JP5297112B2 - 薄膜ガスセンサ - Google Patents
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Description
ところで、家庭用として普及しているガス漏れ警報器には、都市ガス用やプロパンガス用の可燃性ガス検知を目的としたものと燃焼機器の不完全燃焼ガス検知を目的としたもの、あるいはその両方の機能を合わせ持ったものなどがあるが、いずれもコストや設置性の問題から普及率はそれほど高くはない。
ヒータ層3は、ダイヤフラム部の中心(貫通孔の軸心)近傍に形成され、ヒータリード12を介してヒータ電極13に接続されている。ヒータ電極13には、ワイヤボンディング法などでAuやAlワイヤが接続され、外部から電流を供給してヒータ層3を加熱するようになっている。またヒータ層3の上には図示しない絶縁層(図4ではSiO2絶縁層4)、接合層(図4では接合層5)を挟んで、感知層電極6が形成されている。
感知層電極6には、ワイヤボンディング法などでAuやAlワイヤが接続され、外部から感知層7の抵抗値変化を検出するようになっている。感知層7は、ある特定ガス、例えば、CO、CH4、C3H8、CH3OH等に触れたときにその抵抗値が変化する。この変化割合は、感知層7の温度とガス種に依存する。したがって、ヒータ層3に流す電流値を選定し、感知層7の温度を制御することによって、特定のガスに対する感度を高くし、他のガスに対する感度を抑えることで、高感度、高選択性を有する薄膜ガスセンサを得ることができる。
発明者らは、このように構成した本発明の薄膜ガスセンサの効果を検証するべく、隣り合う電極の間隔(角度)を変えて評価試験を行った。その結果、図2に示すように隣り合う電極の角度が0度(θ=0°)、具体的には従来の薄膜ガスセンサの構成である図4に示されるように2本のヒータリード12,12または2本の感知層リード14,14が平行に配置されたとき、フィルタ層8のエッジにおける最大変位量は、2μmとなった。
この結果から、2本のヒータリード12,12または2本の感知層リード14,14が互いに成す角を30度以上広げて位置付ければダイヤフラムの変位量を1.5μm以下に抑えることができることが確かめられた。したがって本発明の薄膜ガスセンサは、2本のヒータリード12,12および2本の感知層リード14,14の計4本のリードをダイヤフラムの軸心から放射状に、しかも各リード間の成す角を30度以上になるよう広げて位置付けることでフィルタ層8の剥離やクラック発生を回避し、薄膜ガスセンサの信頼性を向上することができることができる。
この第二実施例が上述した第一実施例と異なるところは、2本のヒータリード12,12同士および2本の感知層リード14,14同士をダイヤフラムの軸心を支点として点対称に配置した点にある。
2 熱絶縁層
3 ヒータ層
4 絶縁層
5 接合層
6 感知層電極
7 感知層
8 フィルタ層
11 薄膜ガスセンサチップ
12 ヒータリード
13 ヒータ電極
14 感知層リード
Claims (1)
- 円形の貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られてダイヤフラムを形成する熱絶縁支持層と、
この熱絶縁支持層上の前記貫通孔の軸心近傍に設けられる薄膜状のヒータ層と、
前記熱絶縁支持層上に設けられて、前記ヒータ層と所定の間隔を置いて設けられる一対のヒータ電極と、
これらヒータ電極と前記ヒータ層とを電気的に接続する2本のヒータリードと、
前記熱絶縁支持層、前記ヒータ層および前記ヒータリードを覆うように設けられる電気絶縁層と、
この電気絶縁層上に設けられるガス感知層と、
前記電気絶縁層上に設けられて、前記ガス感知層と所定の間隔を置いて設けられる一対の感知層電極と、
これら感知層電極と前記ガス感知層とを電気的に接続する2本の感知層リードと、
前記ガス感知層および前記感知層リードの一部を覆うように前記電気絶縁層上に設けられるフィルタ層と
を具備した薄膜ガスセンサであって、
前記各ヒータリードおよび前記各感知層リードは、前記貫通孔の軸心に対して放射状に、かつ、この軸心を支点として各リード間の成す角を30度ないし60度に広げて位置付けることを特徴とする薄膜ガスセンサ。
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