JP3104177B2 - ガスセンサの製造方法 - Google Patents
ガスセンサの製造方法Info
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- JP3104177B2 JP3104177B2 JP01112475A JP11247589A JP3104177B2 JP 3104177 B2 JP3104177 B2 JP 3104177B2 JP 01112475 A JP01112475 A JP 01112475A JP 11247589 A JP11247589 A JP 11247589A JP 3104177 B2 JP3104177 B2 JP 3104177B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、メタンやCO、水素等のガスを検出するた
めのガスセンサの製造方法に関し、特に耐熱絶縁基板に
ガス感応膜とヒータとを設けたガスセンサの製造方法に
関する。
めのガスセンサの製造方法に関し、特に耐熱絶縁基板に
ガス感応膜とヒータとを設けたガスセンサの製造方法に
関する。
この発明はまた、ガスセンサの製造コストの改善に関
する。
する。
［従来技術］ 耐熱絶縁基板にガス感応膜とヒータとを設けたガスセ
ンサは周知である。このようなガスセンサは、通常は以
下の工程で製造される。第１に基板にヒータを設けると
共に、印刷やスパッタリング等によりガス感応膜を設け
る。この段階の基板は未分割で、１枚の基板に多数のガ
スセンサを設けてある。次に基板をガスセンサ毎にダイ
アモンドカッタで切断し、ハウジングに結合してエージ
ングを行い、検査後に不良品を除いて出荷する。
ンサは周知である。このようなガスセンサは、通常は以
下の工程で製造される。第１に基板にヒータを設けると
共に、印刷やスパッタリング等によりガス感応膜を設け
る。この段階の基板は未分割で、１枚の基板に多数のガ
スセンサを設けてある。次に基板をガスセンサ毎にダイ
アモンドカッタで切断し、ハウジングに結合してエージ
ングを行い、検査後に不良品を除いて出荷する。
センサのエージングは、ハウジングをソケットに差し
込み、ソケットからヒータに通電して行う。またエージ
ングの期間は、通常２週間〜１ケ月である。エージング
を行うには、センサをソケットに差し込むという手間を
要するし、ソケットに差し込んだセンサはかさばり、広
いスペースを要する。ハウジングのコストはガスセンサ
そのもののコストと同程度なので、エージングにハウジ
ングを用いることはセンサの仕掛かり品コストを増加さ
せる。更にガスセンサの収率は、一般に余り高くない。
不良品のガスセンサのハウジングは、ガスセンサを取り
外して再使用するか廃棄するかしかないが、このことは
ガスセンサの製造コストを増加させる。
込み、ソケットからヒータに通電して行う。またエージ
ングの期間は、通常２週間〜１ケ月である。エージング
を行うには、センサをソケットに差し込むという手間を
要するし、ソケットに差し込んだセンサはかさばり、広
いスペースを要する。ハウジングのコストはガスセンサ
そのもののコストと同程度なので、エージングにハウジ
ングを用いることはセンサの仕掛かり品コストを増加さ
せる。更にガスセンサの収率は、一般に余り高くない。
不良品のガスセンサのハウジングは、ガスセンサを取り
外して再使用するか廃棄するかしかないが、このことは
ガスセンサの製造コストを増加させる。
［発明の課題］ この発明の課題は、ガスセンサの製造コストを低下さ
せることにある。
せることにある。
また請求項２での課題は、これに加えて、ガスセンサ
の検査を容易にすることにある。
の検査を容易にすることにある。
更に請求項３での課題は、ガスセンサの基板からの分
割を容易にすることにある。
割を容易にすることにある。
［発明の構成］ この発明では、未分割の耐熱絶縁基板に、ガスにより
抵抗値が変化する金属酸化物半導体を用いたガス感応膜
とガス感応膜を加熱するためのヒータと、ガス感応膜と
ヒータとにそれぞれ接続した複数の電極とを設けたガス
センサを多数形成し、この基板を未分割の状態で使用温
度付近に加熱してエージングし、エージング後の基板
を、所定ガス濃度の雰囲気を形成した検査槽に収容し
て、基板を使用温度付近に加熱し、基板内の各ガスセン
サの電極に検査用のピンを接触させて、各ガス感応膜を
検査し、検査後の基板を分割して、各ガスセンサを独立
させ、検査後のガスセンサから良品を選別して、良品を
ハウジングに結合する。
抵抗値が変化する金属酸化物半導体を用いたガス感応膜
とガス感応膜を加熱するためのヒータと、ガス感応膜と
ヒータとにそれぞれ接続した複数の電極とを設けたガス
センサを多数形成し、この基板を未分割の状態で使用温
度付近に加熱してエージングし、エージング後の基板
を、所定ガス濃度の雰囲気を形成した検査槽に収容し
て、基板を使用温度付近に加熱し、基板内の各ガスセン
サの電極に検査用のピンを接触させて、各ガス感応膜を
検査し、検査後の基板を分割して、各ガスセンサを独立
させ、検査後のガスセンサから良品を選別して、良品を
ハウジングに結合する。
ここで好ましくは、ガス感応膜やヒータに接続した電
極の端部を拡大し、検査用のピンとの接触を容易にする
（請求項２）。
極の端部を拡大し、検査用のピンとの接触を容易にする
（請求項２）。
また好ましくは、基板の裏面を粘着テープに固定し、
ローラを通過させて基板をセンサ毎に分割する（請求項
３）。
ローラを通過させて基板をセンサ毎に分割する（請求項
３）。
基板毎センサを使用温度付近に加熱してエージング
し、所定ガス濃度の雰囲気を形成した検査槽中で使用温
度付近に加熱して検査するようにすれば、エージングに
要する設備やスペースを簡略化できる。またハウジング
を用いるのはセンサの検査後なので、エージング時にハ
ウジングを用いる必要がなくなる。更に不良品のセンサ
には元々ハウジングを組み付けていないので、ハウジン
グのロスも生じない。
し、所定ガス濃度の雰囲気を形成した検査槽中で使用温
度付近に加熱して検査するようにすれば、エージングに
要する設備やスペースを簡略化できる。またハウジング
を用いるのはセンサの検査後なので、エージング時にハ
ウジングを用いる必要がなくなる。更に不良品のセンサ
には元々ハウジングを組み付けていないので、ハウジン
グのロスも生じない。
［実施例］ 第１図に、実施例の基本的概念を示す。アルミナやム
ライト等の耐熱絶縁基板に、多数のガスセンサを設け
る。最初に印刷や真空蒸着で電極を設けた後、RuO2やPt
等のヒータを、これも印刷や真空蒸着で、基板に設け
る。次にヒータ抵抗の値を検査し、所定の抵抗値となる
ようにレーザ等でトリミングする。
ライト等の耐熱絶縁基板に、多数のガスセンサを設け
る。最初に印刷や真空蒸着で電極を設けた後、RuO2やPt
等のヒータを、これも印刷や真空蒸着で、基板に設け
る。次にヒータ抵抗の値を検査し、所定の抵抗値となる
ようにレーザ等でトリミングする。
この工程の後に、基板にガス感応膜を形成する。ガス
感応膜の材料には、SnO2やIn2O3、ZnO等の金属酸化物半
導体を用いる。
感応膜の材料には、SnO2やIn2O3、ZnO等の金属酸化物半
導体を用いる。
ガスセンサは、特性の安定化のため、出荷前に２週間
〜１ケ月程度のエージングが必要である。従来法ではこ
こで、製造後のセンサを独立させるために基板を分割
し、センサをハウジングに結合して、エージングを行
う。このためエージングの段階でもハウジングが必要で
あるし、不良品のセンサが生じるとハウジングにもロス
が生じる。これに対して実施例では、未分割の基板のま
まエージングと検査とを行う。エージングは例えば、基
板を電気炉に積み重ねて、２週間〜１カ月程度、ガスセ
ンサを使用温度に加熱することで行う。基板の加熱に
は、電気炉の他にホットプレートやガス炉等も使用でき
る。
〜１ケ月程度のエージングが必要である。従来法ではこ
こで、製造後のセンサを独立させるために基板を分割
し、センサをハウジングに結合して、エージングを行
う。このためエージングの段階でもハウジングが必要で
あるし、不良品のセンサが生じるとハウジングにもロス
が生じる。これに対して実施例では、未分割の基板のま
まエージングと検査とを行う。エージングは例えば、基
板を電気炉に積み重ねて、２週間〜１カ月程度、ガスセ
ンサを使用温度に加熱することで行う。基板の加熱に
は、電気炉の他にホットプレートやガス炉等も使用でき
る。
エージングが終了すると、センサの検査を行う。ガス
注入口とガス排出口とを備え、ガス濃度を均一にするた
めの撹拌部材を備えた密閉槽（検査槽）に、基板をセッ
トする。基板の裏面にはホットプレートを配置し、この
熱でガス感応膜を使用温度に加熱する。ガス感応膜の加
熱には、これ以外に赤外線等も用い得る。検査槽に所定
量のガスを注入し、槽内のガス濃度をセットする。ガス
感応膜の抵抗値やヒータの抵抗値は、検査用のピンをセ
ンサの電極の端部に接触させて測定する。検査用のピン
の位置精度には限界があるので、電極の端部の面積を拡
大して検査用のパッドとし、ピンの位置決めを容易にす
るのが好ましい。検査用のピンは一度に検査するセンサ
の数に合わせて多数設け、マニュピレータ等で移動でき
るようにしておく。そしてピンを電極のパッドに降ろし
て、ガス感応膜やヒータの抵抗値を測定し、記録する。
なおヒータ抵抗は予めトリミング済みなので、検査を省
略できる。
注入口とガス排出口とを備え、ガス濃度を均一にするた
めの撹拌部材を備えた密閉槽（検査槽）に、基板をセッ
トする。基板の裏面にはホットプレートを配置し、この
熱でガス感応膜を使用温度に加熱する。ガス感応膜の加
熱には、これ以外に赤外線等も用い得る。検査槽に所定
量のガスを注入し、槽内のガス濃度をセットする。ガス
感応膜の抵抗値やヒータの抵抗値は、検査用のピンをセ
ンサの電極の端部に接触させて測定する。検査用のピン
の位置精度には限界があるので、電極の端部の面積を拡
大して検査用のパッドとし、ピンの位置決めを容易にす
るのが好ましい。検査用のピンは一度に検査するセンサ
の数に合わせて多数設け、マニュピレータ等で移動でき
るようにしておく。そしてピンを電極のパッドに降ろし
て、ガス感応膜やヒータの抵抗値を測定し、記録する。
なおヒータ抵抗は予めトリミング済みなので、検査を省
略できる。
検査後の基板を分割し、良品を選別してハウジングに
組み付け、ガスセンサを完成する。
組み付け、ガスセンサを完成する。
第２図に、未分割の基板２を示す。基板２には予め割
り溝4,6を設けて、各ガスセンサ８を分割できるように
しておく。また10はパッドを設けるための遊びである。
基板２に電極12,14,16を設けた後、RuO2や窒化タンタル
等の膜状のヒータ18を設け、電極の端部を拡大したパッ
ド20を用いて抵抗値を測定し、トリミングする。21は、
検査用のピンを模式的に表したものである。トリミング
の後に、SnO2膜等のガス感応膜22を印刷やスパッタリン
グ等で設け、次いでガス感応膜22の固定用のガラス膜24
を設ける。ガラス膜24は緻密質で、ガス感応膜22の露出
部からガスを導入して、電極12,16間にガスが達するま
での拡散距離を大きくする作用を持つ。このようにする
と、電極12,16の間にガスが拡散するまでに不要なガ
ス、特にエタノール等の易燃性の妨害ガス、が燃焼して
除去されるため、メタン等の難燃性ガスを選択的に検出
することができる。第３図に、ガスセンサ８の構造を拡
大して示す。
り溝4,6を設けて、各ガスセンサ８を分割できるように
しておく。また10はパッドを設けるための遊びである。
基板２に電極12,14,16を設けた後、RuO2や窒化タンタル
等の膜状のヒータ18を設け、電極の端部を拡大したパッ
ド20を用いて抵抗値を測定し、トリミングする。21は、
検査用のピンを模式的に表したものである。トリミング
の後に、SnO2膜等のガス感応膜22を印刷やスパッタリン
グ等で設け、次いでガス感応膜22の固定用のガラス膜24
を設ける。ガラス膜24は緻密質で、ガス感応膜22の露出
部からガスを導入して、電極12,16間にガスが達するま
での拡散距離を大きくする作用を持つ。このようにする
と、電極12,16の間にガスが拡散するまでに不要なガ
ス、特にエタノール等の易燃性の妨害ガス、が燃焼して
除去されるため、メタン等の難燃性ガスを選択的に検出
することができる。第３図に、ガスセンサ８の構造を拡
大して示す。
製造後のガスセンサを基板２ごと、電気炉に積み重ね
て、２週間〜１カ月程度エージングする。エージング後
に基板２を密閉槽にセットし、基板２の裏面をホットプ
レートに接触させて、センサを使用温度に加熱する。次
に密閉槽にガスを注入し、所定のガス濃度とする。検査
の過程を、第４図に示す。図において、40は前記のホッ
トプレートで、21は検査用のピンである。ピン21はマニ
ュピレータに取り付け、パッド20に接触させる。電極1
2,14に接続したピンには、リレーr0,r2,r4等を介して、
測定用の電源Vccと、ヒータ抵抗の測定用の負荷抵抗R0,
R2,R4等を切り替えて接続できるようにしてある。一方
電極16に接続したピンには、ガス感応膜22の抵抗測定用
の負荷抵抗R1,R3,R5等を接続する。今、第４図での上か
ら２つ目のセンサを検査するものとする。この場合、リ
レーr4を接点ａに接続して、抵抗R3の電圧から、ガス感
応膜22の抵抗値を読み取る。次にヒータ18の検査では、
リレーr4をｂ接点に、リレーr2をａ接点に倒して、抵抗
R4の電圧から、ヒータ抵抗を読み取る。そして読み取っ
た抵抗値を基に、ガスセンサ８の良否を判別し、結果を
記憶する。なお未分割の状態では、隣合った２つのセン
サ８の電極12,14は割り溝６を挟んでショートしてあ
り、パッド20も兼用している。
て、２週間〜１カ月程度エージングする。エージング後
に基板２を密閉槽にセットし、基板２の裏面をホットプ
レートに接触させて、センサを使用温度に加熱する。次
に密閉槽にガスを注入し、所定のガス濃度とする。検査
の過程を、第４図に示す。図において、40は前記のホッ
トプレートで、21は検査用のピンである。ピン21はマニ
ュピレータに取り付け、パッド20に接触させる。電極1
2,14に接続したピンには、リレーr0,r2,r4等を介して、
測定用の電源Vccと、ヒータ抵抗の測定用の負荷抵抗R0,
R2,R4等を切り替えて接続できるようにしてある。一方
電極16に接続したピンには、ガス感応膜22の抵抗測定用
の負荷抵抗R1,R3,R5等を接続する。今、第４図での上か
ら２つ目のセンサを検査するものとする。この場合、リ
レーr4を接点ａに接続して、抵抗R3の電圧から、ガス感
応膜22の抵抗値を読み取る。次にヒータ18の検査では、
リレーr4をｂ接点に、リレーr2をａ接点に倒して、抵抗
R4の電圧から、ヒータ抵抗を読み取る。そして読み取っ
た抵抗値を基に、ガスセンサ８の良否を判別し、結果を
記憶する。なお未分割の状態では、隣合った２つのセン
サ８の電極12,14は割り溝６を挟んでショートしてあ
り、パッド20も兼用している。
検査が終了すると、基板２の裏面に粘着テープを貼り
付け、ガス感応膜22等を設けた面を非粘着性のフィルム
や紙等のテープで覆う。そして縦横２つの方向から２
回、テープをローラにくぐらせ、割り溝4,6に沿って基
板を分割する。
付け、ガス感応膜22等を設けた面を非粘着性のフィルム
や紙等のテープで覆う。そして縦横２つの方向から２
回、テープをローラにくぐらせ、割り溝4,6に沿って基
板を分割する。
分割後のガスセンサ８は粘着テープに並んでいるの
で、良品を選別して取り出し、ハウジングにワイヤボン
ディングする。ワイヤボンディング後のセンサを第５図
に示す。図において、50はプラスティック等のベース
で、52,54,56はベース50に一体成型したリードピンであ
る。そして電極12,14,16をガスセンサ８の隅の位置か
ら、リードピン52,54,56にワイヤボンディングする。
で、良品を選別して取り出し、ハウジングにワイヤボン
ディングする。ワイヤボンディング後のセンサを第５図
に示す。図において、50はプラスティック等のベース
で、52,54,56はベース50に一体成型したリードピンであ
る。そして電極12,14,16をガスセンサ８の隅の位置か
ら、リードピン52,54,56にワイヤボンディングする。
［発明の効果］ 請求項１の発明では、多数のガスセンサを基板に集積
したまま使用温度付近に加熱してエージングし、所定ガ
ス濃度の雰囲気を検査した検査槽で使用温度付近に加熱
して検査するので、エージングや検査の設備コストが減
少し、またこれらに要するスペースをカットできる。更
にハウジングをセンサの検査が終了するまで使用しない
ので、エージング過程での仕掛かり品コストが減少する
と共に、不良品に伴うハウジングの無駄が減少する。
したまま使用温度付近に加熱してエージングし、所定ガ
ス濃度の雰囲気を検査した検査槽で使用温度付近に加熱
して検査するので、エージングや検査の設備コストが減
少し、またこれらに要するスペースをカットできる。更
にハウジングをセンサの検査が終了するまで使用しない
ので、エージング過程での仕掛かり品コストが減少する
と共に、不良品に伴うハウジングの無駄が減少する。
請求項２の発明では、検査用のピンとの接触部の電極
面積を拡大してパッドとするので、検査用のピンの位置
決めが容易となる。
面積を拡大してパッドとするので、検査用のピンの位置
決めが容易となる。
請求項３の発明では、基板からのガスセンサの分割が
容易になると共に、センサの位置が決まったままの状態
で分割できるので良品不良品の区分けが容易となる。
容易になると共に、センサの位置が決まったままの状態
で分割できるので良品不良品の区分けが容易となる。
第１図は実施例の工程図、第２図は実施例での基板の平
面図、第３図は実施例でのガスセンサの平面図、第４図
は実施例での検査工程を表す平面図、第５図はハウジン
グに組み付けたガスセンサの正面図である。 図において、２……基板、 4,6……割り溝、８……ガスセンサ、 12,14,16……電極、18……ヒータ、 20……パッド、21……検査用のピン、 22……ガス感応膜、40……ホットプレート。
面図、第３図は実施例でのガスセンサの平面図、第４図
は実施例での検査工程を表す平面図、第５図はハウジン
グに組み付けたガスセンサの正面図である。 図において、２……基板、 4,6……割り溝、８……ガスセンサ、 12,14,16……電極、18……ヒータ、 20……パッド、21……検査用のピン、 22……ガス感応膜、40……ホットプレート。
Claims (3)
- 【請求項１】未分割の耐熱絶縁基板に、ガスにより抵抗
値が変化する金属酸化物半導体を用いたガス感応膜とガ
ス感応膜を加熱するためのヒータと、ガス感応膜とヒー
タとにそれぞれ接続した複数の電極とを設けたガスセン
サを多数形成し、 この基板を未分割の状態で使用温度付近に加熱してエー
ジングし、 エージング後の基板を、所定ガス濃度の雰囲気を形成し
た検査槽に収容して、基板を使用温度付近に加熱し、 基板内の各ガスセンサの電極に検査用のピンを接触させ
て、各ガス感応膜を検査し、 検査後の基板を分割して、各ガスセンサを独立させ、 検査後のガスセンサから良品を選別して、良品をハウジ
ングに結合するようにした、ガスセンサの製造方法。 - 【請求項２】ガスセンサの各電極の端部面積を拡大し
て、検査用のピンとの接触のためのパッドとしたことを
特徴とする、請求項１に記載のガスセンサの製造方法。 - 【請求項３】基板の同一面上にガス感応膜とヒータ及び
これらの電極を形成すると共に、各ガスセンサの周囲に
割り溝を設け、 基板のガス感応膜を設けない面を粘着テープに固定した
状態で、基板をローラ内を通過させて、基板を分割する
ことを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01112475A JP3104177B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | ガスセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01112475A JP3104177B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | ガスセンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291951A JPH02291951A (ja) | 1990-12-03 |
| JP3104177B2 true JP3104177B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=14587569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01112475A Expired - Lifetime JP3104177B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | ガスセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3104177B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100499227B1 (ko) * | 2000-05-02 | 2005-07-01 | 가부시키 가이샤 히다치 카 엔지니어링 | 물리량 검출장치, 물리량 검출장치의 제조방법 및 물리량검출장치를 사용한 차량제어시스템 |
| JP2004003915A (ja) * | 2002-03-29 | 2004-01-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの熱処理方法、及びそれを用いたガスセンサの製造方法及び検査方法 |
| JP4811934B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2011-11-09 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ処理方法及びガスセンサ処理装置 |
| CN113092541A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-09 | 香港科技大学深圳研究院 | 具有微型加热器的垂直型三维纳米气体传感器及制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5465599A (en) * | 1977-11-02 | 1979-05-26 | Seiko Epson Corp | Gas sensor |
| JPS5950942B2 (ja) * | 1978-11-10 | 1984-12-11 | 日本プレシジヨン・サ−キツツ株式会社 | ウエ−ハプロ−バ |
| JPH0669053B2 (ja) * | 1984-04-06 | 1994-08-31 | 株式会社東京精密 | プロービングマシン |
-
1989
- 1989-05-01 JP JP01112475A patent/JP3104177B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02291951A (ja) | 1990-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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