JP3085749B2 - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

Info

Publication number
JP3085749B2
JP3085749B2 JP03262972A JP26297291A JP3085749B2 JP 3085749 B2 JP3085749 B2 JP 3085749B2 JP 03262972 A JP03262972 A JP 03262972A JP 26297291 A JP26297291 A JP 26297291A JP 3085749 B2 JP3085749 B2 JP 3085749B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
gas sensor
layer
substrate
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03262972A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0688799A (en
Inventor
進二 谷川原
康弘 佐藤
隆行 山口
和三郎 太田
順二 間中
重樹 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Elemex Corp
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Elemex Corp
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Elemex Corp, Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Elemex Corp
Priority to JP03262972A priority Critical patent/JP3085749B2/en
Publication of JPH0688799A publication Critical patent/JPH0688799A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3085749B2 publication Critical patent/JP3085749B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、雰囲気中にガスが存在すること
を検知するためのガスセンサとそれに使用するガスセン
サ用ヒーターに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor for detecting the presence of a gas in an atmosphere and a gas sensor heater used for the same.

【0002】[0002]

【従来技術】図1、図2に示す従来例のガスセンサ用電
熱器では、発熱部20が空中に支持されることによっ
て、空気の微少な熱伝導により基板との熱絶縁を行い、
基板への熱拡散を最小にすることを特徴としている。従
って発熱部20は壁面13への接触を防止するように加
工されている。そのために図2の断面図に示す発熱部2
0は、そり曲がりや、たるみのない平面構造になってい
る。しかし、発熱部20は200〜600℃で動作させ
る都合上高温度で軟化するため、特に中央付近はたるみ
が発生し熱膨張により伸びて曲がり、壁面底部に接触し
たり亀裂や割れが発生する欠点がある。また、高温動作
時に膜にストレスが働き各層間での付着力低下を起こし
膜ハガレを発生させることにもなる。また、図3から明
らかなように発熱部が熱膨張した時の逃げの余地がない
ため発熱部を支えている支持部16に、ずれのストレス
が集中し張り出し部の根元に亀裂が発生する欠点があ
る。
2. Description of the Related Art In a conventional electric heater for a gas sensor shown in FIGS. 1 and 2, a heat generating portion 20 is supported in the air to perform thermal insulation with a substrate by minute heat conduction of air.
It is characterized by minimizing heat diffusion to the substrate. Therefore, the heat generating portion 20 is processed so as to prevent contact with the wall surface 13. For this purpose, the heat generating portion 2 shown in the sectional view of FIG.
0 has a planar structure without warping or sagging. However, since the heat generating portion 20 is softened at a high temperature due to the operation at 200 to 600 ° C., a slack is generated particularly in the vicinity of the center, and the heat generating portion 20 expands and bends due to thermal expansion. There is. In addition, a stress acts on the film at the time of high-temperature operation, causing a decrease in the adhesive force between the layers and causing film peeling. Further, as is apparent from FIG. 3, there is no room for escape when the heat-generating portion expands thermally, so that the stress of the displacement is concentrated on the support portion 16 supporting the heat-generating portion and a crack is generated at the base of the overhang portion. There is.

【0003】[0003]

【目的】本発明は、図1〜3で示される基板上に空中に
張り出して設けられた両持ちもしくは片持ち梁の上に設
けられた検知装置における発熱部20を温度上昇させた
際に、両持ち(エアブリッジ形状)もしくは片持ち(カ
ンチレバー形状)梁に働く負荷を軽減しようとすること
を目的とする。
An object of the present invention is to increase the temperature of a heat generating portion 20 of a detecting device provided on a double-supported or cantilever provided on a substrate shown in FIGS. An object is to reduce a load acting on a double-supported (air bridge-shaped) or cantilevered (cantilever-shaped) beam.

【0004】[0004]

【構成】本発明は、空調部を有する基板、その基板の空
調部上の空中に張り出して設けられた電気絶縁性材料か
らなる張り出し部、前記張り出し部上に設けられたガス
感知層を有するガスセンサにおいて、前記張り出し部が
段差のない連続した平板状であり、かつ基板との接合部
分から離れるにつれて上方向にわん曲しているものであ
ることを特徴とするガスセンサに関する。前記ガスセン
サは、前記ガス感知層が、金属酸化物半導体よりなるガ
ス検知材料であるときは、ガスの存否、ガスの種類を検
知するセンサとして機能する。また、前記ガス感知層
が、発熱素子と受熱素子よりなるガス流量検出部材であ
るときは、ガスの流量センサとして機能する。
The present invention relates to a gas sensor having a substrate having an air conditioner, an overhang portion made of an electrically insulating material provided overhanging the air on the air conditioner portion of the substrate, and a gas sensing layer provided on the overhang portion. The present invention relates to a gas sensor, wherein the overhanging portion has a continuous flat plate shape with no step, and is bent upward as it moves away from a joint portion with the substrate. When the gas sensing layer is a gas sensing material made of a metal oxide semiconductor, the gas sensor functions as a sensor for detecting the presence or absence of a gas and the type of the gas. Further, when the gas sensing layer is a gas flow rate detecting member including a heating element and a heat receiving element, it functions as a gas flow rate sensor.

【0005】本発明は、張り出し部が段差のない連続し
た平板状であり、かつ基板との接合部分から離れるにつ
れて上方向にわん曲しているので、張り出し部が真直ぐ
な構造体に比較してストレスのかかり具合が異なり、ス
トレスにより生ずる悪影響を回避することができる。図
4においては水平方向の熱膨張によるずれを上下に逃
し、膜はがれを防ぐために架橋部をわん曲させる例を示
す。この場合、面方向の熱膨張によるずれは上下に変位
するだけであって、支持部へ負荷が増さない。また、高
温度で材料が軟化していてもアーチ型構造に支えられて
いるためたるみにくく、図5に示すように垂直方向の力
が水平方向に分散されるので荷重負荷が軽減される。図
8から図11に示すガスセンサの例においてはさらに張
り出し部上にセンサ材料を積層させると荷重負荷が増す
ので、電熱器にセンサを併設した場合においては、そり
曲がりを有することによりなお一層効果が大きい。な
お、張り出し部の曲がり角度が水平に対して60度以下
の角度を維持する場合が特に好ましい(三角形の型)。
又、図6のように支持部側の層を厚く、例えばt′の厚
みは従来例と比較し高々30%増しとするとよい。又、
張り出し寸法d′は全長dの高々30%位が良い。図6
まではエアブリッジ形状について述べたがカンチレバー
についても同様で図7に示す。発熱部20は支持部16
から先端付近に沿ってそり曲がりを持たせる。
According to the present invention, the overhanging portion has a continuous flat plate shape with no steps, and is bent upward as it moves away from the joint with the substrate. The degree of stress is different, and the adverse effects caused by the stress can be avoided. FIG. 4 shows an example in which the displacement due to the thermal expansion in the horizontal direction is escaped up and down, and the bridge portion is curved to prevent the film from peeling. In this case, the displacement due to the thermal expansion in the plane direction only displaces up and down, and does not increase the load on the support portion. Further, even if the material is softened at high temperature, the material is hardly sagged because it is supported by the arch-shaped structure, and the load in the vertical direction is dispersed in the horizontal direction as shown in FIG. In the example of the gas sensor shown in FIGS. 8 to 11, when the sensor material is further laminated on the overhang portion, the load is increased. Therefore, in the case where the sensor is provided in addition to the electric heater, the effect is further enhanced by having the warpage. large. It is particularly preferable that the bend angle of the overhanging portion be maintained at an angle of 60 degrees or less with respect to the horizontal (triangular type).
Further, as shown in FIG. 6, the thickness of the layer on the support portion side is increased, for example, the thickness of t 'may be increased by at most 30% as compared with the conventional example. or,
The overhang dimension d 'is preferably at most about 30% of the total length d. FIG.
Up to this point, the shape of the air bridge has been described, but the same applies to the cantilever as shown in FIG. The heating section 20 is supported by the support section 16.
To have a bend along the tip.

【0006】梁部の製造方法 図6に沿って梁部(エアブリッジ形状のものもカンチレ
バー形状のものも同じ)製造方法を説明する。例えば、
Si、Al、Cu、Ni、Cr、ステンレス、コバー
ル、Mo、W、Al23、SiO2、ガラス、セラミッ
ク、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性基板14
上に、まず下部層21としてSiO2、MgO、Al2
3、Ta25、TiO2等の電気絶縁性材料を0.3〜3
μm程度、蒸着、スパッタリング、CVD等の成膜法を
用いて形成する。この成膜時においては真空度を10-6
〜10-3Torr以下にすることが望ましく、後述する
焼締め処理において密度が増し収縮しない様に、高真空
度雰囲気中で成膜し、できるだけ空孔率を減じて高密度
にさせておく必要がある。次に上部層22として発熱体
層および取出し電極1等を構成するNiCr、Ir、P
t、Ir−Pt合金、SiC、TaN、カンタル合金等
の導電性抵抗発熱材料を0.1〜3μm程度、蒸着、ス
パッタリング等により成膜する。この上部層22を所定
の形状にフォトエッチングしパターン形成する。さらに
保護被覆層18を積層する場合においては、下部層21
と同等の電気絶縁性材料を使用し同等の条件にて成膜す
れば良い。ここで上部層22及び保護被覆層18は下部
層21から引続き成膜されるため、表面状態のあらさや
段差が増し、また膜厚が増すほど粒度が大きくなり、空
孔や欠陥を多く含むため焼締め処理後においては下部層
よりさらに収縮させることが可能となり、梁部のそり曲
がりが形成できる。また、上部層22及び保護被覆層1
8の成膜時においては、下部層の成膜時の場合よりも真
空度を下げて10-4〜10-2Torr程度にしておけ
ば、空孔を多く含む膜質が得られ、やはり焼締め処理後
において収縮させることもできる。次に、基板14に空
洞部15をエッチングによって形成すると下部層21、
上部層22からなる梁部あるいは下部層21、上部層2
2、保護被覆層18からなる梁部ができる。さらにこれ
を350〜800℃で焼締めを行えば所定のそり曲がり
形状が得られる。なお、空洞部15を形成する前に焼締
めを行っても空洞部形成後に上部層22、保護被覆層1
8の収縮しようとする力により基板14から束縛されて
いた力が無くなるため、やはりそり曲がり形状が得られ
る。従って焼締め処理と空洞部15の形成の順序は特定
しなくても可能である。
A method of manufacturing a beam portion (an air bridge shape and a cantilever shape) will be described with reference to FIG. For example,
Heat resistant substrate 14 of Si, Al, Cu, Ni, Cr, stainless steel, Kovar, Mo, W, Al 2 O 3 , SiO 2 , glass, ceramic, epoxy resin, polyimide resin, etc.
First, SiO 2 , MgO, Al 2 O is used as the lower layer 21.
3, Ta 2 O 5, an electrically insulating material such as TiO 2 0.3-3
It is formed using a film forming method such as vapor deposition, sputtering, or CVD with a thickness of about μm. At the time of this film formation, the degree of vacuum is 10 −6.
It is preferable to set the pressure to 10 -3 Torr or less, and it is necessary to form the film in a high vacuum atmosphere and reduce the porosity as much as possible to increase the density so that the density does not increase and does not shrink in the baking treatment described later. There is. Next, NiCr, Ir, P constituting the heating element layer and the extraction electrode 1 etc. as the upper layer 22.
A conductive resistance heating material such as t, Ir-Pt alloy, SiC, TaN, and Kanthal alloy is formed to a thickness of about 0.1 to 3 μm by vapor deposition, sputtering, or the like. The upper layer 22 is photo-etched into a predetermined shape to form a pattern. When the protective coating layer 18 is further laminated, the lower layer 21
The film may be formed using the same electrically insulating material as described above and under the same conditions. Here, since the upper layer 22 and the protective coating layer 18 are successively formed from the lower layer 21, the roughness and the level difference of the surface state increase, and the larger the film thickness, the larger the grain size, and many pores and defects. After the baking treatment, the lower layer can be further contracted, and the beam can be bent. In addition, the upper layer 22 and the protective coating layer 1
At the time of film formation of No. 8, if the degree of vacuum is lowered to about 10 −4 to 10 −2 Torr as compared with the case of film formation of the lower layer, a film quality containing a large number of pores can be obtained. It can be shrunk after processing. Next, when the cavity 15 is formed in the substrate 14 by etching, the lower layer 21 is formed.
Beam or lower layer 21, upper layer 2 composed of upper layer 22
2. A beam portion made of the protective coating layer 18 is formed. Further, if this is sintered at 350 to 800 ° C., a predetermined warped shape can be obtained. In addition, even if baking is performed before forming the cavity 15, even after forming the cavity, the upper layer 22 and the protective coating layer 1 are formed.
Since the force constrained from the substrate 14 is eliminated by the force of the contraction 8, a warped shape is obtained. Therefore, it is possible to specify the order of the baking process and the formation of the hollow portion 15 without specifying the order.

【0007】[0007]

【実施例】【Example】

実施例1 図6では電熱器の場合を示したものであり、保護被覆層
18を含めているが無くても良い。電熱器としては周囲
の温度変化に応じて上部層22の発熱体層自身の電気抵
抗値が変化するので、これを検出すれば温度検出センサ
として利用できるし、周囲の雰囲気の湿度変化に対して
も高湿度の時は発熱部の温度が湿度により熱放散を受け
て下降するので湿度検出センサとしても利用できる。
Embodiment 1 FIG. 6 shows the case of an electric heater, and the protective coating layer 18 may or may not be included. As an electric heater, the electric resistance value of the heating element layer itself of the upper layer 22 changes according to a change in the surrounding temperature, so if this is detected, it can be used as a temperature detection sensor. Also, when the humidity is high, the temperature of the heat-generating portion falls due to heat dissipation due to the humidity, so that it can be used as a humidity detection sensor.

【0008】実施例2 また、電熱器として図12、図13では流量センサに適
用した場合を示す。一連の共通の空洞部45上に2コ以
上の電熱器を併設し、一方を発熱素子42a、他方を受
熱素子42bとして用い、各素子は下部層41、発熱体
層42、保護被覆層48の積層構造をなし、材料、形成
条件及び焼締め条件等は図6の場合と同等にすると、図
13からも明らかな様にそり曲がり形状の梁部を形成
し、強度を維持することができる。なお、図12におい
て流体が流体の流れ40方向に向かうと、発熱素子42
aに流体が接触した際流体の温度が上昇し、さらに流れ
が進んで高温の流体が受熱素子42bに達すると受熱素
子42bの温度が上昇し、受熱素子の発熱体層42の抵
抗値が流量に応じて変化するので流量センサとして利用
することができる。ここで、電極部43は配線接続用ボ
ンディングパッド43a、43b、43c、43dから
なり43a、43b間に一定電力を印加して発生するジ
ュール熱により発熱素子42aの温度を上昇させ、流体
の温度を受熱素子42bで受けてその時の電気抵抗値を
43c、43d間で検出することができる。
Embodiment 2 FIGS. 12 and 13 show a case where the present invention is applied to a flow sensor as an electric heater. Two or more electric heaters are provided side by side on a series of common cavities 45, one of which is used as a heating element 42a and the other as a heat receiving element 42b, and each element has a lower layer 41, a heating element layer 42, and a protective coating layer 48. When a laminated structure is formed and the material, forming conditions, and baking conditions are the same as those in FIG. 6, a beam portion having a bent shape is formed as is clear from FIG. 13, and the strength can be maintained. In FIG. 12, when the fluid flows in the direction of the fluid flow 40, the heating element 42
When the fluid comes into contact with a, the temperature of the fluid rises, and when the flow further proceeds and the high temperature fluid reaches the heat receiving element 42b, the temperature of the heat receiving element 42b rises, and the resistance value of the heating element layer 42 of the heat receiving element becomes the flow rate. Therefore, it can be used as a flow sensor. Here, the electrode portion 43 is composed of wiring connection bonding pads 43a, 43b, 43c, and 43d. By applying a constant power between the 43a and 43b, the temperature of the heating element 42a is increased by Joule heat generated, and the temperature of the fluid is reduced. The electric resistance value received at the heat receiving element 42b at that time can be detected between 43c and 43d.

【0009】実施例3 図8、図9は、本発明の1実施例を示したガスセンサ1
0の平面図および断面図であって、略正方形の形状をし
た基板1の上に一体的に構成されている。図示した如
く、基板1の左上角部及び右下角部には台座部1b、1
bが形成されており基板1の他の部分に凹所1aを形成
している。これらの台座部1b、1b間に架橋して電気
的絶縁性材料からなる下部層4aが形成されており、空
中に張り出した架橋構造を構成している。下部層4a上
には一対の検出用リード5a、5bが端部を互いに対向
させ且つ所定距離離隔して配設されており、その対向領
域部分には所定の半導体材料からなるガス検出層7が形
成されておりガス検出領域を画定している。ガス検出層
7は検出用リード5a及び5bの対向端部に夫々接触し
て設けられており、ガスの吸着によりその抵抗値が変化
し、その変化を検出することによってガスの検出を行
う。検出用リード5a、5bは互いに反対方向へブリッ
ジ3上を延在しており、夫々の台座1b、1b上に絶縁
層を介して設けられている検出用電極9a、9bに接続
されている。下部層4a上にはそれぞれ上部層に相当す
る検出用リード5a、5bと並列的に延在してヒータリ
ード8cが設けられており、台座部1b、1b上に夫々
設けられているヒータ用電極8a、8bに接続されてい
る。このヒータリード8cには、電流を印加させて検出
用半導体層7を加熱しガス検出させる。尚、本実施例に
おいては、ガス検出領域を除いて検出用リード5a、5
bとヒータリード8cは電気的絶縁性の材料からなる被
覆層で完全に被覆されており、ブリッジ3上において検
出用リード5a、5bとヒータリード8cとはこの被覆
層によって電気的に分離されている。図9は、図8のX
−X線断面図であり、本発明の「そり曲がり構造」の両
持ち梁部すなわち架橋構造(エアブリッジ形)を端的に
示すものである。下部層4aはガス検出層7、検出用リ
ード5a、5b、ヒータリード8cを支持し、電極間の
絶縁を行なう為の絶縁耐熱層である。耐熱性があり絶縁
性が高くヒータ材料と線膨張率の近い材料、例えばSi
2、Al23、MgO、Si34、Ta25等を使用
する。本実施例では、SiO2をスパッタリングによ
り、0.3〜2μmの厚さに形成している。この時Ar
圧力は10-3Torr以下にして膜の密度を増すように
する。また真空蒸着法によって形成しても良い。検出用
リード5a、5b、ヒータリード8cのパターンから成
る電気導電材料としては、NiCr、Ir、Pt、Ir
−Pt合金、SiC、TaN、カンタル等を蒸着、スパ
ッタリング等で0.2〜2μmの厚さに成膜しフォトエ
ッチングによりパターン形成する。4bは、保護被覆層
であり、本実施例では、SiO2、Al23、MgO、
Si34、Ta25等を蒸着、CVD、スパッタリング
等で0.2〜3μm成膜後フォトエッチングする。これ
により、検出用リードとヒータリードとは夫々別々に絶
縁層で取り囲まれることとなり互いに電気的に分離され
る。次にガスセンサとして動作させるために金属酸化物
半導体材料や触媒材料からなる検出部7を併設し350
〜800℃、好ましくは450℃で、0.5〜10hr
程度加熱処理することによって検出部7の積層の荷重に
も耐えうるそり曲り形状が得られる。金属酸化物半導体
材料としてSn、Zn、Fe、Ti、In、Ni、W、
Cd、V等の酸化物をスパッタリング、蒸着、CVD等
の方法で形成し、所定の形状にフォトエッチングする。
触媒材料を用いたガスセンサの例であれば図6の電熱器
において保護被覆層18の代りにPd、Pt微粒子、あ
るいはPt−Pd合金等を単独もしくはシリカ・アルミ
ナ・バインダーと混合させて金属酸化物半導体材料の場
合と同等の方法で形成すれば良い。すなわち、Pdを蒸
着、スパッタリングした後にシリカ・アルミナを蒸着、
スパッタリングする工程を交互にくりかえすか、シリカ
・アルミナを成膜した後にPdを成膜するなどの方法を
用いる。
Embodiment 3 FIGS. 8 and 9 show a gas sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
0 is a plan view and a cross-sectional view, and is integrally formed on a substrate 1 having a substantially square shape. As shown, pedestals 1b, 1b are provided at the upper left corner and the lower right corner of the substrate 1, respectively.
b is formed, and a recess 1a is formed in another portion of the substrate 1. A lower layer 4a made of an electrically insulating material is formed bridging between these pedestals 1b, 1b, and forms a cross-linked structure projecting in the air. On the lower layer 4a, a pair of detection leads 5a, 5b are arranged with their ends facing each other and separated by a predetermined distance, and a gas detection layer 7 made of a predetermined semiconductor material is provided in the facing region. Formed to define a gas detection region. The gas detection layer 7 is provided in contact with the opposite ends of the detection leads 5a and 5b, and the resistance value changes due to the adsorption of the gas. The gas is detected by detecting the change. The detection leads 5a and 5b extend on the bridge 3 in opposite directions and are connected to detection electrodes 9a and 9b provided on the respective pedestals 1b and 1b via an insulating layer. Heater leads 8c are provided on the lower layer 4a so as to extend in parallel with the detection leads 5a and 5b corresponding to the upper layers, respectively, and the heater electrodes provided on the pedestals 1b and 1b, respectively. 8a and 8b. A current is applied to the heater lead 8c to heat the semiconductor layer 7 for detection to detect gas. In this embodiment, the detection leads 5a, 5a,
b and the heater lead 8c are completely covered with a coating layer made of an electrically insulating material. On the bridge 3, the detection leads 5a and 5b and the heater lead 8c are electrically separated by the coating layer. I have. FIG.
FIG. 3 is an X-ray cross-sectional view, which simply shows a doubly supported beam portion, that is, a bridge structure (air bridge type) of the “warped structure” of the present invention. The lower layer 4a is an insulating heat-resistant layer for supporting the gas detection layer 7, the detection leads 5a and 5b, and the heater lead 8c and for insulating the electrodes. A material that has heat resistance, high insulation, and a linear expansion coefficient close to that of the heater material, for example, Si
O 2, Al 2 O 3, MgO, using a Si 3 N 4, Ta 2 O 5 or the like. In this embodiment, SiO 2 is formed to a thickness of 0.3 to 2 μm by sputtering. At this time, Ar
The pressure is set to 10 −3 Torr or less to increase the density of the film. Further, it may be formed by a vacuum evaporation method. NiCr, Ir, Pt, Ir may be used as the electrically conductive material composed of the patterns of the detection leads 5a, 5b and the heater leads 8c.
-Pt alloy, SiC, TaN, Kanthal or the like is deposited to a thickness of 0.2 to 2 [mu] m by vapor deposition, sputtering or the like, and a pattern is formed by photoetching. Reference numeral 4b denotes a protective coating layer. In this embodiment, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO,
After film formation of Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 or the like by vapor deposition, CVD, sputtering, or the like, photolithography is performed after forming a film of 0.2 to 3 μm. Thus, the detection lead and the heater lead are separately surrounded by the insulating layer, and are electrically separated from each other. Next, in order to operate as a gas sensor, a detection unit 7 made of a metal oxide semiconductor material or a catalyst material is additionally provided.
800800 ° C., preferably at 450 ° C., for 0.5 to 10 hours
By performing the heat treatment to a certain degree, a warped shape that can withstand the load of lamination of the detection unit 7 can be obtained. As metal oxide semiconductor materials, Sn, Zn, Fe, Ti, In, Ni, W,
An oxide such as Cd or V is formed by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD, and is photoetched into a predetermined shape.
In the case of a gas sensor using a catalyst material, in the electric heater shown in FIG. 6, metal oxide is obtained by mixing Pd, Pt fine particles, or a Pt-Pd alloy alone or with a silica-alumina binder instead of the protective coating layer 18. What is necessary is just to form by the same method as the case of a semiconductor material. That is, after depositing and sputtering Pd, silica and alumina are deposited,
A method of alternately repeating the sputtering process or forming a film of Pd after forming a film of silica / alumina is used.

【0010】実施例4 図10は、本発明の更に別の実施例を示しており、これ
は前述した実施例の場合には架橋構造としたのに対し
て、片持ち梁構造とした場合である。即ち、本実施例の
ガスセンサ30は、空中に張り出す部分としてのブリッ
ジ33を有しているが、このブリッジ33は架橋構造で
はなく、片持ち梁構造である。従って、基板31には右
下角部にのみ台座部31bが形成されており、片持ち梁
状のブリッジ33はそこから空中に張り出して延在して
いる。ブリッジ33上には、ヒータリード38cと検出
用リード35a及び35bが並設して設けられており、
検出用リード35aと35bとは離隔して並設されてお
り、その先端部間に接続してガス検出用の半導体層37
が形成されている。本実施例では、ヒータリード38c
は検出用リード35a及び35bを取りまく様に設けら
れている。尚、図11は、図10の装置の片持ち梁ブリ
ッジ33の長手方向に沿っての断面を示している。図1
1は、本発明の「そり曲がり構造」の片持ち梁部(カン
チレバー形)を端的に示すものである。なお、図中34
aはヒータリード38cを支持し、電極間の絶縁を行う
ための絶縁耐熱層を示し、34eは絶縁層を示し、35
は検知用リードを示し、39は電極を示す。
Embodiment 4 FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention, which has a cantilever structure in contrast to the bridge structure in the above-described embodiment. is there. That is, the gas sensor 30 of the present embodiment has the bridge 33 as a portion projecting into the air, but this bridge 33 has a cantilever structure instead of a bridge structure. Therefore, the pedestal portion 31b is formed only at the lower right corner of the substrate 31, and the cantilever-like bridge 33 extends from the base 31b into the air. On the bridge 33, a heater lead 38c and detection leads 35a and 35b are provided side by side.
The detection leads 35a and 35b are juxtaposed and spaced apart from each other.
Are formed. In this embodiment, the heater leads 38c
Are provided so as to surround the detection leads 35a and 35b. FIG. 11 shows a cross section along the longitudinal direction of the cantilever bridge 33 of the apparatus of FIG. FIG.
Numeral 1 simply shows a cantilever portion (cantilever shape) of the "warp structure" of the present invention. In the figure, 34
a indicates an insulating heat-resistant layer for supporting the heater lead 38c and performing insulation between electrodes; 34e indicates an insulating layer;
Indicates a detection lead, and 39 indicates an electrode.

【0011】[0011]

【効果】本発明は、張り出し部が上方向にわん曲して形
成されているので、ストレスが張り出し部の根元にかか
らず、根元に割れ目が発生することがなく、張り出し部
の膜はがれ現象もない。また、上方向にわん曲している
ので、従来型のように張り出し部が空洞部にたれ下が
り、信頼性が低下するという欠点が解消された。
According to the present invention, since the overhanging portion is formed by bending upward, stress is not applied to the base of the overhanging portion, no crack is generated at the root, and the film of the overhanging portion peels off. Nor. In addition, since it is bent upward, the drawback that the overhang portion falls down to the hollow portion as in the conventional type and the reliability is reduced is eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来から知られている基板上に張り出した梁部
上に検知部を有するガスセンサの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a conventionally known gas sensor having a detection unit on a beam projecting over a substrate.

【図2】図1のガスセンサのX−X線断面図を示す。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of the gas sensor of FIG.

【図3】梁部にストレスがかかる状態説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a state where stress is applied to a beam portion.

【図4】梁部にストレスがかかる状態説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of a state where stress is applied to a beam portion.

【図5】梁部にストレスがかかる状態説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a state where stress is applied to a beam portion.

【図6】本発明の梁部の製造方法を説明するためのエア
ブリッジ形の本発明ガスセンサの概略図である。
FIG. 6 is a schematic view of an air bridge type gas sensor of the present invention for describing a method of manufacturing a beam portion of the present invention.

【図7】本発明の梁部の製造方法を説明するためのカン
チレバー形の本発明ガスセンサの概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a cantilever type gas sensor of the present invention for describing a method of manufacturing a beam portion of the present invention.

【図8】本発明ガスセンサの梁部を架橋構造とした場合
の1実施例を示した平面概略図である。
FIG. 8 is a schematic plan view showing one embodiment when a beam portion of the gas sensor of the present invention has a bridge structure.

【図9】図8のX−X線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line XX of FIG. 8;

【図10】本発明ガスセンサの梁部を片持ち構造とした
場合の1実施例を示した平面概略図である。
FIG. 10 is a schematic plan view showing an embodiment in which a beam portion of the gas sensor of the present invention has a cantilever structure.

【図11】図10のX−X線断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line XX of FIG. 10;

【図12】本発明の流量センサとしての1例を示す平面
図である。
FIG. 12 is a plan view showing one example of a flow sensor according to the present invention.

【図13】図12のB−B線断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line BB of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 1a 凹所 1b 台座部 3 ブリッジ 4a 下部層 4b 保護被覆層 5a 検出用リード 5b 検出用リード 7 ガス検出層 8a ヒータ用電極 8b ヒータ用電極 8c ヒータリード 9a 電極 9b 電極 10 ガスセンサ 11 基板 13 壁面 15 空洞部 16 支持部 17 支持部 18 保護被覆層 20 発熱部 21 下部層 22 上部層(発熱体) 23 取り出し電極 30 ガスセンサ 31 基板 31b 台座部 33 ブリッジ 34a 絶縁耐熱層 34e 絶縁層 35a 検出用リード 35b 検出用リード 37 ガス検出層 38a ヒータ用電極 38b ヒータ用電極 38c ヒータリード 39 電極 39a 電極 39b 電極 40 流体 41 下部層 42 発熱体層 42a 発熱素子 42b 受熱素子 43 電極部 43a 配線接続用ボンディングパッド 43b 配線接続用ボンディングパッド 43c 配線接続用ボンディングパッド 43d 配線接続用ボンディングパッド 45 空洞部 46 基板 48 保護被覆層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a Depression 1b Pedestal 3 Bridge 4a Lower layer 4b Protective coating layer 5a Detection lead 5b Detection lead 7 Gas detection layer 8a Heater electrode 8b Heater electrode 8c Heater lead 9a Electrode 9b Electrode 10 Gas sensor 11 Substrate 13 Wall surface Reference Signs List 15 cavity portion 16 support portion 17 support portion 18 protective coating layer 20 heating portion 21 lower layer 22 upper layer (heating element) 23 extraction electrode 30 gas sensor 31 substrate 31b pedestal portion 33 bridge 34a insulating heat-resistant layer 34e insulating layer 35a detection lead 35b Detection lead 37 Gas detection layer 38a Heater electrode 38b Heater electrode 38c Heater lead 39 Electrode 39a Electrode 39b Electrode 40 Fluid 41 Lower layer 42 Heating element layer 42a Heating element 42b Heat receiving element 43 Electrode part 43a Bonding pad for wiring connection 43b Wiring connection bonding pad 43c Wiring connection bonding pad 43d Wiring connection bonding pad 45 Cavity 46 Substrate 48 Protective coating layer

フロントページの続き (72)発明者 山口 隆行 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 太田 和三郎 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 間中 順二 東京都大田区大森西1丁目9番17号 リ コー精器株式会社内 (72)発明者 高野 重樹 東京都大田区大森西1丁目9番17号 リ コー精器株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−293553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12 G01F 1/68 G01P 5/12 Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Yamaguchi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Wasaburo Ota 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside Ricoh (72) Inventor Junji Manaka 1-9-17 Omori Nishi, Ota-ku, Tokyo Ricoh Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Shigeki Takano 1-9-17-1 Omori Nishi, Ota-ku, Tokyo (56) References JP-A-3-293553 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/12 G01F 1/68 G01P 5/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空調部を有する基板、その基板の空調部
上の空中に張り出して設けられた電気絶縁性材料からな
る張り出し部、前記張り出し部上に設けられたガス感知
層を有するガスセンサにおいて、前記張り出し部が段差
のない連続した平板状であり、かつ基板との接合部分か
ら離れるにつれて上方向にわん曲しているものであるこ
とを特徴とするガスセンサ。
1. A gas sensor having a substrate having an air conditioner, an overhang portion made of an electrically insulating material provided overhanging the air on the air conditioning portion of the substrate, and a gas sensing layer provided on the overhang portion. A gas sensor, wherein the overhanging portion has a continuous flat plate shape with no step, and is bent upward as it goes away from a joint portion with the substrate.
【請求項2】 前記ガス感知層が、金属酸化物半導体よ
りなるガス検知材料である請求項1記載のガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensing layer is a gas sensing material made of a metal oxide semiconductor.
【請求項3】 前記ガス感知層が、発熱素子と受熱素子
よりなるガス流量検知部材である請求項1記載のガスセ
ンサ。
3. The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensing layer is a gas flow detecting member including a heating element and a heat receiving element.
JP03262972A 1991-09-13 1991-09-13 Gas sensor Expired - Fee Related JP3085749B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03262972A JP3085749B2 (en) 1991-09-13 1991-09-13 Gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03262972A JP3085749B2 (en) 1991-09-13 1991-09-13 Gas sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0688799A JPH0688799A (en) 1994-03-29
JP3085749B2 true JP3085749B2 (en) 2000-09-11

Family

ID=17383110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03262972A Expired - Fee Related JP3085749B2 (en) 1991-09-13 1991-09-13 Gas sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3085749B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001194201A (en) * 2000-01-12 2001-07-19 Denso Corp Sensor and its manufacturing method
JP3883906B2 (en) * 2002-05-30 2007-02-21 グローリー株式会社 Film stress variable thin film and thin film gas sensor using the same
JP5008503B2 (en) * 2007-08-28 2012-08-22 日本碍子株式会社 Gas sensor
KR20090122083A (en) * 2008-05-23 2009-11-26 삼성전자주식회사 Microheater, microheater array, method for manufacturing the same and electronic device using the same
JP6842622B2 (en) * 2015-11-18 2021-03-17 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Flow sensor and its manufacturing method
CN108318547B (en) * 2018-05-11 2024-01-23 微纳感知(合肥)技术有限公司 Single cantilever type gas sensor with curled structure and sensor array
CN108519409B (en) * 2018-05-11 2024-05-07 微纳感知(合肥)技术有限公司 Warp single cantilever type gas sensor, preparation method and sensor array
CN108519408B (en) * 2018-05-11 2024-04-02 微纳感知(合肥)技术有限公司 Gas sensor, preparation method of sensor and sensor array
JP6877397B2 (en) * 2018-10-15 2021-05-26 Nissha株式会社 Manufacturing method of MEMS gas sensor and MEMS gas sensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2847970B2 (en) * 1989-12-28 1999-01-20 富士電機株式会社 Gas sensor and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0688799A (en) 1994-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100538920C (en) Stable pyrostat/heater system with tungsten/aluminium nitride
JP3085749B2 (en) Gas sensor
JP2012047725A (en) Capacitive pressure sensor
JP2004200619A (en) Wafer supporting member
JP2006524326A (en) Semiconductor thin film gas sensor device
JP5609919B2 (en) Micro heater element
JP6489195B1 (en) Electrostatic chuck device
JPH08278274A (en) Gas sensor and preparation thereof
KR100450919B1 (en) Sensor and its manufacturing method
JP2001237051A (en) Ceramic heater with cylindrical part and heating device using the same
KR20010030871A (en) Heating element and method for producing the same
JP2000286331A (en) Wafer support member
KR101419563B1 (en) Heating unit comprising a heat resistance element shaped as a conductive pattern
JP3724443B2 (en) Thin film gas sensor
JPS62265529A (en) Device for measuring flow rate of medium and manufacture thereof
JPH11354302A (en) Thin-film resistor element
JP3850314B2 (en) Wafer support member and wafer heating method using the same
JPH0618465A (en) Complex sensor
JP3563726B2 (en) Wafer support member
JP2727541B2 (en) Manufacturing method of thin film thermistor
JPH10160698A (en) Micro sensor
JP2679811B2 (en) Gas detector
JP4009138B2 (en) Wafer support member
JP6834358B2 (en) Gas sensor
JP4024368B2 (en) Sensor with heat-generating thin film element

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees