JP6511747B2 - ガス検知装置 - Google Patents

Description

検知素子を用いて被検知ガスを検知するガス検知装置に関するものである。

被検知ガスのガス濃度を検知するガス検知装置は、半導体式、接触燃焼式、熱伝導式など様々な手法が試みられている。これらのガス検知装置は、半導体基板あるいは絶縁性基板上に被検知ガスのガス濃度を検知する第１の検知素子と周囲温度を測定する第２の検知素子とを配置する構造が一般的である。また、接触燃焼式の場合、目的とする被検知ガスを検知するに当たり被検知ガスと酸素を反応させ反応熱を検知するためには、一対の電極を有する第１の検知素子に隣接して被検知ガスを吸着するための触媒が利用されさらに、触媒および第１の検知素子を加熱するためのヒータが第１の検知素子および触媒に隣接して配置される。また、熱伝導式の場合、触媒は不要であるが、第１の検知素子上のガスを加熱するためのヒータが第１の検知素子に隣接して配置される。

ここで、ヒータは通常、基板上に第１の検知素子および第２の検知素子と一体に形成されることが多い。ここで、基板上にヒータと第１の検知素子が順に積層されて形成される、あるいは、ヒータが第１の検知素子の周囲を囲む配置を採用する。また、ヒータはヒータを制御するヒータ制御部で制御され、第１の検知素子および第２の素子はガス濃度を算出する信号制御部に接続される。つまり、ヒータ制御部と信号制御部とは回路基板上に実装され、ヒータと第１の検知素子とが接続されることがある。

また、特許文献１には、第１の検知素子と第２の検知素子とは個別に配置され、回路基板上に第２の検知素子が配置され、第１の検知素子は被検知ガス対象の環境下に配置される開示がある。ここで、周囲温度を検知する第２の素子は回路基板温度を検知するものであるが、第１の検知素子を回路基板に配置した場合については言及されていない。さらに、回路基板上のヒータ制御部の影響を避けるために第２の検知素子から離間した場所に配置されている。

また、特許文献２には、ヒータに電流を流すトランジスタに接続されたヒータがヒータ制御ブリッジ回路と温度センサブリッジ回路間に存在する開示がある。しかし、トランジスタからの放熱に関しては言及されていない。さらに、模式的にトランジスタはヒータ制御ブリッジ回路と温度センサブリッジ回路から離間した場所に配置されている。

特開２０１２−９３３７６号公報 特開２０１２−１４１３１６号公報

ガス検知装置を小型化するに当たっては、第１の検知素子を有するガス検知部と第２の検知素子を有する温度検知部とを回路基板上に一体に配置することが望ましい。回路基板に実装されたヒータ制御部は発熱量が多いためガス検知部と温度検知部とに影響を与える。そこで、本発明は回路基板に一体に配置された第１の検知素子を有するガス検知部とヒータ制御部を有するガス検知装置において、ガス検知部の温度差を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の基板と、第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、第１の検知素子を加熱する第１のヒータとを有するガス検知部と、第１の基板を支持する第２の基板に配置され、第１のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、ガス検知部が第２の基板上の概ね四角形状であるヒータ制御部の一辺と直交する第１の直線上に配置されるガス検知装置である。

本発明によれば、ガス検知部が第２の基板上の概ね四角形状であるヒータ制御部の一辺と直交する第１の直線上に配置されるので、ガス検知部のヒータ制御部からの放熱の差の影響を低減することが可能となり、ガス検知部の温度差を低減することが可能となる。

また、本発明は、ヒータ制御部の一辺は、第１のヒータに接続されるヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子とヒータ制御部の４辺との距離が最短となる一辺であるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、ガス検知部は、第１の基板に支持され、第１の検知素子に直列接続された第１の補償素子を有し、第１の検知素子および第１の補償素子は、第１の直線を間に挟んで配置されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第１の基板の第１の主面には第１および第２のキャビティを有し、第１および第２のキャビティに対応する第１の基板の第２の主面上には、第１の検知素子および第１のヒータと、第１の補償素子とがそれぞれ支持されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第２のキャビティに対応する第１の基板の第２の主面上に、ガス検知部は、第１の補償素子を加熱する第２のヒータを有するガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、ヒータ制御部の一辺は、第１および第２のヒータにそれぞれ接続されるヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子および最終段の第２の半導体素子をヒータ制御部の４辺のそれぞれに射影した距離の和が最短となる一辺であり、第１の半導体素子および第２の半導体素子を結ぶ第１の線分と交差するヒータ制御部の一辺と直交する直線を第１の直線とするガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第１および第２のヒータと、第１の検知素子および第１の補償素子とは、それぞれ第１の直線を間に挟んで線対称であるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、ヒータ制御部は、第１および第２のヒータを相補的にオンオフ制御するガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第３の基板と、第３の基板に支持されるとともに、環境温度に応じた第２の信号を出力する第２の検知素子を有する温度検知部を有し、第３の基板の第３の主面には第３のキャビティを有し、第３のキャビティに対応する第３の基板の第４の主面上に第２の検知素子が支持されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第２の検知素子とヒータ制御部とは、ガス検知部を間に挟んで配置されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、ガス検知部と第２の検知素子とは、ヒータ制御部を間に挟んで配置されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第１および第２の信号に基づいて被検知ガス濃度を算出する信号制御部を有し、ヒータ制御部は、信号制御部より第２の検知素子に近いガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、ヒータ制御部と信号制御部とが一体化されたガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第１の基板と、第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、第１の検知素子と直列に接続される第１の補償素子と、第１の検知素子を加熱する第１のヒータとを有するガス検知部と、第１の基板を支持する第２の基板に配置され、第１のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、第１のヒータに接続されるヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子を中心として、第１の検知素子および第１の補償素子が、同心円上に配置されるガス検知装置としてもよい。

また、本発明は、第１の基板と、第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、第１の検知素子と直列に接続される第１の補償素子と、第１の検知素子を加熱する第１のヒータと、第１の補償素子を加熱する第２のヒータとを有するガス検知部と、第１の基板を支持する第２の基板に配置され、第１および第２のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、第１のヒータに接続されるヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子および第２のヒータに接続されるヒータ制御部が有する最終段の第２の半導体素子を結ぶ第１の線分の中心を中心として、第１の検知素子および第１の補償素子が、同心円上かつ第１の線分と平行に配置されるガス検知装置としてもよい。

ガス検知部の温度差を低減することが可能となる。

実施形態１であるガス検知装置１００の平面図である ガス検知装置１００が有する第１の検知素子１の平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線の断面図である。 第１の検知素子１と第１の補償素子２を示す図ある。 第１の検知素子１と第１の補償素子２を示す図である。 第２の検知素子４０と第２の補償素子４１を示す図である。 実施形態２であるガス検知装置２００の平面図である。 実施形態３であるガス検知装置３００の平面図である。

以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。

図１は、実施形態１におけるガス検知装置１００の平面図である。ガス検知部３は、第１の基板４に支持された被検知ガスのガス濃度を検知する第１の検知素子１を有している。温度検知部５は、第３の基板６に支持された温度を検知する第２の検知素子（図示せず）を有している。また、第１の検知素子１を加熱する第１のヒータ（図示せず）を制御するヒータ制御部７と、第１の検知素子１の出力である第１の出力から検知対象となるガス濃度を算出する信号制御部８とが回路基板である第２の基板９に実装されている。ここで、概ね四角形状であるヒータ制御部７の一辺と直交する第１の直線１０上にガス検知部３と温度検知部５とが配置されている。また、ヒータ制御部７とガス検知部３と温度検知部５との順に配置されている。ここで、ヒータ制御部７の一辺とは、第１のヒータ（図示せず）に接続される最終段の電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタなどの最終段の第１の半導体素子５０が配置された半導体集積回路の一辺を指す。

第１の検知素子１は被検知ガスに応じた信号を出力するものであり、第１の補償素子２と第１の検知素子１とが直列接続される。従って、第１の検知素子１と第１の補償素子２との接続点から被検知ガスに応じた信号を出力することが可能となっている。また、第１の補償素子２は、例えば、温度係数の小さい抵抗が使用される。この場合、第１の補償素子２の被検知ガスによる影響は、第１の検知素子より小さい。但し、この限りではない。

ヒータ制御部７には、第１のヒータを加熱するための制御信号が入力され、制御信号に基づいて最終段の第１の半導体素子５０を制御する。ここで、制御信号は外部から入力されるものであってもよく、ヒータ制御部７が有する発信機に基づいた信号であってもよい。いずれにせよ、ヒータ制御部７は最終段の第１の半導体素子５０の制御端（ゲート、ベース）に接続される第１のスイッチング素子（図示せず）を含む。つまり、第１のスイッチング素子は制御信号に基づいて制御され、最終段の第１の半導体素子５０の制御端を制御する。よって、最終段の第１の半導体素子５０の被制御端（ドレイン、エミッタ）に流れる電流によって、第１のヒータが加熱されることになる。

なお、ガス検知部３とは、第１の基板４に支持された構造体および第１の基板４を指し、温度検知部５とは、第３の基板６に支持された構造体および第３の基板６を指すものとして説明する。

ここで、ヒータ制御部７には第１のヒータに電流を流すために、第１のヒータに接続されるヒータ用接続端（図示せず）が設けられている。ヒータ用接続端はヒータ制御部７の最終段の電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタなどの最終段の第１の半導体素子５０に接続される。最終段の第１の半導体素子５０は、一対の非制御端のうち一方の非制御端が第１の電位に接続され、他方の被制御端がヒータ用接続端に接続される。また、ヒータ制御部７は被検知ガスを検知するに当たり、第１のヒータをパルス駆動するために、最終段の第１の半導体素子５０の制御端をオンオフ駆動する。ここで、最終段の第１の半導体素子５０はヒータに電流を流すため主たる発熱源となる。最終段の第１の半導体素子５０からの発熱はヒータ制御部７全体にも影響を与えるが、本実施形態では、最終段の第１の半導体素子５０が概ね四角形状であるヒータ制御部７の一辺と直交する第１の直線１０上に配置されているので、最終段の第１の半導体素子５０からの放熱は第１の直線１０に対し対象となる分布になりやすい。

ここで、第１の直線１０上にヒータ制御部７とガス検知部３とが配置される。従って、ガス検知部３のヒータ制御部７からの放熱の影響は、第１の直線１０上にヒータ制御部７とガス検知部３とが配置されていない場合と比較して温度差を低減することが可能となる。よって、ガス検知部３の温度差を低減することが可能となっている。また、ヒータ制御部７とガス検知部３と温度検知部５との順に配置されているため、ガス検知部３が有する第１のヒータ（図示せず）とヒータ制御部７との距離を小さくすることが可能となるので、ヒータ制御部７の消費電力を低減することも可能となっている。

また、ヒータ制御部７の一辺は、第１のヒータに接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第１の半導体素子５０とヒータ制御部７の４辺との距離が最短となる一辺とすることが好ましい。このような構成とすることで、第１のヒータと最終段の第１の半導体素子５０との距離を短くすることが可能となるので、消費電力を低減することが可能となる。

また、第１の検知素子１および第１の補償素子２は第１の直線１０を間に挟んで配置する場合は、第１の検知素子１および第１の補償素子２との間のヒータ制御部７からの放熱の影響の差を低減することが可能となる。従って、第１の検知素子１および第１の補償素子２との間の温度差を低減することが可能となる。

なお、ヒータ制御部７の一辺の中心を通過する第１の直線１０上に最終段の第１の半導体素子５０を配置することで、ヒータ制御部７からの放熱を第１の直線１０に対してより対称とすることが可能となる点で好ましい。

図２は、熱伝導式を用いるガス検知装置１００が有する第１の検知素子１の平面図である。図３は図２におけるＡ−Ａ線の断面図である。図４は、第１のガス検知素子１と第１の補償素子２が配置されたガス検知部３の平面図である。以下に説明する。第１の検知素子１は、第１の基板４の第１および第２の主面（１９、２０）に形成された第１の絶縁層１１、第２の主面側２０側に形成された第１のキャビティ１８上の第１の主面１９に支持された第１のヒータ１２、第１のヒータ１２上に形成された第２の絶縁層１３、第２の絶縁層１３上に形成された一対の第１の取り出し電極１４、第１の取り出し電極１４上および第１の取り出し電極１４間に連続して形成された第１の感熱膜１５、第１の感熱膜１５上に形成された第３の絶縁層１６、第３の絶縁層１６に開口が形成され、第１の取り出し電極１４と接続された一対の第１のＰＡＤ電極１７、第２および第３の絶縁層（１３、１６）に開口が形成され、第１のヒータ１２と接続された一対の第２のＰＡＤ電極２５を有している。ここで、第１の主面１９に支持されたとは、第１のキャビティ１８に対応する第１の基板４が存在していなくとも第１の基板４に支持されることも含む。

第１の基板４は、第１の主面１９、及び、その裏面である第２の主面２０を有しており、少なくとも第１の主面１９には第１の絶縁膜１１が形成されている。第１の基板４の材質としては、適度な機械的強度を有し、且つエッチング等の微細加工に適した材質であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミックス基板、石英基板、ガラス基板等が好適である。第１の絶縁膜１１としては、適度な機械的強度を有し、且つ、公知の薄膜プロセスで容易に成膜できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等が好適である。なお、第３の基板６についても同様である。

図４は第１の検知素子１と第１の補償素子２とが、第１の基板４に配置された平面図である。第１の検知素子１と第１の補償素子２とは紙面の横方向と平行な（Ｘ方向）直線に対して線対称な構造となっている。図４に示される通り、第１の基板４には、第１の検知素子１と第１の補償素子２が配置される位置に、より具体的には、第１および第２の感熱膜である第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）が配置される位置に対応して第１および第２のキャビティ（１８、３１）が形成される。第１および第２のキャビティ（１８、３１）は、第２の主面２０側から第１の主面１９側に向けて第１の基板４内部に凹部を有している。凹部は第１の絶縁膜１１が完全に露出していることが好ましいが熱容量が大きく増加することがなければ除去残りがあってもよい。なお、熱容量とは、所定の周波数を有する赤外線などのエネルギー源を材料が吸収することにより発生する熱エネルギーの比率を指す。つまり、材料の重量が増加すれば（例えば、膜厚が厚くなる）熱容量が増加し、同一のエネルギーに対して発熱速度は低下する。

ここで、第１の検知素子１を加熱するために、第１の絶縁膜１１上に第１のヒータ１２が形成されている。また、第１のヒータ１２を被覆して外気から遮蔽するための第２の絶縁層１３が形成されている。なお、第１のヒータ１２の材質としては、第１のヒータ１２の成膜工程や熱処理工程等に耐え得る耐熱性を有し、且つ、適度な伝導性を有する比較的高融点の材質が好ましく、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、又はこれらの金属を２種類以上含む合金等が好適である。また、第１のヒータ１２に電流を流すためには第１のヒータ１２に接続される第２のＰＡＤ電極２５が最終的に形成される。第２のＰＡＤ電極２５の材質としては、ワイヤーボンドやフリップチップボンディング等の電気的接続が容易な材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｕ等が好適である。第１のヒータ１２の端部は図３に示される通り、第１の感熱膜１５の両端部の外側に存在することが第１の感熱膜１５の均熱性を確保する上で好ましい。また、第１のヒータ１２の紙面の横方向と平行方向（Ｘ方向）と平行な端部は、第１の感熱膜１５の両端部の外側に存在することが第１の感熱膜１５の均熱性を確保する上で好ましい。ここで、第１のヒータ１２は第１のキャビティ１８の内部に存在しても外部に存在してもよい。第１のヒータ１２上には第２の絶縁層１３が形成される。

第２の絶縁膜１３の上には、第１および第２の一対の取り出し電極（１４、２１）が形成され、第１および第２の一対の取り出し電極（１４、２１）上および第１および第２の取り出し電極（１４、２１）間に第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）がそれぞれ形成される。また、第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）を被覆して外気から遮蔽するための第３の絶縁層１６が形成されている。なお、第３の絶縁層１６は第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）を外気から遮断する必要が無い構成であれば必須ではない。第１および第２の取り出し電極（１４、２１）の材質としては、第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）の成膜工程や熱処理工程等に耐え得る耐熱性を有し、且つ、適度な伝導性を有する比較的高融点の材質が好ましく、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、又はこれらの金属を２種類以上含む合金等が好適である。また電気信号を取り出すためには第１および第２の一対の取り出し電極（１４、２１）に接続された第１および第３のＰＡＤ電極（１７、２３）がそれぞれ対応する第１および第２の取り出し電極（１４、２１）に接続されるように形成される。第１および第３のＰＡＤ電極（１７、２３）の材質としては、ワイヤーボンドやフリップチップボンディング等の電気的接続が容易な材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｕ等が好適である。

最後に第１の基板４の第２の主面２０をエッチングして第１および第２のキャビティ（１８、３１）を形成する。ここで、第１および第１のキャビティ（１８、３１）に対応した領域をメンブレン領域とする。メンブレン領域は、第１および第２のキャビティ（１８、３１）上の第１の基板４の第１の主面１９の法線方向に存在する構造物を含む領域である。なお、本実施形態では第１の検知素子１および第１の補償素子２における第１および第２の感熱膜（１５、３０）はサーミスタ薄膜と異なる材料、例えば、白金などを使用してもよい。なお、サーミスタ薄膜（１５、３０）の端部は、対応する第１および第２のキャビティ（１８、３１）の上部、すなわちメンブレン領域の内部に存在してもよく、第１および第２のキャビティ（１８、３１）の外部に存在してもよい。また、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）露出部のそれぞれの中心を結ぶ直線と概ね直交する方向の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）のそれぞれの端部は対応する第１および第２のキャビティ（１８、３１）の上部、すなわちメンブレン領域の内部に存在してもよく、第１および第１のキャビティ（１８、３１）の外部に存在してもよい。

ガス検知装置１００の接続について説明する。第１の検知素子１に接続された一対の第１のＰＡＤ電極１７の一端は第１の電位に接続され、他端から第１の信号を出力する。第１の補償素子２に接続された一対の第３のＰＡＤ電極２３の一端はＧｎｄ電位に接続され、他端は第１のＰＡＤ電極１７の他端と接続される。ここで、図４では、第１および第３のＰＡＤ電極２３の他端は個別に形成されるが、第１および第３のＰＡＤ電極２３の他端同士を一体として形成してもよい。また、一対の第２のＰＡＤ電極２１の一端はヒータ制御部７に接続され、他端は固定電位であるＧｎｄ電位に接続される。従って、第１のヒータ１２はヒータ制御部７の出力信号に基づいて制御され、第１のヒータ１２のオンオフ動作に基づいて第１の感熱膜１５が加熱制御される。従って、第１の感熱膜１５は第１のヒータ１２のオンオフ制御に伴い、温度が変化するので第１の信号が変化する。ここで、ヒータ制御部７の最終段には第１の半導体素子５０が配置されており、最終段の第１の半導体素子５０をオンオフ制御することで第１の半導体素子５０に流れる電流が第１のヒータ１２に流れることになる。

ここで、第１の検知素子１と第１の補償素子２とを有する第１の基板４と、ヒータ制御部７が有する最終段の第１の半導体素子５０とは、ヒータ制御部７の一辺と直交する第１の直線１０上に存在する。

第３の基板６には、環境温度に応じた第２の信号を出力する第２の検知素子４０が支持されている。第２の検知素子４０とヒータ制御部７とは、ガス検知部３を間に挟んで配置される。従って、第２の検知素子４０はヒータ制御部７からの放熱の影響を低減することが可能となり、温度検知部５とガス検知部３とを隣接して配置することで、第１の検知素子１と第２の検知素子４０との温度差は低減されることになる。以下、図４から図６を用いてガス検知部３と温度検知部５の構成について説明する。

前述したように、図４は、ガス検知装置１００が有する第１の検知素子１と第１の補償素子２を示す図である。第１の補償素子２は第１の検知素子１と同等の構造を有しており、図２における紙面の上下方向（Ｙ方向）に第１の検知素子１と平行に配置されている。なお、第１の基板４は共通である。ここで、一対の第１の取り出し電極１４と一対の第２の取り出し電極３０および第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０は、紙面の平行方向（Ｘ方向）の直線に対して線対称となる構造となっている。

図４においては、第１の取り出し電極１４と第２の取り出し電極２１および第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０がＸ方向の直線に対して線対称となっているので、当該Ｘ方向の直線と図１における第１の直線１０とを一致させることで、第１の取り出電極１４と第２の取り出し電極２１および第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０の最終段の第１の半導体素子５０からの放熱の影響は概ね対象となるので、第１の検知素子１と第１の補償素子２との温度差はより低減される。

図５は、ガス検知装置１００が有する第１の検知素子１と第１の補償素子２を示す図であり、第１の補償素子２の下側に第２のヒータ２２を備えている。第２のヒータ２２は第４のＰＡＤ電極２４と接続されている。第４のＰＡＤ電極２４の一端はヒータ制御部７に接続され、他端はＧｎｄ電位に接続されている。また、第１の検知素子１および第１のヒータ１２と、第１の補償素子２および第２のヒータ２２とは、紙面の平行方向（Ｘ方向）の直線に対して線対称となる構造となっている。

図５においては、第１のヒータ１２と第２のヒータ２２がＸ方向の直線に対して線対称となっているので、当該Ｘ方向の直線と第１の直線１０とを一致させることで、第１のヒータ１２と第２のヒータ２２の第１および第２の半導体素子（５０、６０）からの放熱の影響は概ね対象となるので、第１のヒータ１２と第２のヒータ２２との温度差はより低減される。なお、第１のヒータ１２と第２のヒータ２２に接続されるヒータ制御部７の最終段には第１のヒータ１２と第２のヒータ２２用の最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）が個別に配置される。ここで、第１および第２の半導体素子（５０、６０）は、例えば、図７に示されるように第１の直線１０から等しい距離であって、第１の直線１０と直交する直線上に第１の直線１０を間に挟んで配置されている。この場合、ガス検知部３は第１のヒータ１２および第２のヒータ２２にそれぞれ接続されるヒータ制御部７が備える最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）をヒータ制御部７の一辺に射影した垂線とヒータ制御部７の一辺の交点間を結ぶ線分と直交する第１の直線上１０に配置される。また、ヒータ制御部７の一辺は、第１および第２のヒータ（１２、２２）にそれぞれ接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）をヒータ制御部７の４辺のそれぞれに射影した距離の和が最短となる一辺であり、第１の半導体素子５０および第２の半導体素子６０を結ぶ第１の線分と交差する、ヒータ制御部７の一辺と直交する直線を第１の直線１０とする。また、第１のヒータ１２と第２のヒータ２２とを相補的に動作させることで、第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０とを時間をずらして加熱することが可能となり、第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０との熱履歴のバラツキを低減することが可能となっている。従って、第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０との経時変化のバラツキを低減することが可能となり、直列接続された第１の検知素子１と第１の補償素子２との接続点からの出力の経時変化のバラツキを低減することも可能となっている。特に、第１の感熱膜１５と第２の感熱膜３０とがサーミスタ薄膜である場合、熱履歴によるそれぞれの抵抗増加分を同等することが可能であるので、出力の経時変化のバラツキを低減することが可能となる点で有効である。また、第１および第２のヒータ（１２、２２）を相補的に動作させることで、第１のヒータ１２がオン、第２のヒータ２２がオフとなる時間の第１の信号を被検知ガスに応じた信号とすることが可能となっている。

図６は、ガス検知装置１００が有する温度検知部５が備える第２の検知素子４０と第２の補償素子４１を示す図である。第２の検知素子４０は第１の検知素子１と同等の構造を有し、第２の検知素子４０の下側には、ヒータを備えていない。また、第２の補償素子４１は配線部４５を有し、配線部４５の形状は図５に示される第１の補償素子２が備える第１のヒータ１２と同等の形状となっている。第２の検知素子４０の一端は第１の電位に接続される。配線部４５の両端部は一対の第５のＰＡＤ電極４７に接続される。第５のＰＡＤ電極４７の一端はＧｎｄ電位に接続される。第２の検知素子４０と第２の補償素子４１とは直列接続され、接続点から周囲温度に応じた信号を出力する。ここで、図６では、第１および第５のＰＡＤ電極（１７、４７）の他端は個別に形成されるが、第１および第５のＰＡＤ電極（１７、４７）の他端同士を一体として形成してもよい。従って、第２の補償素子４１が備える配線部４５は温度による抵抗の変動が第２の検知素子４０が備える第３の感熱膜４３より小さいことが望ましい。従って、通常、配線部４５は第３の感熱膜４３より温度係数の小さい導体材料が使用される。なお、図６では第２の補償素子４１は第３の基板６に支持されているが第３の基板６に支持されていなくてもよい。

第２の基板９上にはヒータ制御部７、信号制御部８、ガス検知部３、温度検知部５が支持されている。ヒータ制御部７は電源（図示せず）によって駆動され、一対の出力端が第１および第２のヒータ（１２、２２）のそれぞれの一端に接続される。ここで、第２の基板９にはヒータ制御部７の一対の出力端と接続するための第１および第２のヒータ用配線（図示せず）および第１および第２のヒータ用接続ＰＡＤ（図示せず）が形成されている。また、第１の基板４には、第１および第２のヒータ（１２、２２）に接続される第２および第４のＰＡＤ電極（２５、２４）が第１の基板４の第１の主面１９上にそれぞれ形成されている。第１および第２の配線と第２および第４のＰＡＤ電極（２５、２４）とがそれぞれ接続されるので、ヒータ制御部７からの信号によって、第１および第２のヒータ（１２、２２）のそれぞれに電流が流れることになる。ここで、第１および第２のヒータ（１２、２２）用配線は短いことが消費電力を低減するために好ましい。従って、ヒータ制御部７とガス検知部３との間には温度検知部５が配置されないことが好ましい。

また、第２の基板９上には、第１および第２の検知素子（１、４０）、第１および第２の補償素子（２、４１）と信号制御部８とを接続するために接続配線がそれぞれ形成されている。

第２の基板９としては、一般的な樹脂基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）や半導体基板、絶縁性基板などが適用可能である。

図１に示される実施形態１では、図４または５に示されるガス検知部３を第１の直線上１０に配置する。また、第２の検知素子４０とヒータ制御部７とは、第１の直線１０上で、ガス検知部３を間に挟んで配置されることが好ましい。ここで、ガス検知部３と温度検知部５との組み合わせは図４と図６、図５と図６のそれぞれの組み合わせが可能である。また、第２の補償素子４１は第３の基板６に支持されることなく、第２の基板９に支持されてもよく、信号制御部８内部に配置されていてもよい。ここで、第１の直線１０は第１の検知素子１と第１の補償素子２との間の中央部を通ることが好ましい。第１の直線１０を中心に最終段の第１の半導体素子５０からの放熱は概ね対象となることから、第１の直線１０は第１の検知素子１と第１の補償素子２との間の中央部を通るので第１の検知素子１と第１の補償素子２との温度差が低減される。第１の検知素子１と第１の補償素子２との温度差が低減されるので、ガス検知部３の温度差が低減されることになる。また、ガス検知部３は温度検知部５よりヒータ制御部７に近いので、ヒータ制御部７が第１および第２のヒータ（１２、２２）に電流を流すに当たり電流経路を短くすることが可能となり、消費電力を低減することも可能である。また、第１の検知素子１と第２の検知素子４０とが第１の直線１０と平行な第２の直線を通ることが好ましい。このような配置とすることで、ガス検知部３と温度検知部５との配置をコンパクトにすることが可能となるのでガス検知装置１００の小型化が可能となる。また、第１の検知素子１と第２の検知素子４０とが隣接して配置されるのでヒータ制御部７からの影響を低減することも可能である。

図１に示される実施形態１を別の言い方をするなら、図４に示されるガス検知部３とヒータ制御部７とを第１の直線１０上に配置する場合、第１の基板４と、第１の基板４に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子１と、第１の検知素子１と直列に接続される第１の補償素子２と、第１の検知素子１を加熱する第１のヒータ１２とを有するガス検知部３と、第１の基板４を支持する第２の基板９に配置され、第１のヒータ１２を制御するヒータ制御部７と、を有し、第１のヒータ１２に接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第１の半導体素子５０を中心として、第１の検知素子１および第１の補償素子２が、同心円上に配置される。ここで、同心円上に配置されるとは、第１の検知素子１と第１の補償素子２の一部が同心円上に存在することを指す。また、第１の検知素子１と第１の補償素子２の第２の基板９上での面内配置方向は限定されるものではない。つまり、第１の検知素子１と第１の補償素子２とが平行であってもよい。第１の検知素子１と第１の補償素子２とが最終段の第１の半導体素子５０を中心として同心円上に配置されているので、第１の検知素子１と第１の補償素子２の最終段の第１の半導体素子５０からの放熱の影響を概ね等しくすることが可能となるので、第１の検知素子１と第１の補償素子２の温度差を低減することが可能となる。なお、最終段の第１の半導体素子５０の中心とはここでは、第１の半導体素子５０の制御端（ゲート、ベース）を指すものとする。

図１に示される実施形態１を別の言い方をするなら、図５に示されるガス検知部３とヒータ制御部７とを第１の直線上１０に配置する場合、第１の基板４と、第１の基板４に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子１と、第１の検知素子１と直列に接続される第１の補償素子２と、第１の検知素子１を加熱する第１のヒータ１２と、第１の補償素子２を加熱する第２のヒータ２２とを有するガス検知部と、第１の基板４を支持する第２の基板９に配置され、第１および第２のヒータ（１２、２２）を制御するヒータ制御部７と、を有し、第１のヒータ１２に接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第１の半導体素子５０および第２のヒータ２２に接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第２の半導体素子６０を結ぶ第１の線分の中心を中心として、第１の検知素子１および第１の補償素子２が、同心円上かつ第１の線分と平行に配置される。ここで、同心円上に配置されるとは、第１の検知素子１と第１の補償素子２の一部が同心円上に存在することを指す。また、第１の検知素子１と第２の補償素子２の第２の基板９上での面内配置方向は限定されるものではない。つまり、第１の検知素子１と第１の補償素子２とが平行であってもよい。第１の検知素子１と第２の補償素子２とが最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）間の中心を中心として同心円上かつ第１の線分と平行に配置されているので、第１の検知素子１と第１の補償素子２の最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）からの放熱の影響を概ね等しくすることが可能となるので、第１の検知素子１と第１の補償素子２の温度差を低減することが可能となる。なお、最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）間の中心とはここでは、第１および第２の半導体素子（５０、６０）の制御端（ゲート、ベース）間を指すものとする。なお、最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）はヒータ制御部７の一辺と平行に配置されることが好ましい。また、最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）を同一形状とすることで、同一電流に対する放熱量を概ね等しくすることが可能となる点で好ましい。

図７は、実施形態２であるガス検知装置２００の平面図である。実施形態１と異なるのは温度検知部５の配置であり、ガス検知部３の配置は実施形態１と同様である。なお、最終段の第１の半導体素子５０はガス検知部３に隣接した場所のヒータ制御部７に配置されている。実施形態２では、第１の直線１０上で、ヒータ制御部７を間に挟んでガス検知部３と温度検知部５とが存在することが好ましい。従って、ガス検知装置２００を小型化可能とするに当たり、温度検知部５を最終段の第１の半導体素子５０から離間して配置することが可能となるので、温度検知部３は最終段の第１の半導体素子５０の影響を低減することが可能となるので、温度検知部５の温度差を低減することが可能となる。また、最終段の第１の半導体素子５０がヒータ制御部７の第１の直線１０の中央に配置されている場合、ガス検知部３と温度検知部５とは最終段の第１の半導体素子５０からの影響を概ね等しくすることが可能となるので、ガス検知部３と温度検知部５との温度差を低減することが可能となる。なお、図７では、第１および第２の半導体素子（５０、６０）は第１の直線１０と直交する直線上に配置され、第１および第２の半導体素子（５０、６０）間の中心が第１の直線１０上に存在している。つまり、第１および第２の半導体素子（５０、６０）からの放熱の影響は第１の直線１０を中心として概ね線対称となるので、第１の検知素子１と第１の補償素子２との温度差が低減される。

図８は、実施形態３であるガス検知部３００の平面図である。実施形態１と異なるのは温度検知部５の配置であり、ガス検知部３の配置は実施形態１と同様である。なお、最終段の第１の半導体素子５０はガス検知部３に隣接した場所のヒータ制御部７に配置されている。実施形態３では、第１の基板４に第１の検知素子１のみが支持され、第１の直線１０上に第１の検知素子１が配置されている。従って、最終段の第１の半導体素子５０の放熱の影響は第１の検知素子１の面内に対してより均等となるので、第１の検知素子１の温度分布はより均等になる。ここで、第１の補償素子２は第１の検知素子１より温度係数の小さいことが好ましく、第１の検知素子１と第１の補償素子２との接続点からの出力の温度差を低減することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。例えば、熱伝導式を用いるガス検知装置１００について説明したが、これに限るものではなく、感熱膜に直接、被検知ガスが接触する半導体式、あるいは、感熱膜上に触媒を利用する接触燃焼式などにも適用可能である。

（実施例）
以下に実施形態１の製造方法について説明する。ガス検知装置１００として使用するため、図５に示されるガス検知部３、図６に示される温度検知部５を採用した。ガス検知部３は、第１および第２のキャビティ（１５、３０）のそれぞれに対応して第１の検知素子１と第１の補償素子２とが隣接して形成される。第１の検知素子１とはガス濃度に応じた熱量を電気信号として検知する素子である。又、第１の補償素子２は第１の検知側素子１と同等の構造を有している。ここで、第１の検知素子１は第１のヒータ１２の加熱により第１のヒータ１２上の被検知ガスが第１のヒータ１２からの熱量を伝導するために被検知ガスの濃度に応じた信号を出力する。

第１の基板４として、基板表面の面方位が（１００）である（１００）Ｓｉ基板を用意し、基板１の第１の主面に第１の絶縁膜２としてＳｉ酸化膜を成膜する。Ｓｉ酸化膜を成膜するには、例えば、熱酸化法等を適用すればよい。絶縁膜２の膜厚は、第１の基板４との絶縁性が確保される程度に調整すればよく、例えば、０．１μｍ〜１．０μｍ程度が好適である。本実施例では第１の絶縁膜１１として、二酸化珪素膜を０．５μｍ形成した。第３の基板６も同様の処理を実施した。

次に、第１の基板４における第１の主面１９上の第１の絶縁膜１１上に第１の検知素子１および第１の補償素子２に対応する第１および第２のヒータ（１２、２２）をそれぞれ形成する。第１および第２のヒータ（１２、２２）を形成するには、例えば、スパッタ法等を用いて第１の絶縁膜上に１５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度の第１および第２のヒータ（１２、２２）となる金属薄膜（１２、２２）を堆積し、フォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクを形成し、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングでこの金属薄膜を所定のヒータ形状に加工して、第１および第２のヒータ（１２、２２）を形成する。なお、金属薄膜である第１および第２のヒータ（１２、２２）と第１の絶縁１１との間の密着性を高めるには、チタン（Ｔｉ）等の密着層を５〜１０ｎｍ程度介在させるのが好ましい。本実施例では第１および第２のヒータ（１２、２２）としてＰｔ／Ｔｉ膜を使用した。Ｐｔはスパッタ法にて０．５μｍ形成し、密着層として、二酸化珪素と相性の良い、Ｔｉを選択した。なお、Ｔｉはスパッタ法にて１０ｎｍ形成した。この後、ドライエッチングを用いて、第１および第２のヒータ（１２、２２）を形成した。ここで、後述する第１および第２のヒータ露出部のそれぞれの端部が、対応する第１および第２のキャビティ（１８、３１）の外部に存在するように形成した。また、第１および第２のヒータ（１２、２２）と、第１および第２のヒータ露出部とが線対称となるように構成した。

第２の絶縁層１３として二酸化珪素膜を形成する。第２の絶縁層１３としては二酸化珪素や窒化珪素等、絶縁性、耐湿性を有する膜であれば良い。本実施例では、テトラエトキシシランという有機金属材料を用いたＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、０．４μｍの膜厚で二酸化珪素を基板全面に成膜した。

次に、第１の主面１９上の第２の絶縁膜１３上に第１の検知素子１および第１の補償素子２に対応する第１および第２の取り出し電極（１４、２１）をそれぞれ形成する。第１および第２の取り出し電極（１４、２１）を形成するには、例えば、スパッタ法等を用いて第２の絶縁膜１３上に１５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）となる金属薄膜（１４、２１）を堆積し、フォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクを形成し、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングでこの金属薄膜を所定の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）に加工して、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）を形成する。なお、金属薄膜である第１および第２の取り出し電極（１４、２１）と第２の絶縁膜１３との間の密着性を高めるには、チタン（Ｔｉ）等の密着層１４Ｂを５〜１０ｎｍ程度介在させるのが好ましい。本実施例では第１および第２の取り出し電極（１４、２１）としてＰｔ／Ｔｉ膜（１４Ａ、１４Ｂ）を使用した。Ｐｔ（１４Ａ）はスパッタ法にて０．５μｍ形成し、密着層１４Ｂとして、二酸化珪素と相性の良い、Ｔｉを選択した。なお、Ｔｉはスパッタ法にて１０ｎｍ形成した。この後、ドライエッチングを用いて、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）を形成した。ここで、後述する第１および第２の取り出し電極露出部のそれぞれの端部が、対応する第１および第２のキャビティ（７Ａ、７Ｂ）の外側に存在するように形成した。また、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）と、第１および第２の取り出し電極露出部とがそれぞれ線対称となるように構成した。

次に、第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）としての複合金属酸化膜（１５、３０）を、スパッタ法により第１および第２の取り出し電極（１４、２１）上および第１および第２の取り出し電極（１４、２１）間に堆積し、ウェットエッチングにより複合金属酸化膜（１５、３０）を所定形状にパターニングする。ここで、第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）は一対の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）上の一部および一対の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）間の一部に連続した形状でパターニングする。また、第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）端部が対応する第１および第２のキャビティ（１８、３１）の外部に存在するようにパターニングした。すなわち、一対の第１および第２の取り出し電極（１４、２１）間に電圧を印加することにより発生する電流は第１および第２のサーミスタ薄膜（１５、３０）に流れる。本実施例では、基板温度６００℃、成膜圧力１．０Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗのスパッタ条件でＡｒガスを用い、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｎｉ系酸化物を第１および第２の取り出し電極（１４、２１）上に０．４μｍ堆積した。次に、塩化第二鉄水溶液を用いたウェットエッチングで所定形状に加工し、焼成炉を用いてＭｎ−Ｃｏ−Ｎｉ系酸化物膜に大気雰囲気で６００℃、２時間の熱処理を施した。

第３の絶縁層１６として二酸化珪素膜を形成する。第３の絶縁層１６としては二酸化珪素や窒化珪素等、絶縁性、耐湿性を有する膜であれば良い。本実施例では、テトラエトキシシランという有機金属材料を用いたＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、０．４μｍの膜厚で二酸化珪素を基板全面に成膜した。

次に、第２および第３の絶縁層（１３．１６）の一部を反応性ドライエッチングにより除去し、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）露出部および第１および第２のヒータ（１２、２２）露出部を形成し、第１および第２の取り出し電極（１４、２１）露出部上に第１および第３のＰＡＤ電極（１７、２３）をリフトオフ法により形成した。同様に、第１および第２のヒータ（１２、２２）露出部上に第２および第４のＰＡＤ電極（２５、２４）をリフトオフ法により形成した。第１から第４のＰＡＤ電極（１７、２５、２３、２４）の材料はアルミニウム（Ａｌ）を使用した。ここで、第１から第４のＰＡＤ電極（１７、２５、２３、２４）はメンブレン領域の外部に形成した。

最後に、第１の基板４の第２の主面２０側に、フォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクを形成した後、フッ化物系ガスを用いたＤ−ＲＩＥ法等の反応性イオンエッチングによって、第１の基板４を第２の主面２０に対して垂直に深堀し、第１および第２のキャビティ（１８、３１）を開口する。Ｄ−ＲＩＥ法とは、Ｃ４Ｆ８ガスを用いて反応抑止膜（フルオロカーボン系ポリマー）を第１および第２のキャビティ（１８、３１）の側壁に堆積させることにより、主としてＦラジカルによる化学的なサイドエッチングを抑制するためのプラズマデポジション工程と、ＳＦ６ガスを用いてＦラジカルによる第１の基板４の化学的エッチングとＦイオンによる反応抑止膜の物理的エッチングとにより、基板１を略垂直に異方性エッチングするためのプラズマエッチング工程とを交互に繰り返して基板１を深堀する方法である。

温度検知部５は、第１の基板４と同様である第３の基板６を使用した。第２の検知素子４０下側にはヒータは存在せず、第１の検知素子１と構成および形状は同等なものとした。第２の補償素子４１は第２の検知素子４０が備えるサーミスタ薄膜より温度係数の小さい白金配線を使用し、第２の基板９に実装した。第２の基板９は配線および接続ＰＡＤが形成された樹脂基板を使用した。ガス検知部３は第１のヒータ１２および第２のヒータ２２がそれぞれ接続されるヒータ制御部７が備える最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）をヒータ制御部７に一辺に射影した垂線とヒータ制御部７の一辺の交点間を結ぶ線分と直交する第１の直線１０上に配置した。ここで、ヒータ制御部７の一辺は、第１および第２のヒータ（１２、２２）にそれぞれ接続されるヒータ制御部７が有する最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）とヒータ制御部７の４辺のそれぞれに射影した距離の和が最短となる一辺とした。また、第１の半導体素子５０および第２の半導体素子６０を結ぶ第１の線分と交差するヒータ制御部７の一辺と直交する直線を第１の直線１０とした。また、第１の直線１０を間に挟んで第１の検知素子１と第１の補償素子２とが対称となるように配置した。また、第１のヒータ１２および第２のヒータ２２も同様に配置した。温度検知部５が備える第２の検知素子４０の中央は第１の検知素子１の中央を通過する第１の直線１０と平行な第２の直線上に配置し、第２の直線上ではヒータ制御部７、第１の検知素子１、第２の検知素子４０の順となるように配置した。また、第１の検知素子１と第２の検知素子４０とは平行になるように配置した。また、ヒータ制御部７と信号制御部８が一体となった集積回路（ＩＣ）を使用し、信号制御部８とガス検知部３との距離はヒータ制御部７の最終段の第１および第２の半導体素子（５０、６０）とガス検知部３との距離より遠くなるようにした。

第１および第１のヒータ（１２、２２）のそれぞれの一端はヒータ制御部７にそれぞれ接続され、独立に制御する。第１および第２のヒータ（１２、２２）のそれぞれの他端はＧｎｄ電位に接続した。また、第１の期間では第１のヒータ１２に電流が流れる場合は第２のヒータ２２に電流が流れず、第２の期間では第２のヒータ２２に電流が流れる場合は第１のヒータ１２に電流が流れないように設定した。また、第１の期間と第２の期間は同一の時間幅に設定し、繰り返し動作するように設定した。ここで、第１および第２のヒータ（１２、２２）に流れる電流はそれぞれ３〜４ｍＡとし、第１および第２の感熱膜（サーミスタ膜）の温度が設計上、１５０度〜２００度になるように設定した。

第１の検知素子１と第１の補償素子２とは直列接続され、第１の検知素子１の一端は第１の電位（５Ｖ）の定電圧源に接続し、第１の補償素子２の他端はＧｎｄ電位に接続した。また、第１の検知素子１の他端と第１の補償素子２の他端が接続され、当該接続点からの第１の信号を信号制御部８に入力し、信号入力部８から被検知ガスのガス濃度を算出する。

第２の検知素子４０と第２の補償素子４１とは直列接続され、第２の検知素子４０の一端は第１の電位（５Ｖ）の定電圧源に接続し、第２の補償素子４１の他端はＧｎｄ電位に接続した。また、第２の検知素子４０の他端と第２の補償素子４１の他端が接続され、当該接続点からの第２の信号を信号制御部８に入力し、信号入力部８から温度を算出する。

ここで、第１の信号を第２の信号で補正する処理、すなわち温度補正する処理を行い、被検知ガスのガス濃度を算出する。

本実施例では、第１の検知素子１と第１の補償素子２にかかる熱履歴およびヒータ制御部７からの放熱の影響の差を低減することが可能となり、大気環境下での１０００時間の動作試験において、第１の信号の変動、すなわち、中間電位である２．５Ｖからの変動は１％以下であった。一方、実施例の配置から第１の直線１０と直交する方向に平行移動して第１の直線１０から外れた場所にガス検知部３を配置した場合、第１の検知素子１と第１の補償素子２のヒータ制御部７からの放熱の影響の差が大きく、大気環境下での１０００時間の動作試験において、第１の信号の変動、すなわち、中間電位である２．５Ｖからの変動は３％以下であった。従って、ガス検知部３の熱履歴および温度差を低減することが可能となり、大気環境下の動作試験におけるガス検知装置１００の出力誤差を低減することが可能となった。

第１の検知素子１と第１の補償素子２とが感熱膜としてサーミスタ薄膜を使用する場合、第２のヒータ２２を省略して、ヒータ制御部７の一辺は、第１のヒータ１２に接続されるヒータ制御部７が有する第１の最終段の第１の半導体素子５０とヒータ制御部７の４辺との距離が最短となる一辺とし、第１の検知素子１および第１の補償素子２が、第１の直線１０を間に挟む配置として同様の大気環境下での動作試験を行った。この場合、１０００時間の大気環境下の動作試験において、第１の信号の変動、すなわち、中間電位である２．５Ｖからの変動は１．５％以下であった。一方、実施例の配置から第１の直線１０と直交する方向に平行移動して第１の直線１０から外れた場所にガス検知部３を配置した場合、第１の検知素子１と第１の補償素子２のヒータ制御部７からの放熱の影響の差が大きく、１０００時間の大気環境下の動作試験において、第１の信号の変動、すなわち、中間電位である２．５Ｖからの変動は５％以下であった。従って、ガス検知部３の温度差を低減することが可能となり、大気環境下の動作試験におけるガス検知装置１００の出力誤差を低減することが可能となった。

水素、一酸化炭素などの被検知ガスのガス濃度を検知するガス検知装置に適用可能である。

１ 第１の検知素子
２ 第１の補償素子
３ ガス検知部
４ 第１の基板
５ 温度検知部
６ 第３の基板
７ ヒータ制御部
８ 信号制御部
９ 第２の基板
１０ 第１の直線
５０ 最終段の第１の半導体素子
６０ 最終段の第２の半導体素子
１００ ガス検知装置

Claims (12)

1. 第１の基板と、前記第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、前記第１の検知素子を加熱する第１のヒータとを有するガス検知部と、
   前記第１の基板を支持する第２の基板に配置され、前記第１のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、
   前記ガス検知部と、前記ヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子とが、前記第２の基板上の概ね四角形状である前記ヒータ制御部の、最も前記ガス検知部側に位置する一辺の中心位置において直交する第１の直線上に配置されており、
   前記ガス検知部は、前記第１の基板に支持され、前記第１の検知素子に直列接続された第１の補償素子を有し、
   前記第１の検知素子および前記第１の補償素子は、前記第１の直線を間に挟んで線対称に配置されているガス検知装置。
2. 前記第１の基板の第１の主面には第１および第２のキャビティを有し、
   前記第１および第２のキャビティに対応する前記第１の基板の第２の主面上には、前記第１の検知素子および前記第１のヒータと、前記第１の補償素子とがそれぞれ支持される請求項１に記載のガス検知装置。
3. 第２のキャビティに対応する前記第１の基板の第２の主面上に、前記ガス検知部は、前記第１の補償素子を加熱する第２のヒータを有する請求項２に記載のガス検知装置。
4. 前記第１および第２のヒータは、前記第１の直線を間に挟んで線対称である請求項３に記載のガス検知装置。
5. 前記ヒータ制御部は、前記第１および第２のヒータを相補的にオンオフ制御する請求項３又は４に記載のガス検知装置。
6. 第３の基板と、前記第３の基板に支持されるとともに、環境温度に応じた第２の信号を出力する第２の検知素子を有する温度検知部を有し、
   前記第３の基板の第３の主面には第３のキャビティを有し、
   前記第３のキャビティに対応する前記第３の基板の第４の主面上に前記第２の検知素子が支持される請求項１ないし５のいずれか一項に記載のガス検知装置。
7. 前記第２の検知素子と前記ヒータ制御部とは、前記ガス検知部を間に挟んで配置される請求項６に記載のガス検知装置。
8. 前記ガス検知部と前記第２の検知素子とは、前記ヒータ制御部を間に挟んで配置される請求項６に記載のガス検知装置。
9. 前記第１および第２の信号に基づいて前記被検知ガス濃度を算出する信号制御部を有し、
   前記ヒータ制御部は、前記信号制御部より前記第２の検知素子に近い請求項６または７に記載のガス検知装置。
10. 前記ヒータ制御部と前記信号制御部とが一体化された請求項９に記載のガス検知装置。
11. 第１の基板と、前記第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、前記第１の検知素子と直列に接続される第１の補償素子と、前記第１の検知素子を加熱する第１のヒータとを有するガス検知部と、
    前記第１の基板を支持する第２の基板に配置され、前記第１のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、
    前記第１のヒータに接続される前記ヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子を中心として、前記第１の検知素子および前記第１の補償素子が、同心円上に配置されるガス検知装置。
12. 第１の基板と、前記第１の基板に支持されるとともに、被検知ガス濃度に応じた第１の信号を出力する第１の検知素子と、前記第１の検知素子と直列に接続される第１の補償素子と、前記第１の検知素子を加熱する第１のヒータと、前記第１の補償素子を加熱する第２のヒータとを有するガス検知部と、
    前記第１の基板を支持する第２の基板に配置され、前記第１および第２のヒータを制御するヒータ制御部と、を有し、
    前記第１のヒータに接続される前記ヒータ制御部が有する最終段の第１の半導体素子および前記第２のヒータに接続される前記ヒータ制御部が有する最終段の第２の半導体素子を結ぶ第１の線分の中心を中心として、前記第１の検知素子および前記第１の補償素子が、同心円上かつ前記第１の線分と平行に配置されるガス検知装置。

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