給部１５１，１５２として
基板周辺に導出されている。これにより安定した拡散律
速性をもって酸素ガス供給ができる。またアノード電極
１２は下地基板の影響でポーラスになるため、酸素ガス
排出は良好に行われる。この実施例による酸素センサを
大気雰囲気中，２００℃の条件で測定した電圧−電流特
性は、先の実施例の図５と同様、非常にクリアな限界電
流特性が得られている。また信頼性も充分高いものであ
ることが確認された。
電極１２，安定化ジルコニア膜１３及び櫛形パターンの
カソード電極１４の積層構造をドライプロセスにより形
成して、良好な特性を得ることができる。即ち、カソー
ド電極１４は櫛形パターンとされ、この上に酸素ガス透
過性を有するポーラス絶縁膜１５及び封止層１７が形成
されて、絶縁膜１５の一部が所定の大きさに制限された
拡散律速性を持つ酸素ガス供給部１５１，１５２として
基板周辺に導出されている。これにより安定した拡散律
速性をもって酸素ガス供給ができる。またアノード電極
１２は下地基板の影響でポーラスになるため、酸素ガス
排出は良好に行われる。この実施例による酸素センサを
大気雰囲気中，２００℃の条件で測定した電圧−電流特
性は、先の実施例の図５と同様、非常にクリアな限界電
流特性が得られている。また信頼性も充分高いものであ
ることが確認された。
【００２１】またこの実施例では、ヒータ１６が気体拡
散層としての絶縁膜１５と封止層１７との間に挟まれて
埋め込まれた状態になっているため、ヒータの一面が開
放している従来構造に比べて熱効率が高く、従ってヒー
タ寿命も高くなっている。更にヒータ１６が埋め込み構
造であることから、電気的安全性にも優れている。
散層としての絶縁膜１５と封止層１７との間に挟まれて
埋め込まれた状態になっているため、ヒータの一面が開
放している従来構造に比べて熱効率が高く、従ってヒー
タ寿命も高くなっている。更にヒータ１６が埋め込み構
造であることから、電気的安全性にも優れている。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ポー
ラスな絶縁膜の一部を拡散律速性を有する酸素ガス供給
部としてパターン形成して、櫛形パターンのアノード電
極との組み合わせを利用して、良好な特性と高い信頼性
を実現した薄膜型の限界電流式酸素センサを提供するこ
とができる。また本発明によれば、ヒータを埋め込み構
造として熱効率及び安全性の向上をはかり、またポーラ
ス絶縁膜の一部を拡散律速性を有する酸素ガス供給部と
してパターン形成して安定な拡散律速性による良好な特
性を実現した限界電流式酸素センサを提供することがで
きる。
ラスな絶縁膜の一部を拡散律速性を有する酸素ガス供給
部としてパターン形成して、櫛形パターンのアノード電
極との組み合わせを利用して、良好な特性と高い信頼性
を実現した薄膜型の限界電流式酸素センサを提供するこ
とができる。また本発明によれば、ヒータを埋め込み構
造として熱効率及び安全性の向上をはかり、またポーラ
ス絶縁膜の一部を拡散律速性を有する酸素ガス供給部と
してパターン形成して安定な拡散律速性による良好な特
性を実現した限界電流式酸素センサを提供することがで
きる。
【図１】 本発明の一実施例による酸素センサのレイア
ウトを示す。
ウトを示す。
【図２】 同実施例のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′断面を示
す。
す。
【図３】 本発明の他の実施例による酸素センサのレイ
アウトを示す。
アウトを示す。
【図４】 同実施例の電極レイアウトを示す。
【図５】 実施例の酸素センサの特性を示す。
１…アルミナ基板、２…ポーラス絶縁膜、２１，２２…
酸素ガス供給部、３…Ｐｔカソード電極、３１…端子
部、４…安定化ジルコニア膜、５…Ｐｔアノード電極、
５１…端子部、６…封止層、１１…アルミナ基板、１２
…Ｐｔアノード電極、１３…安定化ジルコニア膜、１４
…Ｐｔカソード電極、１２１，１４１…電極端子部、１
５…ポーラス絶縁膜、１５１，１５２…酸素ガス供給
部、１６…ヒータ、１６１，１６２…ヒータ端子部、１
７…封止層、。
酸素ガス供給部、３…Ｐｔカソード電極、３１…端子
部、４…安定化ジルコニア膜、５…Ｐｔアノード電極、
５１…端子部、６…封止層、１１…アルミナ基板、１２
…Ｐｔアノード電極、１３…安定化ジルコニア膜、１４
…Ｐｔカソード電極、１２１，１４１…電極端子部、１
５…ポーラス絶縁膜、１５１，１５２…酸素ガス供給
部、１６…ヒータ、１６１，１６２…ヒータ端子部、１
７…封止層、。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宿利 尚次 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 石橋 功成 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 加藤 嘉則 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 昭62−198748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−144063（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312769（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 基板と、 この基板上に形成された、一部が拡散律速性を持つ酸素
ガス供給部として基板周辺に導出されたポーラスな絶縁
膜と、 この絶縁膜上に形成されたカソード電極と、 このカソード電極上に形成された酸化物イオン伝導体膜
と、 このイオン伝導体膜上に形成された櫛形パターンのアノ
ード電極と、 このアノード電極の形成された面及び前記絶縁膜の酸素
ガス供給部を露出させた中抜きパターンをもって、前記
酸化物イオン伝導体膜及び絶縁膜の周辺部を覆うように
形成された封止層とを有することを特徴とする限界電流
式酸素センサ。 - 【請求項２】 ポーラスな基板と、 この基板上に形成されたアノード電極と、 このアノード電極が形成された基板上にアノード電極を
覆って形成された酸化物イオン伝導体膜と、 この酸化物イオン伝導体膜上に形成された櫛形パターン
のカソード電極と、 この カソード電極を覆うように前記基板上に配設され、
一部が拡散律速性を有する酸素ガス供給部として基板周
辺に導出されたポーラス絶縁膜と、 このポーラス絶縁膜上に配設されたヒータと、 このヒータが配設されたポーラス絶縁膜上に前記酸素ガ
ス供給部を露出させた状態で形成された封止層とを有す
ることを特徴とする限界電流式酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284007A JP2514591B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 限界電流式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284007A JP2514591B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 限界電流式酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113782A JPH07113782A (ja) | 1995-05-02 |
| JP2514591B2 true JP2514591B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17673093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284007A Expired - Fee Related JP2514591B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | 限界電流式酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514591B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6546392B2 (ja) * | 2014-12-16 | 2019-07-17 | ローム株式会社 | 限界電流式ガスセンサ用電極およびその製造方法、限界電流式ガスセンサおよびその製造方法、およびセンサネットワークシステム |
-
1993
- 1993-10-18 JP JP5284007A patent/JP2514591B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07113782A (ja) | 1995-05-02 |
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