JP4280705B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスセンサに関し、詳細には、ダイアフラム構造部を有したガス検出素子を配線基板に搭載したガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor, and more particularly, to a gas sensor in which a gas detection element having a diaphragm structure is mounted on a wiring board.
従来、ガスセンサの一種として、円筒形状のハウジング内部に金属酸化物半導体よりなるガス検出素子を備えた構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このガスセンサでは、円筒形状のハウジングの天井部において、ハウジング外と内部との間で被測定ガスが流通可能な通気孔が備えられており、この通気孔には異物の侵入を防止する金網が設けられている。また、ガス検知用のガスセンサの一種として、センサ検出素子をダイアフラム構造部上に搭載したものも知られている（例えば、特許文献２、３参照）。この構造のガスセンサでは、ダイアフラム構造部が薄板に形成されているので、センサ検出素子と基板本体とを熱的に隔離することができ、測定精度を高めることができる特徴がある。
しかしながら、特許文献１に記載のガスセンサでは、金網を通過して微細な異物がハウジング内部に進入した場合には、通気孔の金網の直下にガス検出素子が設けられているので、ガス検出素子に異物が付着してガス検出素子の性能が低下するという問題があった。 However, in the gas sensor described in Patent Document 1, when a minute foreign matter enters the housing through the wire mesh, the gas detection device is provided immediately below the wire mesh in the vent hole. There was a problem that the performance of the gas detection element deteriorated due to the adhesion of foreign substances.
特に、ガス検出素子として、特許文献２または特許文献３に記載のダイアフラム構造部を有したガスセンサを特許文献１に記載のガスセンサに適用した場合、通気孔から進入した異物がダイアフラム構造部に衝突すると、ガス検出素子の性能が低下するだけでなく、薄板のダイアフラム構造部が破損するという問題点があった。 In particular, when a gas sensor having the diaphragm structure described in Patent Document 2 or Patent Document 3 is applied to the gas sensor described in Patent Document 1 as a gas detection element, if foreign matter entering from the vent hole collides with the diaphragm structure. However, not only the performance of the gas detection element is deteriorated, but also the thin diaphragm structure is damaged.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ダイアフラム構造部を有したガス検出素子を備えたガスセンサにおいて、通気孔から異物が進入した場合にもガス検出部の性能低下を防止し、かつ、ダイアフラム構造部が破損することを防ぐことができるガスセンサを実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a gas sensor having a gas detection element having a diaphragm structure portion, the performance of the gas detection portion is reduced even when a foreign substance enters from the vent hole. An object of the present invention is to realize a gas sensor that can prevent the diaphragm structure portion from being damaged.
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明のガスセンサは、ガス検出素子と、前記ガス検出素子を搭載する配線基板と、前記ガス検出素子を覆うように配線基板に装着される保護キャップであって、前記配線基板に装着されたときに、当該配線基板とでガス測定空間を形成すると共に、平面状の天井部及び当該天井部に設けられて外部から前記ガス測定空間に被測定ガスを導くための通気孔を有する保護キャップと、を備えるガスセンサであって、前記配線基板には、異なるガス種に反応する複数の前記ガス検出素子が搭載され、複数の前記ガス検出素子のそれぞれは、ダイアフラム構造部を有し、素子側電極を備えるとともに、当該ダイアフラム構造部にガス検出部を備え、複数の前記ガス検出素子には、素子側電極が設けられ、前記配線基板には、基板側電極が設けられ、さらに、前記素子側電極と前記基板側電極とを接続する接続部が設けられ、前記通気孔及び前記ダイアフラム構造部を前記ガス検出素子の表面を水平に延設した平面に正射影した場合に、前記通気孔の正射影像が前記ダイアフラム構造部、前記素子側電極、前記基板側電極及び前記接続部の正射影像に重ならないように、前記通気孔が配置されており、前記配線基板は平面視略長方形をなしており、該配線基板の一辺側に前記基板側電極が設けられており、前記基板側電極に向かい合うように前記素子側電極が前記ガス検出素子に設けられ、前記通気孔は、前記天井部のうち、前記基板側電極が設けられた前記配線基板の前記一辺側に対応する部位を除いた領域に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a gas sensor according to a first aspect of the present invention includes a gas detection element, a wiring board on which the gas detection element is mounted, and a protection attached to the wiring board so as to cover the gas detection element. When the cap is mounted on the wiring board, it forms a gas measurement space with the wiring board, and is provided on the flat ceiling part and the ceiling part to be measured in the gas measurement space from the outside. And a protective cap having a vent for guiding gas, wherein the wiring board includes a plurality of gas detection elements that react to different gas types, and each of the plurality of gas detection elements. Has a diaphragm structure part and includes an element side electrode, and also includes a gas detection part in the diaphragm structure part, and the plurality of gas detection elements are provided with element side electrodes, The wiring board is provided with a substrate-side electrode, and further, a connecting portion for connecting the element-side electrode and the substrate-side electrode is provided, and the vent hole and the diaphragm structure portion are arranged on the surface of the gas detection element. When orthogonally projected on a horizontally extending plane, the orthogonal projection image of the vent hole does not overlap with the orthogonal projection image of the diaphragm structure portion, the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection portion. Ventilation holes are disposed, the wiring board has a substantially rectangular shape in plan view, the substrate side electrode is provided on one side of the wiring board, and the element side electrode faces the substrate side electrode. Is provided in the gas detection element, and the vent hole is provided in a region of the ceiling portion excluding a portion corresponding to the one side of the wiring board provided with the substrate-side electrode. Characterize
さらに、上記課題の他の解決手段として、請求項２に記載の発明のガスセンサは、ガス検出素子と、前記ガス検出素子を搭載する配線基板と、前記ガス検出素子を覆うように配線基板に装着される保護キャップであって、前記配線基板に装着されたときに、当該配線基板とでガス測定空間を形成すると共に、平面状の天井部及び当該天井部に設けられて外部から前記ガス測定空間に被測定ガスを導くための通気孔を有する保護キャップと、を備えるガスセンサであって、前記配線基板には、異なるガス種に反応する複数の前記ガス検出素子が搭載され、複数の前記ガス検出素子のそれぞれは、ダイアフラム構造部を有し、素子側電極を備えるとともに、当該ダイアフラム構造部にガス検出部を備え、複数の前記ガス検出素子には、素子側電極が設けられ、前記配線基板には、基板側電極が設けられ、さらに、前記素子側電極と前記基板側電極とを接続する接続部が設けられ、一方、前記保護キャップは、前記配線基板のうちで前記ガス検出素子が搭載される搭載面に向かい合う天井部に複数の前記ガス取入れ口を有しており、前記複数のガス取入れ口は、いずれも、上記天井部外部から前記搭載面に直交する方向に沿って見たとき、当該ガス取入れ口を通じて前記ガス検出素子のダイアフラム構造部、前記素子側電極、前記基板側電極及び前記接続部が視認できない関係を満たすよう形成されており、前記配線基板は平面視略長方形をなしており、該配線基板の一辺側に前記基板側電極が設けられ、前記通気孔は、前記天井部のうち、前記基板側電極が設けられた前記配線基板の前記一辺側に対応する部位を除いた領域に設けられていることを特徴とする。 Furthermore, as another means for solving the above problem, the gas sensor according to claim 2 is mounted on the wiring board so as to cover the gas detection element, the wiring board on which the gas detection element is mounted, and the gas detection element. A protective cap that forms a gas measurement space with the wiring board when mounted on the wiring board, and is provided on the flat ceiling portion and the ceiling portion so that the gas measurement space is externally provided. And a protective cap having a vent hole for guiding a gas to be measured to the wiring board, wherein the wiring board includes a plurality of the gas detection elements that react to different gas types, and a plurality of the gas detections. Each of the elements has a diaphragm structure part, and includes an element side electrode, and the diaphragm structure part includes a gas detection unit. The plurality of gas detection elements include element side electrodes. The wiring board is provided with a substrate-side electrode, and further provided with a connecting portion for connecting the element-side electrode and the substrate-side electrode, while the protective cap is included in the wiring board. A plurality of the gas inlets are provided in a ceiling portion facing a mounting surface on which the gas detection element is mounted, and each of the plurality of gas inlets is a direction orthogonal to the mounting surface from the outside of the ceiling portion. The diaphragm structure part of the gas detection element, the element side electrode, the substrate side electrode and the connection part are formed so as to satisfy a relationship invisible through the gas intake port, and the wiring board is and forms a planar view substantially rectangular, said substrate side electrode is provided on one side of the wiring substrate, the vent hole, the one of the ceiling portion, prior to the wiring substrate on which the substrate-side electrode is provided Characterized in that provided in the region excluding the region corresponding to one side end.
また、請求項３に記載の発明のガスセンサは、請求項１又は２の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、前記配線基板は、複数の絶縁層の間に内部配線層が形成された積層構造体であり、前記複数の絶縁層のうち前記ガス検出素子が搭載される絶縁層の前記ダイアフラム構造部に対面する部位に窪みが形成されていることを特徴とする。 Further, the gas sensor of the invention according to claim 3, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 or 2, wherein the wiring board, the internal wiring layer between the plurality of insulating layers formed In the laminated structure, a recess is formed in a portion of the plurality of insulating layers facing the diaphragm structure portion of the insulating layer on which the gas detection element is mounted.
また、請求項４に記載の発明のガスセンサは、請求項１乃至３に記載の発明の構成に加えて、前記配線基板の底面は略平面に形成され、当該底面には当該ガスセンサが固着される回路基板に接続される外部電極が設けられ、前記保護キャップの上面には、平面部が形成されていることを特徴とする。 Further, the gas sensor of the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the invention according to claims 1 to 3, the bottom surface of the wiring board is formed in a substantially flat surface, the gas sensor is secured to the bottom surface An external electrode connected to the circuit board is provided, and a planar portion is formed on the upper surface of the protective cap.
また、請求項５に記載の発明のガスセンサは、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、前記接続部を保護する封止部材を設けたことを特徴とする。 A gas sensor according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in addition to the configuration of the invention according to any one of the first to fourth aspects , a sealing member for protecting the connecting portion is provided. .
請求項１に記載の発明のガスセンサでは、通気孔、ダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部をガス検出素子の表面を水平に延設した平面に正射影した場合に、通気孔の正射影像がダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部の正射影像に重ならない、即ち、ガス検出素子のダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部の真上に通気孔が存在しないので、通気孔から進入した異物がダイアフラム構造部に形成されたガス検出部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部に付着しにくくなる。また、通気孔から進入した異物がダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部に衝突し、その衝撃でダイアフラム構造部が破損する、または接続部の配線間を短絡させることを防止できる。従って、ガスセンサからの出力不良を防止できる。 In the gas sensor according to the first aspect of the present invention, the surface of the gas detection element extends horizontally through the vent hole , the diaphragm structure , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part that connects the element side electrode and the substrate side electrode. When the orthogonal projection is performed on the flat surface, the orthogonal projection image of the vent hole does not overlap with the orthogonal projection image of the diaphragm structure portion , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection portion connecting the element side electrode and the substrate side electrode. Since there is no vent hole directly above the diaphragm structure part of the gas detection element , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part connecting the element side electrode and the substrate side electrode, foreign matter entering from the vent hole has a diaphragm structure. The gas detection part , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part that connects the element side electrode and the substrate side electrode are less likely to adhere. Further, collides with the connecting portion foreign matter enters from the vent hole connects the diaphragm structure, the element-side electrodes, and a substrate-side electrode and the element-side electrode and the substrate-side electrode, the diaphragm structure is broken at the impact, or the connection It is possible to prevent a short circuit between the wirings of the part . Therefore, output failure from the gas sensor can be prevented.
なお、保護キャップに形成されるガス取入れ口の形状は特に限定されず、貫通孔であっても良く、あるいは、保護キャップの外壁に直線状の切れ目を設け、この切れ目から外壁の特定部位を一端側が外壁に連なる形態でガス測定空間に向かって突出させ、外部とガス測定空間とを連通させるようにしても良い。さらに、ガス取入れ口の個数は１つであっても複数であっても良い。但し、保護キャップの天井部の真上から上記搭載面に向かって直交する方向に目視したときに、ガス検出素子のダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部が見えない関係を満たす必要がある。 The shape of the gas inlet formed in the protective cap is not particularly limited, and may be a through-hole. Alternatively, a straight cut is provided on the outer wall of the protective cap, and a specific portion of the outer wall is provided at one end from the cut. The side may protrude toward the gas measurement space in a form connected to the outer wall, and the outside and the gas measurement space may be communicated. Furthermore, the number of gas inlets may be one or plural. However, when viewed in a direction perpendicular to the mounting surface from directly above the ceiling of the protective cap, the diaphragm structure part of the gas detection element , the element side electrode, the substrate side electrode, the element side electrode, and the substrate side electrode It is necessary to satisfy the relationship in which the connection part connecting the two cannot be seen.
請求項２に記載の発明のガスセンサでは、複数のガス取入れ口は、いずれも、天井部外部から配線基板のガス検出素子が搭載する搭載面に直交する方向に沿って見たとき、即ち天井部の真上から上記搭載面に直交する方向に見たとき、ガス取入れ口を通じてガス検出素子のダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部が視認できない関係を満たすよう形成されている。これにより、ガス取入れ口から進入した異物がダイアフラム構造部に形成されたガス検出部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部に付着し難くなる。また、ガス取入れ口を通して異物が直接ダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部に衝突し難く、異物の衝突の影響によりダイアフラム構造が破損する、または接続部の配線間を短絡させることを効果的に防止することができる。 In the gas sensor according to the second aspect of the present invention, the plurality of gas intake ports are all viewed from the outside of the ceiling along the direction perpendicular to the mounting surface on which the gas detection element of the wiring board is mounted, that is, the ceiling. When viewed in a direction perpendicular to the mounting surface from directly above, the diaphragm structure part of the gas detection element , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part for connecting the element side electrode and the substrate side electrode through the gas inlet It is formed to satisfy the invisible relationship. This makes it difficult for foreign matter that has entered from the gas inlet to adhere to the gas detection part , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part that connects the element side electrode and the substrate side electrode formed in the diaphragm structure part. In addition, it is difficult for foreign matter to directly collide with the diaphragm structure , the element side electrode, the substrate side electrode, and the connection part connecting the element side electrode and the substrate side electrode through the gas intake, and the diaphragm structure is damaged due to the impact of the foreign matter. Alternatively, it is possible to effectively prevent a short circuit between the wirings of the connection portion .
なお、保護キャップに形成されるガス取入れ口の形状は特に限定されず、貫通孔であっても良く、あるいは、保護キャップの外壁に直線状の切れ目を設け、この切れ目から外壁の特定部位を一端側が外壁に連なる形態でガス測定空間に向かって突出させ、外部とガス測定空間とを連通させるようにしても良い。さらに、ガス取入れ口の個数は１つであっても複数であっても良い。但し、保護キャップの天井部の真上から上記搭載面に向かって直交する方向に目視したときに、ガス検出素子のダイアフラム構造部、素子側電極、基板側電極及び素子側電極と基板側電極とを接続する接続部が見えない関係を満たす必要がある。 The shape of the gas inlet formed in the protective cap is not particularly limited, and may be a through-hole. Alternatively, a straight cut is provided on the outer wall of the protective cap, and a specific portion of the outer wall is provided at one end from the cut. The side may protrude toward the gas measurement space in a form connected to the outer wall, and the outside and the gas measurement space may be communicated. Furthermore, the number of gas inlets may be one or plural. However, when viewed in a direction perpendicular to the mounting surface from directly above the ceiling of the protective cap, the diaphragm structure part of the gas detection element , the element side electrode, the substrate side electrode, the element side electrode, and the substrate side electrode It is necessary to satisfy the relationship in which the connection part connecting the two cannot be seen.
さらに、請求項３に記載の発明のガスセンサは、請求項１及び２の何れかに記載の発明の効果に加えて、配線基板は、複数の絶縁層の間に内部配線層が形成された積層構造体であるので、ガス検出素子及び外部電極間の配線の自由度を高めることができる。また、複数の絶縁層のうちガス検出素子が搭載される絶縁層のダイアフラム構造部に対面する部位に窪みが形成されているので、ダイアフラム構造部に形成されたマイクロヒータ等によりガス検出部の加熱制御を行った場合に、ダイアフラム構造部の内圧が上昇してダイアフラム構造部が破損するのを防止できる。 Furthermore, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 and 2 , the gas sensor according to the invention described in claim 3 is a laminate in which an internal wiring layer is formed between a plurality of insulating layers. Since it is a structure, the freedom degree of the wiring between a gas detection element and an external electrode can be raised. In addition, since a recess is formed in a portion of the plurality of insulating layers facing the diaphragm structure portion of the insulating layer on which the gas detection element is mounted, the gas detection portion is heated by a micro heater or the like formed in the diaphragm structure portion. When the control is performed, it is possible to prevent the diaphragm structure portion from being damaged due to an increase in the internal pressure of the diaphragm structure portion.
また、請求項４に記載の発明のガスセンサは、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加えて、配線基板の底面に外部電極が設けられ、保護キャップの上面には平面部が形成されているので、平面部をチップマウンタの吸着ノズルが当接可能な面として利用できる。このため、回路基板に電子部品を実装する際にガスセンサを電子部品と一緒に、チップマウンタを用いた表面実装ができるので、組み立て工程の簡略化及び組み立ての工数の削減を実現できる。 Further, the gas sensor of the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3, the external electrodes are provided on the bottom surface of the wiring board, the planar portion on the upper surface of the protective cap Therefore, the flat portion can be used as a surface on which the suction nozzle of the chip mounter can come into contact. For this reason, when the electronic component is mounted on the circuit board, the gas sensor can be mounted on the surface together with the electronic component using the chip mounter, so that the assembly process can be simplified and the number of assembly steps can be reduced.
また、請求項５に記載の発明のガスセンサは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加えて、接続部を封止部材により保護しているので、異物に対する接続部の不具合を更に防止することができる。また、保護キャップ内に結露水が貯まった場合に、接続部の配線間が短絡することがない。 Further, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 4 , the gas sensor according to the fifth aspect of the invention protects the connection portion with a sealing member, so that the defect of the connection portion with respect to the foreign matter is prevented. Can be further prevented. In addition, when condensed water accumulates in the protective cap, there is no short circuit between the wirings of the connection portion.
また、本発明のガスセンサは、異なるガス種に反応する複数のガス検出素子を１つの配線基板に搭載することにより、支持体としても機能する配線基板の個数を増やすことなく、被測定ガス中の複数種の特定ガスを検出することができる。なお、異なるガス種としては、具体的に、ＮＯｘ等の酸化性ガスとＣＯ、ＨＣ等の還元性ガスを挙げることができる。 Further, the gas sensor of the present invention, by mounting a plurality of the gas detection element that reacts to a different gas species on a single wiring substrate, without increasing the number of wiring substrate that also functions as a support, the measurement gas Multiple types of specific gases can be detected. Specific examples of the different gas species include an oxidizing gas such as NOx and a reducing gas such as CO and HC.
以下、本発明の一実施の形態のガスセンサ１について図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を参照して、ガスセンサ１の外部形状について説明する。図１は本発明の一実施の形態のガスセンサ１の分解斜視図であり、図２はガスセンサ１の平面図であり、図３はガスセンサ１の底面図である。本発明は、ガスを検出する各種のガスセンサに適用できるが、本実施の形態のガスセンサ１は、一例として、環境気体（被測定ガス）中のＣＯ、ＨＣといった還元性ガスやＮＯｘといった酸化性ガスの濃度変化を検出するガスセンサを例に説明する。このガスセンサ１は、例えば、自動車のエンジンルーム内のフロントグリル近傍に設けられ、環境気体中の還元性ガスや酸化性ガスの濃度変化を検出して、空調制御装置の外気導入と内気循環を切り替える空調用センサに用いられるものである。 Hereinafter, a gas sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the external shape of the gas sensor 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view of a gas sensor 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the gas sensor 1, and FIG. 3 is a bottom view of the gas sensor 1. The present invention can be applied to various gas sensors that detect gas. As an example, the gas sensor 1 of the present embodiment includes a reducing gas such as CO and HC in an environmental gas (a gas to be measured) and an oxidizing gas such as NOx. As an example, a gas sensor that detects a change in the concentration of gas will be described. The gas sensor 1 is provided, for example, in the vicinity of a front grill in an engine room of an automobile, detects a change in the concentration of reducing gas or oxidizing gas in the environmental gas, and switches between outside air introduction and inside air circulation of the air conditioning control device. It is used for an air conditioning sensor.
図１及び図２に示すように、このガスセンサ１は、略直方体形状に形成されており、配線基板２に形成されたキャビティの開口部を覆うように、配線基板２に保護キャップ３が、図１において、上方から装着されている。配線基板２は、積層構造となっており、キャビティ内にダイアフラム構造に形成されたガス検出素子８，９が搭載されている。また、保護キャップ３は、平面状の天井部３０と、天井部３０から図１において下方に延びる垂下突起部４１，４２とを有しており、一例として、ステンレス鋼板のプレス成形により形成される。天井部３０は平面視略長方形に形成されており、天井部３０には、被測定ガスがガスセンサ１の内部（キャビティ内）に入るための平面視、略円形の通気孔３１，３２，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９が設けられている。そして、この保護キャップ３が配線基板２に装着されることで、配線基板２との間でガス測定空間Ｓを形成することになる。なお、通気孔３１〜３９が、本発明の「ガス取入れ口」に相当し、これらの通気孔３１〜３９を通じて外部からガス測定空間Ｓに被測定ガスが導かれる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the gas sensor 1 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a protective cap 3 is provided on the wiring board 2 so as to cover an opening of a cavity formed in the wiring board 2. 1 is mounted from above. The wiring board 2 has a laminated structure, and gas detection elements 8 and 9 formed in a diaphragm structure are mounted in the cavity. Moreover, the protective cap 3 has the planar ceiling part 30, and the drooping protrusion parts 41 and 42 extended below in FIG. 1 from the ceiling part 30, and is formed by press molding of a stainless steel plate as an example. . The ceiling portion 30 is formed in a substantially rectangular shape in plan view, and the ceiling portion 30 has substantially circular vent holes 31, 32, 32, in plan view for allowing the gas to be measured to enter the inside (inside the cavity) of the gas sensor 1. 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 are provided. Then, by attaching the protective cap 3 to the wiring board 2, a gas measurement space S is formed with the wiring board 2. The vent holes 31 to 39 correspond to the “gas intake ports” of the present invention, and the gas to be measured is guided from the outside to the gas measurement space S through the vent holes 31 to 39.
また、図３に示すように、ガスセンサ１の底面１Ａは、略長方形の平面に形成されており、その底面１Ａには、図示外の回路基板と半田付け等により接合される略長方形の外部電極５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆが設けられている。この外部電極５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆの表面には、一例としてＡｕメッキ膜が形成されている。 As shown in FIG. 3, the bottom surface 1A of the gas sensor 1 is formed in a substantially rectangular plane, and a substantially rectangular external electrode joined to a circuit board (not shown) by soldering or the like on the bottom surface 1A. 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F are provided. As an example, an Au plating film is formed on the surfaces of the external electrodes 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, and 51F.
次に、図１，図３〜図５を参照して、ガスセンサ１を構成する配線基板２の構造の詳細について説明する。図４は、配線基板２の平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ線断面における配線基板２の矢視方向断面図である。図１及び図５に示すように、配線基板２は、図１において、下部から上部に向けて第一層４、第二層５、第三層６、第四層７の４層が積層されたＡｌ２Ｏ３（アルミナ）焼結体からなる平面視略長方形のセラミック積層構造体である。ここで、本明細書では、配線基板のうち半導体素子が搭載される側を表面とし、その反対側を底面とする。即ち、本実施の形態のガスセンサ１の配線基板２（積層構造
体）において、キャビティが形成され、ガス検知素子８，９が搭載される側を表面とし、その反対側を底面１Ａとする。尚、積層構造体の第一層４〜第三層６の表面には、図示外の内部配線が形成され、内部配線層を構成している。また、図１及び図４に示すように、配線基板２の長手方向外側面２Ｐ及び２Ｑには、第一層４〜第四層７を貫通して、配線基板２の積層方向に平面視、略円弧状の凹部２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ，２Ｉ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｌ，２Ｍ，２Ｎが各々設けられている。また、配線基板２の短手方向の一方の側面（図１における左側面）２Ｓには、第一層４〜第四層７を貫通して、案内凹部２Ａが設けられ、側面２Ｓと対向する他方の側面（図１における右側面）２Ｒにも、第一層４〜第四層７を貫通して案内凹部２Ｂが設けられている。
Next, details of the structure of the wiring board 2 constituting the gas sensor 1 will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view of the wiring board 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view in the direction of the arrows of the wiring board 2 along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 5, the wiring board 2 is formed by laminating four layers of a first layer 4, a second layer 5, a third layer 6, and a fourth layer 7 from the bottom to the top in FIG. 1. It is a ceramic laminated structure having a substantially rectangular shape in plan view, which is made of an Al 2 O 3 (alumina) sintered body. Here, in this specification, the side on which the semiconductor element is mounted in the wiring board is defined as a surface, and the opposite side is defined as a bottom surface. That is, in the wiring substrate 2 (laminated structure) of the gas sensor 1 of the present embodiment, the side where the cavity is formed and the gas detection elements 8 and 9 are mounted is the front surface, and the opposite side is the bottom surface 1A. Note that internal wirings (not shown) are formed on the surfaces of the first layer 4 to the third layer 6 of the laminated structure, thereby constituting an internal wiring layer. Further, as shown in FIGS. 1 and 4, the longitudinal outer surfaces 2 </ b> P and 2 </ b> Q of the wiring board 2 penetrate the first layer 4 to the fourth layer 7 and are seen in a plan view in the stacking direction of the wiring board 2. Recesses 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 2H, 2I, 2J, 2K, 2L, 2M, and 2N having substantially arc shapes are provided. Further, a guide recess 2A is provided on one side surface (left side surface in FIG. 1) 2S in the short direction of the wiring board 2 so as to penetrate the first layer 4 to the fourth layer 7, and face the side surface 2S. The other side surface (right side surface in FIG. 1) 2R is also provided with a guide recess 2B that penetrates the first layer 4 to the fourth layer 7.
また、図３及び図５に示すように、最下層の第一層４の短手方向の一方の側面２Ｓには、配線基板２の長手方向における前記案内凹部２Ａより深い窪みである嵌合部４Ａが設けられ、第一層４の右側の側面２Ｒにも、前記案内凹部２Ｂより深い窪みである嵌合部４Ｂが設けられている。これらの嵌合部４Ａ，４Ｂには、後述する保護キャップ３の垂下突起部４１の嵌合突起４１Ａと、垂下突起部４２の嵌合突起４２Ａとが各々進入して係合するようになっている。さらに、図４及び図５に示すように、第二層５の短手方向中央部には、後述するダイアフラム構造内の内圧を調整する内圧調整用窪み５Ａが長手方向に延設されている。また、第三層６の中央付近には、第三層６を貫通する貫通孔が形成されており、第四層７の中央付近には、第四層７を貫通し第三層６の貫通孔よりも大きな開口の貫通孔が形成されており、これら貫通孔を形成する壁面によってキャビティが形成されている。そして、第三層６の貫通孔内には、平面視略長方形の板状のガス検出素子８，９が並列に配置されて、第二層５の上面に接着されている。尚、第三層６の貫通孔を形成する壁面とガス検出素子８，９との間、或いは、各ガス検出素子８，９の間には、内圧調整用窪み５Ａ内の気圧が高まった場合に、内圧調整用窪み５Ａ内の空気を外部に放出して、外気圧と同じにするための内圧放出孔６Ｅ，６Ｆ，６Ｇが形成されている。さらに、図１及び図５に示すように、第三層６上には第四層７が積層され、当該第四層７には、平面視、略長方形の開口部７Ａが形成され、ガス検出素子８，９が露出するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 5, the fitting portion which is a recess deeper than the guide recess 2 </ b> A in the longitudinal direction of the wiring board 2 is formed on one side surface 2 </ b> S in the short direction of the first layer 4 as the lowermost layer. 4A is provided, and the right side surface 2R of the first layer 4 is also provided with a fitting portion 4B that is a deeper recess than the guide recess 2B. A fitting projection 41A of a hanging projection 41 of the protective cap 3 and a fitting projection 42A of the hanging projection 42 enter and engage with these fitting portions 4A and 4B, respectively. Yes. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, an inner pressure adjusting recess 5 </ b> A for adjusting an inner pressure in a diaphragm structure, which will be described later, extends in the longitudinal direction at the center portion in the short direction of the second layer 5. Further, a through-hole penetrating the third layer 6 is formed near the center of the third layer 6, and the fourth layer 7 is penetrated through the fourth layer 7 near the center of the fourth layer 7. A through hole having an opening larger than the hole is formed, and a cavity is formed by a wall surface that forms the through hole. In the through hole of the third layer 6, plate-like gas detection elements 8 and 9 having a substantially rectangular shape in plan view are arranged in parallel and bonded to the upper surface of the second layer 5. When the air pressure in the internal pressure adjusting recess 5A is increased between the wall surface forming the through hole of the third layer 6 and the gas detection elements 8 and 9, or between the gas detection elements 8 and 9. Further, internal pressure discharge holes 6E, 6F, 6G are formed to discharge the air in the internal pressure adjusting recess 5A to the outside so as to be the same as the external air pressure. Further, as shown in FIGS. 1 and 5, a fourth layer 7 is laminated on the third layer 6, and the fourth layer 7 is formed with an opening 7 </ b> A having a substantially rectangular shape in plan view. Elements 8 and 9 are exposed.
次に、図１，図４〜図６を参照して、ガス検出素子８，９の構造を説明する。図６は、ガス検出素子８のガス検出部１２の平面図である。これらのガス検出素子８，９には、各々、ガスを検出する平面視略正方形のガス検出部１２，１３が形成され，その背面には、図５に示すように、各々、窪み部６Ａ，６Ｃが形成され、ダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄとなっている。尚、ダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄには、図示外のＰｔ配線から構成されたマイクロヒータが組み込まれている。また、図４に示すように、ガス検出部１２は、略縦長の長方形のガス検出素子８の上面において、後側の側面２Ｑ寄りに設けられている。ガス検出部１３もガス検出素子９の上面に同様に配置されている。ガス検出素子８のガス検出部１２は、図６に示すように、平面視、略正方形であり、その中央部には、図示外のガス感応膜に接して形成された検知電極１２Ａが設けられている。また、ガス検出部１３もガス検出部１２と同様の構造となっている。 Next, the structure of the gas detection elements 8 and 9 will be described with reference to FIGS. 1 and 4 to 6. FIG. 6 is a plan view of the gas detection unit 12 of the gas detection element 8. These gas detection elements 8 and 9 are each formed with gas detection parts 12 and 13 each having a substantially square shape in plan view for detecting gas. On the rear surfaces thereof, as shown in FIG. 6C is formed and it becomes the diaphragm structure parts 6B and 6D. The diaphragm structures 6B and 6D incorporate a micro heater composed of a Pt wiring (not shown). Further, as shown in FIG. 4, the gas detection unit 12 is provided near the rear side surface 2Q on the upper surface of the substantially vertically long rectangular gas detection element 8. The gas detection unit 13 is similarly arranged on the upper surface of the gas detection element 9. As shown in FIG. 6, the gas detection unit 12 of the gas detection element 8 is substantially square in plan view, and a detection electrode 12A formed in contact with a gas sensitive film (not shown) is provided at the center thereof. ing. The gas detection unit 13 has the same structure as the gas detection unit 12.
さらに、ガス検出素子８の上面の短手側の側面２Ｐ寄りの部分（図４における手前側の部分）には、ガス検出素子８の出力を外部に取り出すため及びガス検出素子８への電源供給のための接続電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの電極パッドが形成されている。また、同様に、ガス検出素子９の上面の短手側の側面２Ｐ寄りの部分には、接続電極１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの電極パッドが形成されている。さらに、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ近傍の第三層６の上面には、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ及びコモン電極１７の電極パッドが設けられている。接続電極１４Ａ，１４Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂに、各々、Ａｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄによりワイヤボンディング接続され、接続電極１４Ｃ，１４Ｄ，１５Ａ，１５Ｂは、コモン電極１７に、Ａｕワイヤ２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂによりワイヤボンディング接続されている。尚、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄが本発明の「素子側電極」に相当し、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ及びコモン電極１７が本発明の「基板側電極」に相当する。また、Ａｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが本発明の「接続部」に相当する。 Further, the portion near the side surface 2P on the short side of the upper surface of the gas detection element 8 (the front side portion in FIG. 4) is used to extract the output of the gas detection element 8 to the outside and supply power to the gas detection element 8 Electrode pads for connection electrodes 14A, 14B, 14C, and 14D are formed. Similarly, electrode pads for the connection electrodes 15A, 15B, 15C, and 15D are formed in a portion near the short side surface 2P of the upper surface of the gas detection element 9. Furthermore, electrode pads for the connection electrodes 16A, 16B, 18A, 18B and the common electrode 17 are provided on the upper surface of the third layer 6 in the vicinity of the connection electrodes 14A to 14D and 15A to 15D. The connection electrodes 14A, 14B, 15C, and 15D are wire-bonded to the connection electrodes 16A, 16B, 18A, and 18B through Au wires 20A, 20B, 21C, and 21D, respectively. The connection electrodes 14C, 14D, 15A, and 15B are The common electrode 17 is connected by wire bonding with Au wires 20C, 20D, 21A, and 21B. The connection electrodes 14A to 14D and 15A to 15D correspond to “element side electrodes” of the present invention, and the connection electrodes 16A, 16B, 18A and 18B and the common electrode 17 correspond to “substrate side electrodes” of the present invention. Further, the Au wires 20A, 20B, 21C, and 21D correspond to the “connecting portion” of the present invention.
次に、上記の配線基板２の第一層４〜第四層７の製造工程を説明する。まず、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）グリーンシートを製造工程で使用する適宜の大きさに切断する。この切断されたシートは、配線基板２の各層を多数連結した状態となるものである。従って、第一層４が多数連結されたシート（以下、「第一層シート」という。）、第二層５が多数連結されたシート（以下、「第二層シート」という。）、第三層６が多数連結されたシート（以下、「第三層シート」という。）、第四層７が多数連結されたシート（以下、「第四層シート」という。）が各々製造される。次いで、第一層シート〜第三層シート上に、各々、Ｗ（タングステン）ペーストを印刷して内部配線となる配線パターンを形成する。そして、第一層シート〜第四層シートを積層し、圧着して積層シートを作成する。次いで、その圧着された積層シートを焼成後に個片分割しやすいように切断用溝を入れる。その後、その積層シートを焼成用のサイズに切断して、脱脂処理を行った後に焼成する。次いで、電極にＮｉメッキ、Ａｕメッキ等を行い、電気特性、電流のリーク特性、外観等の検査を行って、個別の配線基板２に分割する。 Next, the manufacturing process of the 1st layer 4-the 4th layer 7 of said wiring board 2 is demonstrated. First, an Al 2 O 3 (alumina) green sheet is cut into an appropriate size for use in the manufacturing process. The cut sheet is in a state where a large number of layers of the wiring board 2 are connected. Accordingly, a sheet in which a large number of first layers 4 are connected (hereinafter referred to as “first layer sheet”), a sheet in which a large number of second layers 5 are connected (hereinafter referred to as “second layer sheets”), a third. A sheet in which many layers 6 are connected (hereinafter referred to as “third layer sheet”) and a sheet in which many fourth layers 7 are connected (hereinafter referred to as “fourth layer sheet”) are manufactured. Next, a W (tungsten) paste is printed on each of the first layer sheet to the third layer sheet to form a wiring pattern serving as an internal wiring. And a 1st layer sheet-a 4th layer sheet | seat are laminated | stacked, and it crimps | bonds, and produces a lamination sheet. Next, a cutting groove is formed so that the pressure-bonded laminated sheet can be easily divided into individual pieces after firing. Thereafter, the laminated sheet is cut into a size for firing, subjected to degreasing treatment, and then fired. Next, Ni plating, Au plating, and the like are performed on the electrodes, and electrical characteristics, current leakage characteristics, appearance, and the like are inspected, and the wiring board 2 is divided.
次に、ガス検出素子８，９の製造工程の概略を説明する。まず、ガス検出素子８，９の基材となるシリコンウェハの洗浄を行う。次いで、そのシリコンウェハ上に酸化ケイ素膜の形成、窒化ケイ素膜の形成を行う。次に、マイクロヒータを形成する。一例として、スパッタリングによるＴａ層の形成後、Ｐｔ層を形成し、フォトリソグラフィによりパターンニングを行い、エッチング処理でマイクロヒータを形成する。その後、マイクロヒータを覆うように窒化ケイ素膜を形成する。次いで、マイクロヒータの端部にマイクロヒータコンタクト部を形成する。一例としては、窒化ケイ素膜のエッチングを行い、マイクロヒータコンタクト部を形成する。次に、マイクロヒータの上部に検知電極を形成する。一例としては、スパッタリングによるＴｉ層の形成後、Ｐｔ層の形成を行い、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、エッチング処理で検知電極を形成する。次いで、検知電極の端部及びマイクロヒータの端部にコンタクトパッド（接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ）の形成を行う。一例としては、スパッタリングによるＣｒ層の形成後、Ａｕ層の形成を行い、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、エッチング処理で接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄの形成を行う。次いで、シリコンの異方性エッチングによるダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄの形成、ＳｎＯ２を主体とする金属酸化物半導体からなるガス感応膜の形成を行う。その後、シリコンウェハの切断を行い、ガス検出素子８，９を切り出す。 Next, the outline of the manufacturing process of the gas detection elements 8 and 9 will be described. First, the silicon wafer that becomes the base material of the gas detection elements 8 and 9 is cleaned. Next, a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed on the silicon wafer. Next, a micro heater is formed. As an example, after a Ta layer is formed by sputtering, a Pt layer is formed, patterning is performed by photolithography, and a micro heater is formed by an etching process. Thereafter, a silicon nitride film is formed so as to cover the microheater. Next, a microheater contact portion is formed at the end of the microheater. As an example, the silicon nitride film is etched to form a microheater contact portion. Next, a detection electrode is formed on the top of the microheater. As an example, after forming a Ti layer by sputtering, a Pt layer is formed, patterning is performed by photolithography, and a detection electrode is formed by an etching process. Next, contact pads (connection electrodes 14A to 14D, 15A to 15D) are formed on the end portions of the detection electrodes and the end portions of the microheaters. As an example, after forming a Cr layer by sputtering, an Au layer is formed, patterning is performed by photolithography, and connection electrodes 14A to 14D and 15A to 15D are formed by an etching process. Next, diaphragm structures 6B and 6D are formed by anisotropic etching of silicon, and a gas sensitive film made of a metal oxide semiconductor mainly composed of SnO 2 is formed. Thereafter, the silicon wafer is cut, and the gas detection elements 8 and 9 are cut out.
次に、図７及び図８を参照して、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７及びＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを保護する封止部材６１について説明する。図７は、保護キャップ３を外した状態を示す配線基板２の平面図であり、図８は、図７に示すＢ−Ｂ線における配線基板２の矢視方向断面図である。図１及び図４では、図示を省略したが、配線基板２には、図７及び図８に示すように、第二層５上に接着剤６２により固着されたガス検出素子８，９の接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、第三層６上に形成された接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７及びＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを保護する封止部材６１が設けられている。この封止部材６１は、ガス検出素子８，９のガス検出部１２，１３と、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄとの間に接着された横断面が蒲鉾形状の合成樹脂製（一例としてエポキシ樹脂製）のダム部材６０と第四層７との間に充填された合成樹脂製（一例としてエポキシ樹脂製）の封止部材であり、固化前は流動性を有し、ダム部材６０と第四層７との間に充填後に固化されたものである。尚、ダム部材６０は、固化前の封止部材６１が流動して、ガス検出素子８，９のガス検出部１２，１３に付着するのを防止している。 Next, referring to FIG. 7 and FIG. 8, connection electrodes 14A to 14D, 15A to 15D, connection electrodes 16A, 16B, 18A and 18B, common electrode 17 and Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A and 21B , 21C, 21D will be described. FIG. 7 is a plan view of the wiring board 2 with the protective cap 3 removed, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the wiring board 2 taken along the line BB shown in FIG. Although not shown in FIGS. 1 and 4, the wiring substrate 2 is connected to the gas detection elements 8 and 9 fixed on the second layer 5 with an adhesive 62 as shown in FIGS. Electrodes 14A-14D, 15A-15D, connection electrodes 16A, 16B, 18A, 18B formed on the third layer 6, common electrode 17 and Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, 21D A sealing member 61 for protection is provided. The sealing member 61 is made of a synthetic resin having a cross-sectional cross-section bonded between the gas detection portions 12 and 13 of the gas detection elements 8 and 9 and the connection electrodes 14A to 14D and 15A to 15D (as an example) It is a sealing member made of synthetic resin (made of epoxy resin as an example) filled between the dam member 60 made of epoxy resin) and the fourth layer 7, and has fluidity before solidification. It is solidified after filling between the fourth layer 7. The dam member 60 prevents the sealing member 61 before solidification from flowing and adhering to the gas detection portions 12 and 13 of the gas detection elements 8 and 9.
また、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７及びＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、この封止部材６１により封止されて保護されている。従って、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７及びＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが、異物により破損したり、異物や結露水により短絡することがない。 Further, the connection electrodes 14A to 14D, 15A to 15D, the connection electrodes 16A, 16B, 18A and 18B, the common electrode 17 and the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C and 21D are formed of the sealing member 61. It is sealed and protected by. Accordingly, the connection electrodes 14A to 14D, 15A to 15D, the connection electrodes 16A, 16B, 18A and 18B, the common electrode 17 and the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C and 21D may be damaged by foreign matters. No short circuit due to foreign matter or condensed water.
次に、図９及び図１０を参照して、上記封止部材６１の変形例である封止部材６３を用いた配線基板２について説明する。図９は、保護キャップ３を外した状態を示す配線基板２の平面図であり、図１０は、図９に示すＤ−Ｄ線における配線基板２の矢視方向断面図である。この配線基板２では、封止部材６３を用いているが、封止部材６３は、封止部材６１と異なり、固化前においても高粘度であり、流動性が低い樹脂（一例として、高粘度のエポキシ樹脂）である。従って、図９及び図１０に示すように、封止部材６３がガス検出素子８，９のガス検出部１２，１３に付着するのを防止するダム部材６０が不要であり、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７及びＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、この封止部材６３のみで封止されて保護されている。従って、ダム部材６０をガス検出素子８，９上に接着する必要がない。 Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, the wiring board 2 using the sealing member 63 which is a modification of the said sealing member 61 is demonstrated. 9 is a plan view of the wiring board 2 with the protective cap 3 removed, and FIG. 10 is a cross-sectional view in the direction of the arrows of the wiring board 2 along the line DD shown in FIG. In this wiring board 2, the sealing member 63 is used. However, unlike the sealing member 61, the sealing member 63 is a resin having a high viscosity even before solidification and having a low fluidity (for example, a high viscosity resin). Epoxy resin). Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, the dam member 60 for preventing the sealing member 63 from adhering to the gas detection portions 12 and 13 of the gas detection elements 8 and 9 is unnecessary, and the connection electrodes 14A to 14D are not required. , 15A to 15D, connection electrodes 16A, 16B, 18A, 18B, common electrode 17, and Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, 21D are sealed and protected only by this sealing member 63. Has been. Therefore, it is not necessary to bond the dam member 60 on the gas detection elements 8 and 9.
次に、図１〜図３及び図１１を参照して、保護キャップ３の構造を説明する。図１１は、図２に示すＣ−Ｃ線断面におけるガスセンサ１の保護キャップ３のみの矢視方向断面である。図１，図２及び図１１に示すように、保護キャップ３は、ステンレス鋼板をプレス成型して形成されており、平面視、略長方形の天井部３０と、当該天井部３０の長手方向端面から各々天井部３０と直交し配線基板２の外側面に沿うように下方に折り曲げられた垂下突起部４１，４２から構成されている。この垂下突起部４１，４２は、各々、略長方形の板状に形成されており、その下端部には、各々、嵌合突起４１Ａ，４２Ａが内側に向けてプレス成型により打ち抜かれて突出している。この嵌合突起４１Ａ，４２Ａは、図３及び図１１に示すように配線基板２の外側面のうちの対向する２面に各々設けられた嵌合部４Ａ，４Ｂに各々嵌合するようになっている。尚、保護キャップ３の配線基板２への装着時には、垂下突起部４１，４２が、配線基板２の長手方向外側面に各々設けられている案内凹部２Ａ，２Ｂに案内されて、保護キャップ３の天井部３０の裏面が第四層７の上面に当接するまで押し込まれて、垂下突起部４１，４２に各々設けられている嵌合突起４１Ａ，４２Ａが嵌合部４Ａ，４Ｂに各々嵌合する。すると、保護キャップ３が、配線基板２に装着固定される。 Next, the structure of the protective cap 3 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. 11. FIG. 11 is a cross-sectional view in the arrow direction of only the protective cap 3 of the gas sensor 1 in the cross section along the line CC shown in FIG. As shown in FIGS. 1, 2, and 11, the protective cap 3 is formed by press-molding a stainless steel plate, and has a substantially rectangular ceiling portion 30 and a longitudinal end surface of the ceiling portion 30 in a plan view. Each of the protrusions 41 and 42 is bent downwardly so as to be orthogonal to the ceiling 30 and along the outer surface of the wiring board 2. The drooping projections 41 and 42 are each formed in a substantially rectangular plate shape, and the fitting projections 41A and 42A are respectively punched out by press molding toward the inner side and project at the lower ends thereof. . As shown in FIGS. 3 and 11, the fitting protrusions 41A and 42A are respectively fitted to fitting portions 4A and 4B provided on two opposing surfaces of the outer surface of the wiring board 2, respectively. ing. When the protective cap 3 is mounted on the wiring board 2, the hanging protrusions 41 and 42 are guided by the guide recesses 2 A and 2 B provided on the outer side in the longitudinal direction of the wiring board 2, respectively. The ceiling part 30 is pushed in until the back surface of the fourth layer 7 comes into contact with the upper surface of the fourth layer 7, and the fitting protrusions 41 </ b> A and 42 </ b> A provided on the hanging protrusion parts 41 and 42 respectively fit into the fitting parts 4 </ b> A and 4 </ b> B. . Then, the protective cap 3 is attached and fixed to the wiring board 2.
次に、保護キャップ３の天井部３０に設けられた通気孔３１〜３９の配置について説明する。図１及び図２に示すように、保護キャップ３の天井部３０には、被測定ガスがガスセンサ１の内部に入るための平面視、略円形の通気孔３１〜３９が穿設されている。この通気孔３１〜３９は、無作為に設けられているのではなく、通気孔３１〜３９及びダイヤフラム構造部６Ｂ，６Ｄをガス検出素子８，９の表面を水平に延設した平面に正射影した場合に、通気孔３１〜３９の正射影像がダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄの正射影像に重ならないように、ダイアフラム構造のガス検出部１２，１３の真上を避けて通気孔３１〜３９が配置されている。 Next, arrangement | positioning of the vent holes 31-39 provided in the ceiling part 30 of the protective cap 3 is demonstrated. As shown in FIGS. 1 and 2, the ceiling portion 30 of the protective cap 3 is provided with substantially circular vent holes 31 to 39 in a plan view for allowing the gas to be measured to enter the gas sensor 1. The vent holes 31 to 39 are not provided at random, but the orthogonal projection of the vent holes 31 to 39 and the diaphragm structures 6B and 6D on a plane extending the surfaces of the gas detection elements 8 and 9 horizontally. In such a case, the vent holes 31 to 39 are avoided by avoiding the gas detectors 12 and 13 of the diaphragm structure so that the orthographic images of the vent holes 31 to 39 do not overlap the orthographic images of the diaphragm structures 6B and 6D. Is arranged.
即ち、保護キャップ３の天井部３０に垂直に視線を置いた場合には、通気孔３１〜３９からは、ガス検出部１２，１３を目視することができないように通気孔３１〜３９が保護キャップ３の天井部３０に配置されている。従って、異物が空気中を落下してきて、通気孔３１〜３９を通過しても、異物が直接的にガス検出部１２，１３に衝突しないようになっている。よって、ガス検出部１２，１３への異物の付着を防止でき、また、極薄いダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄが異物の衝突により破損することを防止できる。このように本実施の形態にガスセンサ１では、複数の通気孔３１〜３９は、いずれも、天井部３０の外部から配線基板２のガス検出素子８，９の搭載面に直交する方向に沿って見たとき、通気孔３１〜３９を通じてガス検出素子８，９のダイアフラム構造６Ｂ，６Ｄが視認できない関係を満たすように形成されている。 That is, when the line of sight is placed vertically on the ceiling portion 30 of the protective cap 3, the vent holes 31 to 39 are provided with the protective cap so that the gas detection portions 12 and 13 cannot be seen from the vent holes 31 to 39. 3 on the ceiling 30. Therefore, even if a foreign object falls in the air and passes through the vent holes 31 to 39, the foreign object does not directly collide with the gas detection units 12 and 13. Therefore, it is possible to prevent foreign matters from adhering to the gas detection units 12 and 13, and it is possible to prevent the extremely thin diaphragm structures 6B and 6D from being damaged by the collision of foreign matters. As described above, in the gas sensor 1 according to the present embodiment, the plurality of air holes 31 to 39 are all along the direction orthogonal to the mounting surface of the gas detection elements 8 and 9 of the wiring board 2 from the outside of the ceiling 30. When viewed, the diaphragm structures 6B and 6D of the gas detection elements 8 and 9 are formed so as to satisfy the invisible relationship through the vent holes 31 to 39.
さらに、保護キャップ３の天井部３０には、チップマウンタの吸着ノズルの当接可能な平面部３０Ａが形成されている。従って、ガスセンサ１は、保護キャップ３の天井部３０に、チップマウンタの吸着ノズルの当接可能な平面部３０Ａを有し、配線基板２の第一層４の底面１Ａは、略長方形の平面に形成されており、略長方形の外部電極５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆが設けられているので、ガスセンサ１を小型化できると共に、回路基板に電子部品を実装する際にチップマウンタを用いてガスセンサ１の表面実装が同時に可能である。 Furthermore, a planar portion 30A that can contact the suction nozzle of the chip mounter is formed on the ceiling portion 30 of the protective cap 3. Therefore, the gas sensor 1 has a flat surface portion 30A that can contact the suction nozzle of the chip mounter on the ceiling portion 30 of the protective cap 3, and the bottom surface 1A of the first layer 4 of the wiring board 2 has a substantially rectangular flat surface. Since the external electrodes 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, and 51F that are substantially rectangular are formed, the gas sensor 1 can be miniaturized and a chip mounter is used when mounting electronic components on the circuit board. Thus, the surface mounting of the gas sensor 1 is possible at the same time.
さらに、保護キャップ３の天井部３０に設けられた通気孔３１〜３９は、ガス検出素子８，９の表面を水平に延設した平面に、通気孔３１〜３９及び接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを正射影した場合に、通気孔３１〜３９の正射影像が接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの正射影像に重ならないように、配置されている。即ち、通気孔３１〜３９がＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ（接続部）の真上を避け配置されている。このようにすることにより、通気孔３１〜３９からガスセンサ１内へ進入した異物がＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに付着しにくく、また、異物が接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの間を短絡させることを防止できる。このように本実施の形態にガスセンサ１では、複数の通気孔３１〜３９は、いずれも、天井部３０の外部から配線基板２のガス検出素子８，９の搭載面に直交する方向に沿って見たとき、通気孔３１〜３９を通じて接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが視認できない関係を満たすように形成されている。 Further, the air holes 31 to 39 provided in the ceiling portion 30 of the protective cap 3 are formed on the plane in which the surfaces of the gas detection elements 8 and 9 are horizontally extended, and the Au wires 20A as the connection portions. , 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, 21D, the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, and 21C are the orthogonal projection images of the vent holes 31 to 39 that are the connection portions. , 21D so as not to overlap the orthogonal projection image. That is, the vent holes 31 to 39 are arranged avoiding the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D (connection portions). By doing in this way, the foreign material which entered into the gas sensor 1 from the vent holes 31 to 39 is less likely to adhere to the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D, and the foreign material is at the connection portion. It is possible to prevent short-circuiting between certain Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D. As described above, in the gas sensor 1 according to the present embodiment, the plurality of air holes 31 to 39 are all along the direction orthogonal to the mounting surface of the gas detection elements 8 and 9 of the wiring board 2 from the outside of the ceiling 30. When viewed, the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D, which are connecting portions, are formed so as to satisfy the invisible relationship through the vent holes 31 to 39.
尚、図２に示すように、通気孔３１〜３９の正射影像が接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの正射影像及び接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７の正射影像に重ならないように通気孔３１〜３９を配置しても良い。この場合には、通気孔３１〜３９からガスセンサ１内へ進入した異物がＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄだけでなく、接続電極１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｄ、接続電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，コモン電極１７に付着しにくく、また、異物がこれらの電極間を短絡させることがない。よって、電極間の短絡によるガスセンサ１の出力不良を防止できる。 As shown in FIG. 2, the orthogonal projection images of the vent holes 31 to 39 are the orthogonal projection images of the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D and the connection electrodes 14A to 14D. , 15A to 15D, connection electrodes 16A, 16B, 18A, 18B, and vent holes 31 to 39 may be arranged so as not to overlap the orthogonal projection image of the common electrode 17. In this case, the foreign matter that has entered the gas sensor 1 through the vent holes 31 to 39 is not only the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D, but also the connection electrodes 14A to 14D, 15A to 15D, It is difficult to adhere to the connection electrodes 16A, 16B, 18A, 18B and the common electrode 17, and foreign matter does not short-circuit between these electrodes. Therefore, output failure of the gas sensor 1 due to a short circuit between the electrodes can be prevented.
さらに、保護キャップ３には、図２に示すように、ガスセンサ１を図示外の回路基板等にマウントする時に、ガスセンサ１の向きを確認できるように、方向性の確認用の窪み４０が設けらている。この窪み４０は、保護キャップ３を平面視した場合に、保護キャップ３の一方の長辺の中央部の左寄りに、平面視、略円弧状に形成されている。 Further, as shown in FIG. 2, the protective cap 3 is provided with a directional confirmation recess 40 so that the orientation of the gas sensor 1 can be confirmed when the gas sensor 1 is mounted on a circuit board (not shown). ing. The recess 40 is formed in a substantially arc shape in plan view on the left side of the central portion of one long side of the protective cap 3 when the protective cap 3 is viewed in plan.
以上説明したように、本実施の形態のガスセンサ１では、配線基板２を第一層４〜第四層７の積層構造体としているので、各層間の内部配線の自由度を高めることができ、また、ガスセンサ１を小型化できる。また、積層構造体内に内圧調整用窪み５Ａを備えているので、ダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄの裏面側の窪み部６Ａ，６Ｃ内の内圧が高まっても、当該内圧は内圧調整用窪み５Ａに拡散されて、ダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄの破損を防止できる。さらに、内圧調整用窪み５Ａ内の気圧が高まった場合には、内圧調整用窪み５Ａ内の空気は、内圧放出孔６Ｅ〜６Ｇから外部に放出されるので、内圧調整用窪み５Ａ
内の内圧の上昇を防止できる。
As described above, in the gas sensor 1 of the present embodiment, since the wiring board 2 is a laminated structure of the first layer 4 to the fourth layer 7, the degree of freedom of internal wiring between each layer can be increased. Moreover, the gas sensor 1 can be reduced in size. In addition, since the internal pressure adjustment recess 5A is provided in the laminated structure, even if the internal pressure in the recesses 6A and 6C on the back surface side of the diaphragm structures 6B and 6D increases, the internal pressure diffuses into the internal pressure adjustment recess 5A. Thus, the diaphragm structures 6B and 6D can be prevented from being damaged. Furthermore, when the atmospheric pressure in the internal pressure adjusting recess 5A increases, the air in the internal pressure adjusting recess 5A is discharged to the outside from the internal pressure discharge holes 6E to 6G, and thus the internal pressure adjusting recess 5A.
The internal pressure can be prevented from rising.
また、保護キャップ３の天井部３０に設けられた通気孔３１〜３９をガス検出素子８，９の表面を水平に延設した平面に正射影した場合に、前記通気孔３１〜３９の正射影像が前記ガス検出部１２，１３に重ならないように、通気孔３１〜３９が配置されているので、通気孔３１〜３９から進入した異物が直接的にダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄに衝突してそれらが破損することを防止できる。さらに、通気孔３１〜３９から進入した異物のガス検出部１２，１３への付着も防止できる。また、ガスセンサ１の方向性の確認用の窪み４０が、保護キャップ３の天井部３０の一方の長辺の中央部左寄りに形成されているので、ガスセンサ１の向きの確認が容易にできる。 In addition, when the vent holes 31 to 39 provided in the ceiling portion 30 of the protective cap 3 are orthogonally projected onto a plane in which the surfaces of the gas detection elements 8 and 9 are horizontally extended, the orthogonal projections of the vent holes 31 to 39 are performed. Since the air holes 31 to 39 are arranged so that the image does not overlap the gas detection parts 12 and 13, the foreign matter entering from the air holes 31 to 39 directly collides with the diaphragm structure parts 6B and 6D. They can be prevented from being damaged. Furthermore, it is possible to prevent foreign matters that have entered from the air holes 31 to 39 from adhering to the gas detection units 12 and 13. Further, since the depression 40 for confirming the directionality of the gas sensor 1 is formed on the left side of the central portion of one long side of the ceiling portion 30 of the protective cap 3, the orientation of the gas sensor 1 can be easily confirmed.
（変形形態）
次いで、本発明の別実施の形態にかかるガスセンサ１００の説明を、図１２及び図１３を参照して行う。このガスセンサ１００は、図１及び図２に示す保護キャップ３の通気孔３１〜３９の形態のみが異なり、他の部分は上述した実施の形態にかかるガスセンサ１と同様である。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。
(Deformation)
Next, the gas sensor 100 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This gas sensor 100 differs only in the form of the vent holes 31 to 39 of the protective cap 3 shown in FIGS. 1 and 2, and the other parts are the same as those of the gas sensor 1 according to the above-described embodiment. Therefore, only different parts will be described, and description of similar parts will be omitted or simplified.
本別実施の形態のガスセンサ１００を構成する保護キャップ１０３は、配線基板２に装着されたときに、配線基板２との間でガス測定空間Ｓを形成するものであり、天井部３０と垂下突起部４１，４２と備えている。そして、保護キャップ１０３の天井部３０には、複数の通気口１３１〜１３７が形成されている。この保護キャップ１０３では、平面視略長方形状をなす天井部３０の長手方向に対し平行する向きの直線状の切れ目を設け、この切れ目から特定部位を、一端側が天井部１３０の外壁（平面部３０Ａ）に連なる形態でガス測定空間Ｓに向かって突出させることにより、爪状部１３１Ａ〜１３７Ａを有する通気口１３１〜１３７を形成している。 The protective cap 103 that constitutes the gas sensor 100 according to another embodiment forms a gas measurement space S with the wiring board 2 when mounted on the wiring board 2. Parts 41 and 42. A plurality of vents 131 to 137 are formed in the ceiling portion 30 of the protective cap 103. The protective cap 103 is provided with a straight cut in a direction parallel to the longitudinal direction of the ceiling portion 30 having a substantially rectangular shape in plan view, and a specific portion is defined from the cut, and one end side is the outer wall of the ceiling portion 130 (flat portion 30A). ), The air vents 131 to 137 having the claw-shaped portions 131A to 137A are formed.
この別実施の形態にかかるガスセンサ１００では、爪状部１３１Ａ〜１３７Ａに沿って被測定ガスが通気口１３１〜１３７を通して外部からガス測定空間Ｓに取れ入れられ、配線基板２に搭載されるガス検出素子８，９によって特定ガスの濃度変化の検出が行われる。なお、ガスセンサ１００では、保護キャップ１０３の天井部３０に爪状部１３１Ａ〜１３７Ａを有する通気口１３１〜１３７を形成していることから、保護キャップ１０３の天井部３０に垂直に視線を置いた場合、通気口１３１〜１３７を通して、ガス検出素子８，９並びに接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを目視することができない。 In the gas sensor 100 according to this other embodiment, the gas to be measured is taken into the gas measurement space S from outside through the vents 131 to 137 along the claw-shaped portions 131A to 137A, and the gas detection mounted on the wiring board 2 is detected. The elements 8 and 9 detect changes in the concentration of the specific gas. In the gas sensor 100, since the vents 131 to 137 having the claw-shaped portions 131A to 137A are formed in the ceiling portion 30 of the protective cap 103, a line of sight is placed vertically on the ceiling portion 30 of the protective cap 103. The gas detection elements 8 and 9 and the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D that are connection portions cannot be visually observed through the vent holes 131 to 137.
従って、異物が環境気体（被測定ガス）中を落下してきて、通気口１３１〜１３７を通過しても、異物が直接的にガス検出部１２，１３並びに接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに衝突しないようになっている。よって、ガス検出部１２，１３への異物の付着を防止でき、また、極薄いダイアフラム構造部６Ｂ，６Ｄが異物の衝突により破損することを防止することができる。また、上記接続部への異物の付着を防止でき、接続部間の短絡を防止することができる。このように別実施の形態にガスセンサ１００においても、複数の通気口１３１〜１３７は、いずれも、天井部３０の外部から配線基板２のガス検出素子８，９の搭載面に直交する方向に沿って見たとき、通気孔１３１〜１３７を通じて、ガス検出素子８，９のダイアフラム構造６Ｂ，６Ｄ並びに接続部であるＡｕワイヤ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが視認できない関係を満たすように形成されている。なお、上述した通気口１３１〜１３７が、本発明の「ガス取入れ口」に相当する。 Therefore, even if the foreign matter falls in the environmental gas (measured gas) and passes through the vents 131 to 137, the foreign matter is directly detected by the gas detectors 12 and 13 and the Au wires 20A, 20B, which are the connection portions. It does not collide with 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, 21D. Therefore, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the gas detection units 12 and 13, and it is possible to prevent the extremely thin diaphragm structures 6B and 6D from being damaged by the collision of foreign matter. In addition, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the connection part and to prevent a short circuit between the connection parts. As described above, also in the gas sensor 100 according to another embodiment, the plurality of vents 131 to 137 are all along the direction orthogonal to the mounting surface of the gas detection elements 8 and 9 of the wiring board 2 from the outside of the ceiling 30. When viewed, the diaphragm structures 6B and 6D of the gas detection elements 8 and 9 and the Au wires 20A, 20B, 20C, 20D, 21A, 21B, 21C, and 21D that are connection portions cannot be visually recognized through the vent holes 131 to 137. It is formed to satisfy. The above-described vents 131 to 137 correspond to the “gas intake port” of the present invention.
以上において、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、ガスセンサ１の配線基板２は４層の積層構造となっているが、必ずしも４層構造に限られず、２層、３層、５層、６層等の複数層の積層構造であれば良い。また、ガスセンサ１は、ガス検出素子を２つ組み込んでいるが、これは、１つでも、３つでも良い。さらに、ガス検出素子８，９に形成されるガス検出部１２，１３は被測定ガス中の特定ガスを検出することができればその材質は特に限定されず、また厚膜形成されたものであっても薄膜形成されたものであっても良い。
In the above, the present invention has been described according to the above-described embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it can be applied as appropriate without departing from the gist thereof. Nor.
For example, the wiring board 2 of the gas sensor 1 has a four-layer structure, but is not necessarily limited to a four-layer structure, and may be a multilayer structure having a plurality of layers such as two layers, three layers, five layers, and six layers. . The gas sensor 1 incorporates two gas detection elements, but it may be one or three. Furthermore, the material of the gas detectors 12 and 13 formed in the gas detection elements 8 and 9 is not particularly limited as long as a specific gas in the gas to be measured can be detected, and a thick film is formed. Also, a thin film may be formed.
本発明は、自動車に取り付けられる空調用センサに限られず、各種のガスセンサに適用できる。 The present invention is not limited to an air conditioning sensor attached to an automobile, and can be applied to various gas sensors.
１，１００ ガスセンサ
２ 配線基板
３，１０３ 保護キャップ
４ 第一層
５ 第二層
５Ａ 内圧調整用窪み
６ 第三層
６Ｂ，６Ｄ ダイアフラム構造部
６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ 内圧放出孔
７ 第四層
８，９ガス検出素子
１２，１３ ガス検出部
１２Ａ 検知電極
１４Ａ〜１４Ｄ 接続電極
１５Ａ〜１５Ｄ 接続電極
１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ 接続電極
１７ コモン電極
２０Ａ〜２０Ｄ Ａｕワイヤ
２１Ａ〜２１Ｄ Ａｕワイヤ
３０ 天井部
３１〜３９ 通気孔（ガス取入れ口）
５１Ａ〜５１Ｆ 外部電極
１３１〜１３７ 通気口（ガス取入れ口）
１３１Ａ〜１３７Ａ 爪状部
Ｓ ガス測定空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Gas sensor 2 Wiring board 3,103 Protective cap 4 1st layer 5 2nd layer 5A Internal pressure adjustment hollow 6 3rd layer 6B, 6D Diaphragm structure part 6E, 6F, 6G Internal pressure discharge hole 7 4th layer 8, 9 Gas detection element 12, 13 Gas detection part 12A Detection electrode 14A-14D Connection electrode 15A-15D Connection electrode 16A, 16B, 18A, 18B Connection electrode 17 Common electrode 20A-20D Au wire 21A-21D Au wire 30 Ceiling part 31-39 Vent (gas inlet)
51A to 51F External electrode 131 to 137 Vent (gas inlet)
131A-137A Claw-shaped part S Gas measurement space
Claims (5)
前記ガス検出素子を搭載する配線基板と、
前記ガス検出素子を覆うように配線基板に装着される保護キャップであって、
前記配線基板に装着されたときに、当該配線基板とでガス測定空間を形成すると共に、平面状の天井部及び当該天井部に設けられて外部から前記ガス測定空間に被測定ガスを導くための通気孔を有する保護キャップと、を備えるガスセンサであって、
前記配線基板には、異なるガス種に反応する複数の前記ガス検出素子が搭載され、
複数の前記ガス検出素子のそれぞれは、ダイアフラム構造部を有し、素子側電極を備えるとともに、当該ダイアフラム構造部にガス検出部を備え、
複数の前記ガス検出素子には、素子側電極が設けられ、
前記配線基板には、基板側電極が設けられ、
さらに、前記素子側電極と前記基板側電極とを接続する接続部が設けられ、
前記通気孔及び前記ダイアフラム構造部を前記ガス検出素子の表面を水平に延設した平面に正射影した場合に、前記通気孔の正射影像が前記ダイアフラム構造部、前記素子側電極、前記基板側電極及び前記接続部の正射影像に重ならないように、前記通気孔が配置されており、
前記配線基板は平面視略長方形をなしており、該配線基板の一辺側に前記基板側電極が設けられており、前記基板側電極に向かい合うように前記素子側電極が前記ガス検出素子に設けられ、
前記通気孔は、前記天井部のうち、前記基板側電極が設けられた前記配線基板の前記一辺側に対応する部位を除いた領域に設けられていることを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element;
A wiring board on which the gas detection element is mounted;
A protective cap attached to the wiring board so as to cover the gas detection element,
When mounted on the wiring board, a gas measurement space is formed with the wiring board, and a planar ceiling portion and the ceiling portion are provided to guide the gas to be measured from the outside to the gas measurement space. A gas sensor comprising a protective cap having a vent,
A plurality of the gas detection elements that react to different gas types are mounted on the wiring board,
Each of the plurality of gas detection elements has a diaphragm structure, and includes an element side electrode, and includes a gas detection unit in the diaphragm structure,
A plurality of the gas detection elements are provided with element side electrodes,
The wiring board is provided with a substrate side electrode,
Furthermore, a connecting portion for connecting the element side electrode and the substrate side electrode is provided,
When the vent hole and the diaphragm structure part are orthogonally projected onto a plane in which the surface of the gas detection element extends horizontally, the orthogonal projection image of the vent hole is the diaphragm structure part, the element side electrode, and the substrate side. The vent is arranged so as not to overlap the orthogonal projection image of the electrode and the connection part,
The wiring board has a substantially rectangular shape in plan view, the board-side electrode is provided on one side of the wiring board, and the element-side electrode is provided on the gas detection element so as to face the board-side electrode. ,
The gas sensor according to claim 1, wherein the ventilation hole is provided in a region of the ceiling portion excluding a portion corresponding to the one side of the wiring board on which the substrate-side electrode is provided .
前記ガス検出素子を搭載する配線基板と、
前記ガス検出素子を覆うように配線基板に装着される保護キャップであって、
前記配線基板に装着されたときに、当該配線基板とでガス測定空間を形成すると共に、平面状の天井部及び当該天井部に設けられて外部から前記ガス測定空間に被測定ガスを導くための通気孔を有する保護キャップと、を備えるガスセンサであって、
前記配線基板には、異なるガス種に反応する複数の前記ガス検出素子が搭載され、
複数の前記ガス検出素子のそれぞれは、ダイアフラム構造部を有し、素子側電極を備えるとともに、当該ダイアフラム構造部にガス検出部を備え、
複数の前記ガス検出素子には、素子側電極が設けられ、
前記配線基板には、基板側電極が設けられ、
さらに、前記素子側電極と前記基板側電極とを接続する接続部が設けられ、
一方、前記保護キャップは、前記配線基板のうちで前記ガス検出素子が搭載される搭載面に向かい合う天井部に複数の前記ガス取入れ口を有しており、
前記複数のガス取入れ口は、いずれも、上記天井部外部から前記搭載面に直交する方向に沿って見たとき、当該ガス取入れ口を通じて前記ガス検出素子のダイアフラム構造部、前記素子側電極、前記基板側電極及び前記接続部が視認できない関係を満たすよう形成されており、
前記配線基板は平面視略長方形をなしており、該配線基板の一辺側に前記基板側電極が設けられ、
前記通気孔は、前記天井部のうち、前記基板側電極が設けられた前記配線基板の前記一辺側に対応する部位を除いた領域に設けられていることを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element;
A wiring board on which the gas detection element is mounted;
A protective cap attached to the wiring board so as to cover the gas detection element,
When mounted on the wiring board, a gas measurement space is formed with the wiring board, and a planar ceiling portion and the ceiling portion are provided to guide the gas to be measured from the outside to the gas measurement space. A gas sensor comprising a protective cap having a vent,
A plurality of the gas detection elements that react to different gas types are mounted on the wiring board,
Each of the plurality of gas detection elements has a diaphragm structure, and includes an element side electrode, and includes a gas detection unit in the diaphragm structure,
A plurality of the gas detection elements are provided with element side electrodes,
The wiring board is provided with a substrate side electrode,
Furthermore, a connecting portion for connecting the element side electrode and the substrate side electrode is provided,
On the other hand, the protective cap has a plurality of gas inlets in a ceiling portion facing a mounting surface on which the gas detection element is mounted in the wiring board,
When the plurality of gas intake ports are viewed along the direction orthogonal to the mounting surface from the outside of the ceiling part, the diaphragm structure part of the gas detection element, the element side electrode, It is formed so as to satisfy the relationship in which the substrate side electrode and the connection part are not visible,
The wiring board has a substantially rectangular shape in plan view, and the board-side electrode is provided on one side of the wiring board ,
The gas sensor according to claim 1, wherein the ventilation hole is provided in a region of the ceiling portion excluding a portion corresponding to the one side of the wiring board on which the substrate-side electrode is provided .
前記複数の絶縁層のうち前記ガス検出素子が搭載される絶縁層の前記ダイアフラム構造部に対面する部位に窪みが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。 The wiring board is a laminated structure in which an internal wiring layer is formed between a plurality of insulating layers,
3. The gas sensor according to claim 1, wherein a recess is formed in a portion of the plurality of insulating layers facing the diaphragm structure portion of the insulating layer on which the gas detection element is mounted.
当該底面には当該ガスセンサが固着される回路基板に接続される外部電極が設けられ、
前記保護キャップの上面には、平面部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のガスセンサ。 The bottom surface of the wiring board is formed in a substantially flat surface,
An external electrode connected to a circuit board to which the gas sensor is fixed is provided on the bottom surface,
The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a flat portion is formed on an upper surface of the protective cap.
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