JP6805089B2

JP6805089B2 - Semiconductor gas sensor and gas detection method

Info

Publication number: JP6805089B2
Application number: JP2017119823A
Authority: JP
Inventors: 中谷　忠司; 忠司中谷; 三橋　弘和; 弘和三橋
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: JP2019002878A

Description

この発明は、半導体式ガスセンサおよびガス検知方法に関し、特に、感応部を備える半導体式ガスセンサおよび感応部を用いるガス検知方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor gas sensor and a gas detection method, and more particularly to a semiconductor gas sensor having a sensitive portion and a gas detection method using the sensitive portion.

従来、感知物質（感応部）を備える半導体式ガスセンサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a semiconductor gas sensor including a sensing substance (sensitive portion) is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１には、基板と、基板上に配置される感知物質（感応部）と、基板上に配置され、感応部を加熱する複数のヒータと、複数のヒータから離間して基板上に配置される感知電極（検知電極）とを備える半導体式ガスセンサが開示されている。 In Patent Document 1, the substrate, a sensing substance (sensitive portion) arranged on the substrate, a plurality of heaters arranged on the substrate and heating the sensitive portion, and a plurality of heaters separated from the plurality of heaters on the substrate. A semiconductor gas sensor including a sensing electrode (detection electrode) to be arranged is disclosed.

特許第６００１１２３号公報Japanese Patent No. 6001123

ここで、従来より、感応部を備える半導体式ガスセンサの分野では、ヒータの感応部に覆われる正極側の部分が、ヒータの感応部に覆われる負極側の部分よりも高温になり、ヒータが配置される基板に温度勾配が生じることが知られている。また、基板の温度勾配が大きくなると、基板にひずみが生じ、半導体式ガスセンサの機械的強度が劣化することが知られている。そのため、基板の温度勾配を小さくすることが望まれている。この点、上記特許文献１に開示された半導体式ガスセンサでは、複数のヒータを備えているため、複数のヒータにより基板上の複数箇所から感応部を加熱することによって、基板の温度勾配を小さくすることが可能である。 Here, conventionally, in the field of a semiconductor gas sensor having a sensitive portion, the portion on the positive electrode side covered with the sensitive portion of the heater becomes hotter than the portion on the negative electrode side covered with the sensitive portion of the heater, and the heater is arranged. It is known that a temperature gradient occurs in the substrate to be formed. Further, it is known that when the temperature gradient of the substrate becomes large, the substrate is distorted and the mechanical strength of the semiconductor gas sensor deteriorates. Therefore, it is desired to reduce the temperature gradient of the substrate. In this regard, since the semiconductor gas sensor disclosed in Patent Document 1 is provided with a plurality of heaters, the temperature gradient of the substrate is reduced by heating the sensitive portions from a plurality of locations on the substrate by the plurality of heaters. It is possible.

しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体式ガスセンサでは、ヒータと感知電極（検知電極）とが別個に設けられているため、構造が複雑化しているという問題点がある。そのため、構造を簡素化するとともに、基板の温度勾配を小さくすることが望まれている。 However, the semiconductor gas sensor disclosed in Patent Document 1 has a problem that the structure is complicated because the heater and the sensing electrode (detection electrode) are separately provided. Therefore, it is desired to simplify the structure and reduce the temperature gradient of the substrate.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、構造を簡素化することが可能な半導体式ガス検知素子を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is a semiconductor capable of reducing the temperature gradient of the substrate and simplifying the structure. It is to provide a formula gas detection element.

この発明の第１の局面による半導体式ガスセンサは、基板と、基板上に配置され、被検知ガスに接触する感応部と、基板上に配置され、感応部を加熱する複数のヒータと、を備え、ヒータは、検知電極として機能するように構成され、複数のヒータは、感応部が設けられる領域において、互いに並んで延びる線状パターンに形成されている。 The semiconductor gas sensor according to the first aspect of the present invention includes a substrate, a sensitive portion arranged on the substrate and in contact with the gas to be detected, and a plurality of heaters arranged on the substrate to heat the sensitive portion. The heater is configured to function as a detection electrode , and the plurality of heaters are formed in a linear pattern extending side by side in a region where a sensitive portion is provided .

この発明の第１の局面による半導体式ガスセンサでは、上記のように、感応部を加熱し、検知電極として機能する複数のヒータを設ける。これにより、基板上の複数のヒータにより、基板上の複数箇所から感応部を加熱することができるので、基板の温度勾配を小さくすることができる。また、ヒータが検知電極としても機能するので、ヒータと検知電極とを別々に設ける場合よりも構造を簡素化することができる。以上により、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。 In the semiconductor gas sensor according to the first aspect of the present invention, as described above, a plurality of heaters that heat the sensitive portion and function as detection electrodes are provided. As a result, the sensitive portions can be heated from a plurality of locations on the substrate by the plurality of heaters on the substrate, so that the temperature gradient of the substrate can be reduced. Further, since the heater also functions as a detection electrode, the structure can be simplified as compared with the case where the heater and the detection electrode are provided separately. As described above, the temperature gradient of the substrate can be reduced and the structure can be simplified.

この発明の第２の局面による半導体式ガスセンサは、基板と、基板上に配置され、被検知ガスに接触する感応部と、基板上に配置され、感応部を加熱する複数のヒータと、を備え、感応部は、１つ設けられており、複数のヒータは、１つの感応部に対して形成され、複数のヒータの少なくとも１つは、検知電極として機能するように構成されている。このように構成すれば、上記第１の局面と同様に、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。また、構造を簡素化することができる。 Semiconductor type gas sensor according to the second aspect of the present invention, a substrate is disposed on the substrate, a sensitive part that contacts the gas to be detected, is disposed on a substrate, a plurality of heaters for heating the sensitive part, the A single sensitive portion is provided, a plurality of heaters are formed for one sensitive portion, and at least one of the plurality of heaters is configured to function as a detection electrode . With this configuration , the temperature gradient of the substrate can be reduced and the structure can be simplified as in the first aspect. Moreover, the structure can be simplified.

上記第１または第２の局面による半導体式ガスセンサにおいて、好ましくは、基板は、表面上にヒータが形成される絶縁膜を含む。このように構成すれば、絶縁膜により基板とヒータとを容易に電気的に絶縁することができる。 In the semiconductor gas sensor according to the first or second aspect, the substrate preferably contains an insulating film in which a heater is formed on the surface. With this configuration, the substrate and the heater can be easily electrically insulated by the insulating film.

上記第１または第２の局面による半導体式ガスセンサにおいて、好ましくは、複数のヒータには、それぞれの一端および他端に接続される給電線が設けられている。このように構成すれば、給電線ごとに独立して電源部に接続することが可能になるので、各給電線を介して、複数のヒータごとに異なるタイミングで給電を行うことができる。 In the semiconductor gas sensor according to the first or second aspect, preferably, the plurality of heaters are provided with feeder lines connected to one end and the other end of each. With this configuration, each feeder line can be independently connected to the power supply unit, so that power can be supplied to each of the plurality of heaters at different timings via each feeder.

この場合において、好ましくは、基板は、複数のヒータおよび感応部が配置される配置部を含み、複数のヒータは、給電線が接続される第１接続部を有する第１ヒータと、給電線が接続される第２接続部を有する第２ヒータとを含み、第１接続部および第２接続部は、配置部の互いに対向する縁部近傍に配置され、第１ヒータおよび第２ヒータは、それぞれ、少なくとも、第１接続部および第２接続部から給電されるように構成されている。このように構成すれば、第１ヒータに給電する第１接続部、および、第２ヒータに給電する第２接続部が、配置部の互いに対向する縁部近傍に配置されるので、配置部上において、第１接続部と第２接続部とが近傍に配置される場合と比較して、基板の温度勾配をより小さくすることができる。 In this case , preferably, the substrate includes an arrangement portion in which a plurality of heaters and sensitive portions are arranged, and the plurality of heaters include a first heater having a first connection portion to which a feed line is connected and a feed line. A second heater having a second connecting portion to be connected is included, the first connecting portion and the second connecting portion are arranged in the vicinity of the opposite edges of the arrangement portion, and the first heater and the second heater are respectively. , At least, it is configured to be supplied with power from the first connection portion and the second connection portion. With this configuration, the first connection portion that supplies power to the first heater and the second connection portion that supplies power to the second heater are arranged in the vicinity of the edges of the arrangement portion that face each other. In the case where the first connection portion and the second connection portion are arranged in the vicinity thereof, the temperature gradient of the substrate can be made smaller.

上記第１または第２の局面による半導体式ガスセンサにおいて、好ましくは、複数のヒータに対して、電圧を印加する印加手段をさらに備える。このように構成すれば、印加手段により、複数のヒータにそれぞれ電圧を印加して感応部を加熱することができる。 In the semiconductor gas sensor according to the first or second aspect, preferably, an application means for applying a voltage to a plurality of heaters is further provided. With this configuration, the voltage can be applied to each of the plurality of heaters by the application means to heat the sensitive portion.

この場合において、好ましくは、印加手段は、複数のヒータに対して、互いに重ならない異なるタイミングにより、パルス電圧を印加するように構成されている。このように構成すれば、印加手段は、複数のヒータに対して互いに重ならない異なるタイミングによりパルス電圧を印加するので、互いに重なるタイミングでパルス電圧を印加する場合と比較して、最大消費電力を小さくすることができる。このため、電池などの電源部により給電を行う場合には、電源部を小型化することができる。 In this case, preferably, the application means is configured to apply pulse voltages to the plurality of heaters at different timings that do not overlap each other. With this configuration, the application means applies the pulse voltage to the plurality of heaters at different timings that do not overlap each other, so that the maximum power consumption is smaller than that when the pulse voltage is applied at the timings that overlap each other. can do. Therefore, when power is supplied by a power supply unit such as a battery, the power supply unit can be miniaturized.

この発明の第３の局面によるガス検知方法は、基板上に、複数のヒータを備える半導体式ガスセンサのガス検知方法において、複数のヒータにより感応部を加熱するステップと、複数のヒータにより加熱された感応部の電気抵抗の変化に基づいて、検知電極として機能するヒータにより被検知ガスを検知するステップとを備え、複数のヒータは、感応部が設けられる領域において、互いに並んで延びる線状パターンに形成されている。 The third gas detection method according to aspect of the invention, on a substrate, the gas detection method of the semiconductor gas sensor comprising multiple heaters, and heating the sensitive part of a plurality of heaters are heated by a plurality of heaters A step of detecting a gas to be detected by a heater functioning as a detection electrode based on a change in the electric resistance of the sensitive portion is provided, and the plurality of heaters have a linear pattern extending side by side in a region where the sensitive portion is provided. Is formed in .

この発明の第３の局面によるガス検知方法では、上記のように、検知電極として機能する複数のヒータにより感応部を加熱するステップを設ける。これにより、基板上の複数のヒータにより、基板上の複数箇所から感応部を加熱することができるので、基板の温度勾配を小さくすることができる。また、ヒータが検知電極としても機能するので、ヒータと検知電極とを別々に設ける場合よりもガス検知素子の構造を簡素化することができる。以上により、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、ガス検知素子の構造を簡素化することができる。
この発明の第４の局面によるガス検知方法は、基板上に、複数のヒータを備える半導体式ガスセンサのガス検知方法において、１つの感応部に対して形成された複数のヒータにより感応部を加熱するステップと、複数のヒータにより加熱された感応部の電気抵抗の変化に基づいて、複数のヒータのうち、検知電極として機能する少なくとも１つのヒータにより被検知ガスを検知するステップとを備える。これにより、上記第３の局面と同様に、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、ガス検知素子の構造を簡素化することができる。また、半導体式ガスセンサの構造を簡素化することができる。 In the gas detection method according to the third aspect of the present invention, as described above, a step of heating the sensitive portion by a plurality of heaters functioning as detection electrodes is provided. As a result, the sensitive portions can be heated from a plurality of locations on the substrate by the plurality of heaters on the substrate, so that the temperature gradient of the substrate can be reduced. Further, since the heater also functions as a detection electrode, the structure of the gas detection element can be simplified as compared with the case where the heater and the detection electrode are separately provided. As described above, the temperature gradient of the substrate can be reduced and the structure of the gas detection element can be simplified.
In the gas detection method according to the fourth aspect of the present invention, in the gas detection method of a semiconductor gas sensor having a plurality of heaters on a substrate, the sensitive portion is heated by a plurality of heaters formed for one sensitive portion. The step includes a step of detecting the gas to be detected by at least one heater that functions as a detection electrode among the plurality of heaters based on the change in the electric resistance of the sensitive portion heated by the plurality of heaters. As a result, the temperature gradient of the substrate can be reduced and the structure of the gas detection element can be simplified as in the third aspect. In addition, the structure of the semiconductor gas sensor can be simplified.

本発明によれば、上記のように、基板の温度勾配を小さくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。 According to the present invention, as described above, the temperature gradient of the substrate can be reduced and the structure can be simplified.

本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサの全体構成を示した分解斜視図である。It is an exploded perspective view which showed the whole structure of the semiconductor type gas sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサの第１ヒータおよび第２ヒータを示した平面図である。It is a top view which showed the 1st heater and the 2nd heater of the semiconductor type gas sensor by one Embodiment of this invention. 図２の５００−５００線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the line 500-500 of FIG. 本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサの回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor type gas sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサによる電圧印加パターンを示した図である。It is a figure which showed the voltage application pattern by the semiconductor type gas sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサによる電圧印加パターンの他の例を示した図である。It is a figure which showed other example of the voltage application pattern by the semiconductor type gas sensor by one Embodiment of this invention. 本発明の実施例および比較例に用いる感応部を備えない半導体式ガスセンサの第１ヒータおよび第２ヒータを示した平面図である。It is a top view which showed the 1st heater and the 2nd heater of the semiconductor type gas sensor which did not have the sensitive part used in the Example and the comparative example of this invention. 比較例による半導体式ガスセンサの熱耐久性を確認する加速試験の結果について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the result of the acceleration test which confirms the thermal durability of the semiconductor type gas sensor by the comparative example. 本発明の実施例による半導体式ガスセンサの熱耐久性を確認する加速試験の結果について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the result of the acceleration test which confirms the thermal durability of the semiconductor type gas sensor by the Example of this invention. 本発明の一実施形態の第１変形例による半導体式ガスセンサの回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor type gas sensor according to the 1st modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第１変形例による半導体式ガスセンサによる第１の電圧印加パターンを示した図である。It is a figure which showed the 1st voltage application pattern by the semiconductor type gas sensor by 1st modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第１変形例による半導体式ガスセンサによる第２の電圧印加パターンを示した図である。It is a figure which showed the 2nd voltage application pattern by the semiconductor type gas sensor by the 1st modification of 1st Embodiment of this invention.

以下、本発明を具現化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments that embody the present invention will be described with reference to the drawings.

図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態による半導体式ガスセンサ１００の構成について説明する。 The configuration of the semiconductor gas sensor 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

（半導体式ガスセンサの構成）
図１に示すように、半導体式ガスセンサ１００は、ガス検知素子１００ａと、ガス検知素子１００ａに電圧を印加する印加手段１００ｂとを備えている。ガス検知素子１００ａは、基板１と、感応部２と、感応部２を加熱する複数のヒータとを備えている。複数のヒータは、第１ヒータ３と、第２ヒータ４とを含んでいる。第１ヒータ３および第２ヒータ４は、特許請求の範囲の「ヒータ」の一例である。 (Semiconductor gas sensor configuration)
As shown in FIG. 1, the semiconductor type gas sensor 100 includes a gas detection element 100a and an application means 100b for applying a voltage to the gas detection element 100a. The gas detection element 100a includes a substrate 1, a sensitive portion 2, and a plurality of heaters for heating the sensitive portion 2. The plurality of heaters include a first heater 3 and a second heater 4. The first heater 3 and the second heater 4 are examples of "heaters" within the scope of the claims.

半導体式ガスセンサ１００のガス検知素子１００ａは、超微細構造の電子部品の製造技術であるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術により形成されている。すなわち、ガス検知素子１００ａは、半導体製造プロセスなどに基づき形成される極めて小型の素子（ＭＥＭＳセンサ）である。ガス検知素子１００ａに含まれる基板１の後述する被支持部１１ａ（図２参照）は、たとえば、一辺の大きさＬが約０．１ｍｍの矩形（略正方形）の平板形状を有している。なお、被支持部１１ａは、特許請求の範囲の「配置部」の一例である。 The gas detection element 100a of the semiconductor type gas sensor 100 is formed by a MEMS (Micro Electro Electro Mechanical Systems) technology, which is a technology for manufacturing electronic components having an ultrafine structure. That is, the gas detection element 100a is an extremely small element (MEMS sensor) formed based on a semiconductor manufacturing process or the like. The supported portion 11a (see FIG. 2) of the substrate 1 included in the gas detection element 100a, which will be described later, has, for example, a rectangular (substantially square) flat plate shape having a side size L of about 0.1 mm. The supported portion 11a is an example of the “arrangement portion” in the claims.

ガス検知素子１００ａは、印加手段１００ｂに接続され、印加手段１００ｂにより電圧が印加される（電流が供給される）ように構成されている。印加手段１００ｂは、所定時間毎（１つの周期）の一部の期間内に、ガス検知素子１００ａに対して電圧を印加するように構成されている。たとえば、印加手段１００ｂは、３０秒毎に（３０秒周期で）約０．１秒だけガス検知素子１００ａにパルス電流を供給するように構成されている。 The gas detection element 100a is connected to the application means 100b, and is configured such that a voltage is applied (current is supplied) by the application means 100b. The application means 100b is configured to apply a voltage to the gas detection element 100a within a part of a predetermined time interval (one cycle). For example, the application means 100b is configured to supply a pulse current to the gas detection element 100a for about 0.1 seconds every 30 seconds (in a cycle of 30 seconds).

（基板の構成）
図１に示すように、基板１は、基板１の一方表面側に設けられる絶縁膜１１と、絶縁膜１１を接触状態で支持する支持基板部１２とを含んでいる。絶縁膜１１は、たとえば、二酸化ケイ素により形成されている。支持基板部１２は、たとえば、シリコン（ケイ素）を主成分とする材料により形成されている。 (Board configuration)
As shown in FIG. 1, the substrate 1 includes an insulating film 11 provided on one surface side of the substrate 1 and a supporting substrate portion 12 that supports the insulating film 11 in a contact state. The insulating film 11 is formed of, for example, silicon dioxide. The support substrate portion 12 is formed of, for example, a material containing silicon as a main component.

絶縁膜１１は、矩形状の被支持部１１ａと、被支持部１１ａを支持する支持部１１ｂと、被支持部１１ａおよび支持部１１ｂを囲むように配置される枠部１１ｃとを含んでいる。被支持部１１ａには、支持部１１ｂの一端が接続されている。また、支持部１１ｂの他端は、枠部１１ｃに接続されている。被支持部１１ａ、支持部１１ｂおよび枠部１１ｃは、一体的に形成されている。 The insulating film 11 includes a rectangular supported portion 11a, a supporting portion 11b that supports the supported portion 11a, and a frame portion 11c that is arranged so as to surround the supported portion 11a and the supporting portion 11b. One end of the support portion 11b is connected to the supported portion 11a. The other end of the support portion 11b is connected to the frame portion 11c. The supported portion 11a, the supporting portion 11b, and the frame portion 11c are integrally formed.

ここで、以下の説明では、基板１の厚み方向をＡ方向とし、Ａ方向のうち支持基板部１２から絶縁膜１１に向かう方向をＡ１方向とし、Ａ１方向の逆方向をＡ２方向とする。また、図２に示すように、Ａ方向に直交し、基板１の被支持部１１ａの互いに対向する一対の一方端面１０ａが延びる方向をＢ方向とする。また、Ａ方向に直交し、基板１の被支持部１１ａの互いに対向する一対の他方端面１０ｂが延びる方向をＣ方向とする。すなわち、Ａ方向およびＢ方向に直交する方向をＣ方向とする。なお、Ｂ方向およびＣ方向は、基板１の表面に沿った方向である。 Here, in the following description, the thickness direction of the substrate 1 is the A direction, the direction from the support substrate portion 12 to the insulating film 11 is the A1 direction, and the opposite direction of the A1 direction is the A2 direction. Further, as shown in FIG. 2, the direction in which the pair of one end faces 10a orthogonal to the A direction and facing each other of the supported portions 11a of the substrate 1 extend is defined as the B direction. Further, the direction in which the pair of other end faces 10b of the supported portion 11a of the substrate 1 that are orthogonal to each other and face each other extend in the A direction is defined as the C direction. That is, the direction orthogonal to the A direction and the B direction is defined as the C direction. The B direction and the C direction are directions along the surface of the substrate 1.

図１に示すように、被支持部１１ａには、一方表面側（以下に説明するＡ１方向側）に、感応部２と、第１ヒータ３および第２ヒータ４とが、被支持部１１ａに対して接触状態で配置されている。また、被支持部１１ａは、平面視において（Ａ方向から見て）、矩形形状を有している。支持基板部１２には、被支持部１１ａが設けられた範囲、および、被支持部１１ａが設けられた範囲を囲む所定範囲において、Ａ２方向に窪む凹部１２ａが設けられている。すなわち、被支持部１１ａと支持基板部１２とは、Ａ方向に離間して配置されている。 As shown in FIG. 1, the supported portion 11a has a sensitive portion 2 and a first heater 3 and a second heater 4 on the supported portion 11a on one surface side (A1 direction side described below). On the other hand, they are arranged in contact with each other. Further, the supported portion 11a has a rectangular shape in a plan view (viewed from the A direction). The support substrate portion 12 is provided with a recess 12a recessed in the A2 direction in a range in which the supported portion 11a is provided and a predetermined range surrounding the range in which the supported portion 11a is provided. That is, the supported portion 11a and the supporting substrate portion 12 are arranged apart from each other in the A direction.

複数の支持部１１ｂは、平面視において（Ａ方向から見て）、それぞれ、被支持部１１ａを中心とする同一方向（Ａ１方向側から見て反時計回り方向）に折れ曲がるＬ字形状を有している。また、支持部１１ｂは、複数（４個）設けられている。また、複数の支持部１１ｂは、それぞれの内側の一端が矩形形状の被支持部１１ａの互いに異なる隅部（角部）に接続されている。また、互いに隣接する支持部１１ｂの間には、それぞれ貫通穴１１０が設けられている。貫通穴１１０は、互いに隣接する２つの支持部１１ｂの縁部と、被支持部１１ａの縁部と、枠部１１ｃの内側の縁部とにより形成されている。また、複数の支持部１１ｂは、それぞれの外側（被支持部１１ａに接続される側とは逆側）の一端が、枠部１１ｃを介して、支持基板部１２に固定されている。複数の支持部１１ｂには、リード線３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂが、それぞれ、Ａ１方向側に接触状態で配置されている。なお、リード線３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂは、特許請求の範囲の「給電線」の一例である。 The plurality of support portions 11b each have an L-shape that bends in the same direction (counterclockwise when viewed from the A1 direction side) about the supported portion 11a in a plan view (viewed from the A direction). ing. Further, a plurality (4) of support portions 11b are provided. Further, one end of each of the plurality of support portions 11b is connected to different corners (corners) of the rectangular supported portion 11a. Further, through holes 110 are provided between the support portions 11b adjacent to each other. The through hole 110 is formed by an edge portion of two support portions 11b adjacent to each other, an edge portion of the supported portion 11a, and an inner edge portion of the frame portion 11c. Further, one end of each of the plurality of support portions 11b (the side opposite to the side connected to the supported portion 11a) is fixed to the support substrate portion 12 via the frame portion 11c. Lead wires 32a, 32b, 42a, and 42b are arranged on the plurality of support portions 11b in contact with each other on the A1 direction side. The lead wires 32a, 32b, 42a, and 42b are examples of "feeding wires" within the scope of the claims.

枠部１１ｃは、被支持部１１ａおよび支持部１１ｂを内側に配置する矩形の環状形状を有している。また、枠部１１ｃのＡ１方向側の表面には、第１ヒータ３の後述する平坦部３３ａ、３３ｂ、および、第２ヒータ４の後述する平坦部４３ａ、４３ｂが接触状態で配置されている。 The frame portion 11c has a rectangular annular shape in which the supported portion 11a and the supporting portion 11b are arranged inside. Further, on the surface of the frame portion 11c on the A1 direction side, the flat portions 33a and 33b described later of the first heater 3 and the flat portions 43a and 43b described later of the second heater 4 are arranged in contact with each other.

支持基板部１２は、凹部１２ａにより、被支持部１１ａから離間して配置されている。すなわち、支持基板部１２は、複数の支持部１１ｂにより被支持部１１ａを浮いた状態で支持している。 The support substrate portion 12 is arranged apart from the supported portion 11a by the recess 12a. That is, the support substrate portion 12 supports the supported portion 11a in a floating state by the plurality of support portions 11b.

（感応部の構成）
図１に示す感応部２は、金属酸化物半導体により形成されている。金属酸化物半導体の材質としては、たとえば、酸化スズや、酸化インジウム、酸化亜鉛などを用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。感応部２は、第１ヒータ３および第２ヒータ４により加熱されることによって、感応部２に接触する雰囲気ガスに含まれる被検知ガスと反応して、抵抗値を変化させる特性を有している。半導体式ガスセンサ１００は、この感応部２の特性を利用して、被検知ガスを検知するように構成されている。 (Structure of sensitive part)
The sensitive portion 2 shown in FIG. 1 is formed of a metal oxide semiconductor. As the material of the metal oxide semiconductor, for example, tin oxide, indium oxide, zinc oxide and the like can be used, but the material is not particularly limited thereto. The sensitive portion 2 has a property of changing the resistance value by reacting with the detected gas contained in the atmospheric gas in contact with the sensitive portion 2 by being heated by the first heater 3 and the second heater 4. There is. The semiconductor type gas sensor 100 is configured to detect the gas to be detected by utilizing the characteristics of the sensitive unit 2.

図２に示すように、感応部２は、第１ヒータ３の後述するヒータ部３１と、第２ヒータ４の後述するヒータ部４１との全体を被覆するように配置されている。また、感応部２は、概して、平面視において（Ａ方向から見て）、被支持部１１ａの外縁（一対の一方端面１０ａおよび一対の他方端面１０ｂ）に沿った矩形形状に形成されている。なお、図１および図２では、便宜的に、ヒータ部３１とヒータ部４１とにそれぞれハッチングを付しているが、図１および図２のハッチングは、断面を示すものではない。 As shown in FIG. 2, the sensitive portion 2 is arranged so as to cover the entire heater portion 31 described later of the first heater 3 and the heater portion 41 described later of the second heater 4. Further, the sensitive portion 2 is generally formed in a rectangular shape along the outer edge (a pair of one end faces 10a and a pair of other end faces 10b) of the supported portion 11a in a plan view (viewed from the A direction). In addition, in FIGS. 1 and 2, hatching is attached to the heater portion 31 and the heater portion 41, respectively, for convenience, but the hatching in FIGS. 1 and 2 does not show a cross section.

図３に示すように、感応部２は、ヒータ部３１の上面（Ａ１側の面）およびヒータ部４１の上面（Ａ１側の面）に接触するとともに、ヒータ部３１とヒータ部４１との間の隙間に入り込むように配置（充填）されている。感応部２は、ヒータ部３１とヒータ部４１との間の隙間では、絶縁膜１１に接触している。 As shown in FIG. 3, the sensitive portion 2 is in contact with the upper surface (A1 side surface) of the heater portion 31 and the upper surface (A1 side surface) of the heater portion 41, and is between the heater portion 31 and the heater portion 41. It is arranged (filled) so as to enter the gap between the two. The sensitive portion 2 is in contact with the insulating film 11 in the gap between the heater portion 31 and the heater portion 41.

（第１ヒータおよび第２ヒータの構成）
図１に示す第１ヒータ３および第２ヒータ４の材質としては、たとえば、白金や金などを用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。第１ヒータ３および第２ヒータ４は、最も温度が高くなる部分が、感応部２により被検知ガスを検知可能となる所定温度になるように、印加手段１００ｂにより電圧が印加（給電）される。たとえば、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、最も温度が高くなる部分が５００℃となるように印加手段１００ｂにより電圧が印加（給電）される。また、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、１つの感応部２に対して形成されている。つまり、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、共通の感応部２のうちの、それぞれ異なる部分に設けられている。また、第１ヒータ３および第２ヒータは、少なくとも一方が検知電極として機能するように構成されている。なお、接続部Ｄ１は、特許請求の範囲の「第１接続部」の一例である。また、接続部Ｅ１は、特許請求の範囲の「第２接続部」の一例である。 (Composition of 1st heater and 2nd heater)
As the material of the first heater 3 and the second heater 4 shown in FIG. 1, for example, platinum or gold can be used, but the material is not particularly limited thereto. A voltage is applied (powered) to the first heater 3 and the second heater 4 by the applying means 100b so that the portion having the highest temperature becomes a predetermined temperature at which the detected gas can be detected by the sensitive portion 2. .. For example, a voltage is applied (powered) to the first heater 3 and the second heater 4 by the applying means 100b so that the portion having the highest temperature is 500 ° C. Further, the first heater 3 and the second heater 4 are formed with respect to one sensitive portion 2. That is, the first heater 3 and the second heater 4 are provided in different portions of the common sensitive portion 2. Further, at least one of the first heater 3 and the second heater is configured to function as a detection electrode. The connection portion D1 is an example of the "first connection portion" in the claims. Further, the connection portion E1 is an example of the "second connection portion" in the claims.

第１ヒータ３は、ヒータ部３１と、リード線３２ａおよび３２ｂと、平坦部３３ａおよび３３ｂとを含んでいる。ヒータ部３１と、リード線３２ａおよび３２ｂと、平坦部３３ａおよび３３ｂとは、薄板状の金属層として一体的に形成されている。第１ヒータ３は、絶縁膜１１上（Ａ１方向側の表面上）に、絶縁膜１１と接触状態で配置されている。 The first heater 3 includes a heater portion 31, lead wires 32a and 32b, and flat portions 33a and 33b. The heater portion 31, the lead wires 32a and 32b, and the flat portions 33a and 33b are integrally formed as a thin plate-shaped metal layer. The first heater 3 is arranged on the insulating film 11 (on the surface on the A1 direction side) in contact with the insulating film 11.

図２に示すように、ヒータ部３１は、所定パターンの線状（ライン状）形状に形成されている。詳細には、ヒータ部３１は、Ｂ方向およびＣ方向に交互に蛇行する蛇行形状（ミアンダ形状）を有している。また、ヒータ部３１は、リード線３２ａおよび３２ｂよりも細く形成されており、リード線３２ａおよび３２ｂよりも電気抵抗が大きくなるように構成されている。また、ヒータ部３１は、第１ヒータ３のうち、概して、Ａ方向において、基板１の被支持部１１ａと重なる部分である。また、ヒータ部３１は、一方端部にリード線３２ａが接続される接続部Ｄ１を有している。また、ヒータ部３１は、他方端部にリード線３２ｂが接続される接続部Ｄ２を有している。 As shown in FIG. 2, the heater portion 31 is formed in a linear (line-shaped) shape having a predetermined pattern. Specifically, the heater portion 31 has a meandering shape (minder shape) that meanders alternately in the B direction and the C direction. Further, the heater portion 31 is formed to be thinner than the lead wires 32a and 32b, and is configured to have a larger electric resistance than the lead wires 32a and 32b. Further, the heater portion 31 is a portion of the first heater 3 that generally overlaps with the supported portion 11a of the substrate 1 in the A direction. Further, the heater portion 31 has a connecting portion D1 to which the lead wire 32a is connected to one end portion. Further, the heater portion 31 has a connecting portion D2 to which the lead wire 32b is connected to the other end portion.

リード線３２ａの接続部Ｄ１側とは逆側の端部（外側の端部）は、平坦部３３ａに接続されている。また、リード線３２ｂの接続部Ｄ２側とは逆側の端部（外側の端部）は、平坦部３３ｂ（図２参照）に接続されている。半導体式ガスセンサ１００（図１参照）は、リード線３２ａを介して接続部Ｄ１側からヒータ部３１に電流を供給（給電）するように構成されている。つまり、ヒータ部３１の接続部Ｄ１側は、印加手段１００ｂの後述する電源部５１の正極側に接続されている。また、ヒータ部３１の接続部Ｄ２側は、印加手段１００ｂの電源部５１の負極側に接続されている。また、リード線３２ａおよびリード線３２ｂは、互いに異なる支持部１１ｂ上に、支持部１１ｂに接触状態で配置されている。 The end portion (outer end portion) of the lead wire 32a on the opposite side to the connecting portion D1 side is connected to the flat portion 33a. Further, the end portion (outer end portion) of the lead wire 32b opposite to the connection portion D2 side is connected to the flat portion 33b (see FIG. 2). The semiconductor gas sensor 100 (see FIG. 1) is configured to supply (feed) a current from the connection portion D1 side to the heater portion 31 via the lead wire 32a. That is, the connection portion D1 side of the heater portion 31 is connected to the positive electrode side of the power supply portion 51 described later of the application means 100b. Further, the connecting portion D2 side of the heater portion 31 is connected to the negative electrode side of the power supply portion 51 of the applying means 100b. Further, the lead wire 32a and the lead wire 32b are arranged on different support portions 11b in contact with the support portion 11b.

図３に示す平坦部３３ａおよび３３ｂは、絶縁膜１１（枠部１１ｃ（図１参照））上（Ａ１方向側の表面上）に、絶縁膜１１に接触状態で配置されている。平坦部３３ａおよび３３ｂは、矩形形状を有している。平坦部３３ａおよび３３ｂは、第１ヒータ３を絶縁膜に対して固定する部分である。 The flat portions 33a and 33b shown in FIG. 3 are arranged on the insulating film 11 (frame portion 11c (see FIG. 1)) (on the surface on the A1 direction side) in contact with the insulating film 11. The flat portions 33a and 33b have a rectangular shape. The flat portions 33a and 33b are portions for fixing the first heater 3 to the insulating film.

図１に示す第２ヒータ４は、基本的に第１ヒータ３と同様の構成を備えている。このため、以下、簡単に第２ヒータ４について説明する。 The second heater 4 shown in FIG. 1 basically has the same configuration as the first heater 3. Therefore, the second heater 4 will be briefly described below.

第２ヒータ４は、ヒータ部４１と、リード線４２ａおよび４２ｂと、平坦部４３ａおよび４３ｂとを含んでいる。第２ヒータ４は、絶縁膜１１（枠部１１ｃ）上（Ａ１方向側の表面上）に、接触状態で配置されている。 The second heater 4 includes a heater portion 41, lead wires 42a and 42b, and flat portions 43a and 43b. The second heater 4 is arranged in contact with the insulating film 11 (frame portion 11c) (on the surface on the A1 direction side).

図２に示すように、ヒータ部４１は、第２ヒータ４のうち、概して、Ａ方向において、基板１の被支持部１１ａと重なる部分である。また、ヒータ部４１は、Ｂ方向およびＣ方向に交互に蛇行する蛇行形状（ミアンダ形状）を有している。また、ヒータ部４１は、一方端部にリード線４２ａが接続される接続部Ｅ１を有している。また、ヒータ部４１は、他方端部にリード線４２ｂが接続される接続部Ｅ２を有している。 As shown in FIG. 2, the heater portion 41 is a portion of the second heater 4 that generally overlaps with the supported portion 11a of the substrate 1 in the A direction. Further, the heater portion 41 has a meandering shape (minder shape) that meanders alternately in the B direction and the C direction. Further, the heater portion 41 has a connecting portion E1 to which the lead wire 42a is connected to one end portion. Further, the heater portion 41 has a connecting portion E2 to which the lead wire 42b is connected to the other end portion.

リード線４２ａの接続部Ｅ１側とは逆側の端部（外側の端部）は、平坦部４３ａに接続されている。また、リード線４２ｂの接続部Ｅ２側とは逆側の端部（外側の端部）は、平坦部４３ｂに接続されている。半導体式ガスセンサ１００は、リード線４２ａを介して、接続部Ｅ１側からヒータ部４１に電流を供給（給電）するように構成されている。つまり、ヒータ部４１の接続部Ｅ１側は、印加手段１００ｂの後述する電源部５１の正極側に接続されている。また、ヒータ部４１の接続部Ｅ２側は、印加手段１００ｂの電源部５１の負極側に接続されている。また、リード線４２ａおよびリード線４２ｂは、リード線３２ａおよびリード線３２ｂが配置されていない互いに異なる支持部１１ｂ上に、支持部１１ｂに接触状態で配置されている。 The end portion (outer end portion) of the lead wire 42a opposite to the connecting portion E1 side is connected to the flat portion 43a. Further, the end portion (outer end portion) of the lead wire 42b opposite to the connecting portion E2 side is connected to the flat portion 43b. The semiconductor gas sensor 100 is configured to supply (feed) a current from the connection portion E1 side to the heater portion 41 via the lead wire 42a. That is, the connection portion E1 side of the heater portion 41 is connected to the positive electrode side of the power supply portion 51 described later of the application means 100b. Further, the connecting portion E2 side of the heater portion 41 is connected to the negative electrode side of the power supply portion 51 of the applying means 100b. Further, the lead wire 42a and the lead wire 42b are arranged in contact with the support portion 11b on different support portions 11b on which the lead wire 32a and the lead wire 32b are not arranged.

図３に示す平坦部４３ａおよび４３ｂは、絶縁膜１１（枠部１１ｃ（図１参照））上（Ａ１方向側の表面上）に、接触状態で取り付けられている。 The flat portions 43a and 43b shown in FIG. 3 are attached to the insulating film 11 (frame portion 11c (see FIG. 1)) (on the surface on the A1 direction side) in a contact state.

図２に示すように、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、同一形状を有している。また、第１ヒータ３は、平面視において（Ａ方向から見て）、被支持部１１ａの中心に対して１８０度回転させた場合に、第２ヒータ４に重なる位置に配置されている。すなわち、第１ヒータ３は、第２ヒータ４に対して、回転対称（１８０度回転対称）となる位置に配置されている。また、ヒータ部３１およびヒータ部４１は、蛇行形状を有する部分が互いに噛み合うように対向して配置されている。また、ヒータ部３１およびヒータ部４１は、Ｂ方向において、略全域でオーバーラップしている。また、ヒータ部３１およびヒータ部４１は、Ｃ方向において、接続部Ｄ１およびＤ２を含むヒータ部３１の一端と、接続部Ｅ１およびＥ２を含むヒータ部４１の一端とを除く略全域でオーバーラップしている。また、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、感応部２が設けられる領域（被支持部１１ａ）の略全域にわたって設けられている。 As shown in FIG. 2, the first heater 3 and the second heater 4 have the same shape. Further, the first heater 3 is arranged at a position overlapping the second heater 4 when rotated by 180 degrees with respect to the center of the supported portion 11a in a plan view (viewed from the A direction). That is, the first heater 3 is arranged at a position that is rotationally symmetric (180 degree rotationally symmetric) with respect to the second heater 4. Further, the heater portion 31 and the heater portion 41 are arranged so as to face each other so that the portions having a meandering shape mesh with each other. Further, the heater portion 31 and the heater portion 41 overlap in substantially the entire area in the B direction. Further, the heater portion 31 and the heater portion 41 overlap in substantially the entire area except for one end of the heater portion 31 including the connection portions D1 and D2 and one end of the heater portion 41 including the connection portions E1 and E2 in the C direction. ing. Further, the first heater 3 and the second heater 4 are provided over substantially the entire area (supported portion 11a) where the sensitive portion 2 is provided.

リード線３２ａが接続される接続部Ｄ１と、リード線４２ａが接続される接続部Ｅ１とは、被支持部１１ａの互いに対向する縁部近傍に配置されている。詳細には、接続部Ｄ１と接続部Ｅ１とは、被支持部１１ａの互いに対向する１組の対角近傍にそれぞれ配置されている。より詳細には、接続部Ｄ１は、被支持部１１ａのＢ１方向側、かつ、Ｃ１方向側の隅部（角部）に配置されている。接続部Ｅ１は、被支持部１１ａのＢ２方向側、かつ、Ｃ２方向側の隅部に配置されている。要するに、接続部Ｄ１と接続部Ｅ１とは、被支持部１１ａの最も離間した位置の近傍にそれぞれ配置されている。 The connecting portion D1 to which the lead wire 32a is connected and the connecting portion E1 to which the lead wire 42a is connected are arranged in the vicinity of the edges of the supported portion 11a facing each other. Specifically, the connecting portion D1 and the connecting portion E1 are respectively arranged in the diagonal vicinity of a pair of the supported portions 11a facing each other. More specifically, the connecting portion D1 is arranged at a corner portion (corner portion) of the supported portion 11a on the B1 direction side and the C1 direction side. The connecting portion E1 is arranged at a corner of the supported portion 11a on the B2 direction side and the C2 direction side. In short, the connecting portion D1 and the connecting portion E1 are respectively arranged in the vicinity of the most distant positions of the supported portion 11a.

リード線３２ｂが接続される接続部Ｄ２と、リード線４２ｂが接続される接続部Ｅ２とは、接続部Ｄ１および接続部Ｅ１が配置されておらず、被支持部１１ａの互いに対向する１組の対角近傍に、それぞれ配置されている。なお、一般的に、ヒータ部３１およびヒータ部４１は、給電される側（後述する接続部Ｄ１および接続部Ｅ１）が最も高温になる。そのため、半導体式ガスセンサ１００では、被支持部１１ａの最も離れた対角部が高温になり、全体として基板１（被支持部１１ａ）の温度勾配が均一化される。より詳細には、接続部Ｄ２は、被支持部１１ａのＢ１方向側、かつ、Ｃ２方向側の隅部に配置されている。接続部Ｅ２は、被支持部１１ａのＢ２方向側、かつ、Ｃ１方向側の隅部に配置されている。 The connecting portion D2 to which the lead wire 32b is connected and the connecting portion E2 to which the lead wire 42b is connected do not have the connecting portion D1 and the connecting portion E1 arranged, and a pair of supported portions 11a facing each other. They are arranged diagonally near each other. In general, the heater section 31 and the heater section 41 have the highest temperature on the side to which power is supplied (connection section D1 and connection section E1 described later). Therefore, in the semiconductor gas sensor 100, the farthest diagonal portion of the supported portion 11a becomes hot, and the temperature gradient of the substrate 1 (supported portion 11a) becomes uniform as a whole. More specifically, the connecting portion D2 is arranged at a corner of the supported portion 11a on the B1 direction side and the C2 direction side. The connecting portion E2 is arranged at a corner of the supported portion 11a on the B2 direction side and the C1 direction side.

図４に示す印加手段１００ｂは、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して電圧を印加するように構成されている。印加手段１００ｂは、第１ヒータ３および第２ヒータ４に給電する電源部５１と、第１ヒータ３（ヒータ部３１）に直列に接続される第１スイッチ５２ａと、第２ヒータ４（ヒータ部４１）に直列に接続される第２スイッチ５２ｂと、制御部５３とを備えている。電源部５１は、蓄電池や商用電源などから構成することができる。電源部５１は、たとえば、小型のリチウムイオン電池である。 The application means 100b shown in FIG. 4 is configured to apply a voltage to the first heater 3 and the second heater 4. The application means 100b includes a power supply unit 51 that supplies power to the first heater 3 and the second heater 4, a first switch 52a connected in series with the first heater 3 (heater unit 31), and a second heater 4 (heater unit). It includes a second switch 52b connected in series with 41) and a control unit 53. The power supply unit 51 can be composed of a storage battery, a commercial power supply, or the like. The power supply unit 51 is, for example, a small lithium-ion battery.

第１ヒータ３と第２ヒータ４とが、それぞれ第１スイッチ５２ａと第２スイッチ５２ｂとを介して、互いに独立して電力供給を受けられるように、電源部５１に接続されている。すなわち、第１スイッチ５２ａをオンすることにより、接続部Ｄ１を介してヒータ部３１（第１ヒータ３）に給電され、第２スイッチ５２ｂをオンすることにより、接続部Ｅ１を介してヒータ部４１（第２ヒータ４）に給電される。 The first heater 3 and the second heater 4 are connected to the power supply unit 51 via the first switch 52a and the second switch 52b, respectively, so that power can be supplied independently of each other. That is, by turning on the first switch 52a, power is supplied to the heater unit 31 (first heater 3) via the connection unit D1, and by turning on the second switch 52b, the heater unit 41 is supplied via the connection unit E1. Power is supplied to (second heater 4).

制御部５３は、第１スイッチ５２ａおよび第２スイッチ５２ｂのオン、オフを所定のタイミングで個別に切り替える制御を行うように構成されている。 The control unit 53 is configured to individually switch on and off of the first switch 52a and the second switch 52b at a predetermined timing.

印加手段１００ｂは、制御部５３により第１スイッチ５２ａおよび第２スイッチ５２ｂのオン、オフを切り替えることによって、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、互いに重ならない異なるタイミングにより、パルス電圧を印加するように構成されている。また、印加手段１００ｂは、制御部５３により第１スイッチ５２ａおよび第２スイッチ５２ｂのオン、オフを切り替えることによって、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、交互にパルス電圧を印加するように構成されている。また、印加手段１００ｂは、制御部５３により第１スイッチ５２ａおよび第２スイッチ５２ｂのオン、オフを切り替えることによって、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、互いに略同じ時間幅のパルス電圧を印加するように構成されている。 The application means 100b switches the first switch 52a and the second switch 52b on and off by the control unit 53 to apply pulse voltages to the first heater 3 and the second heater 4 at different timings that do not overlap with each other. It is configured to apply. Further, the application means 100b alternately applies the pulse voltage to the first heater 3 and the second heater 4 by switching the first switch 52a and the second switch 52b on and off by the control unit 53. It is configured in. Further, the application means 100b switches the first switch 52a and the second switch 52b on and off by the control unit 53, so that the pulse voltage of the first heater 3 and the second heater 4 has substantially the same time width as each other. Is configured to apply.

（半導体式ガスセンサの回路構成）
次に、図４を参照して、半導体式ガスセンサ１００の回路構成の例について説明する。なお、半導体式ガスセンサ１００の回路構成は、一例であり、以下で説明する構成に限定されるものではない。 (Circuit configuration of semiconductor gas sensor)
Next, an example of the circuit configuration of the semiconductor gas sensor 100 will be described with reference to FIG. The circuit configuration of the semiconductor gas sensor 100 is an example, and is not limited to the configuration described below.

半導体式ガスセンサ１００の回路は、電源部５１と、素子抵抗Ｒと、固定抵抗Ｒ１と、固定抵抗Ｒ２と、第１スイッチ５２ａと、第２スイッチ５２ｂと、電圧計Ｖｍ１と、電圧計Ｖｍ２とを備えている。 The circuit of the semiconductor type gas sensor 100 includes a power supply unit 51, an element resistor R, a fixed resistor R1, a fixed resistor R2, a first switch 52a, a second switch 52b, a voltmeter Vm1, and a voltmeter Vm2. I have.

固定抵抗Ｒ１と第１スイッチ５２ａとは、直列に接続されている。また、電圧計Ｖｍ１は、固定抵抗Ｒ１間の電圧を測定可能なように、固定抵抗Ｒ１に並列に接続されている。固定抵抗Ｒ１は、ヒータ部３１に直列に接続されている。 The fixed resistor R1 and the first switch 52a are connected in series. Further, the voltmeter Vm1 is connected in parallel to the fixed resistor R1 so that the voltage between the fixed resistors R1 can be measured. The fixed resistor R1 is connected in series with the heater portion 31.

固定抵抗Ｒ２と第２スイッチ５２ｂとは、直列に接続されている。また、電圧計Ｖｍ２は、固定抵抗Ｒ２間の電圧を測定可能なように、固定抵抗Ｒ２に並列に接続されている。固定抵抗Ｒ２は、ヒータ部４１に直列に接続されている。 The fixed resistor R2 and the second switch 52b are connected in series. Further, the voltmeter Vm2 is connected in parallel to the fixed resistor R2 so that the voltage between the fixed resistors R2 can be measured. The fixed resistor R2 is connected in series with the heater portion 41.

素子抵抗Ｒは、感応部２と、ヒータ部３１と、ヒータ部４１との合成抵抗であり、可変抵抗である。素子抵抗Ｒ（ヒータ部３１）は、接続部Ｄ１に接続されるリード線３２ａを介して正極側の電源部５１に接続されるとともに、接続部Ｄ２に接続されるリード線３２ｂを介して負極側の電源部５１に接続されている。また、素子抵抗Ｒ（ヒータ部４１）は、接続部Ｅ１に接続されるリード線４２ａを介して正極側の電源部５１に接続されるとともに、接続部Ｅ２に接続されるリード線４２ｂを介して負極側の電源部５１に接続されている。 The element resistance R is a combined resistance of the sensitive portion 2, the heater portion 31, and the heater portion 41, and is a variable resistance. The element resistor R (heater unit 31) is connected to the power supply unit 51 on the positive electrode side via the lead wire 32a connected to the connection unit D1, and is connected to the negative electrode side via the lead wire 32b connected to the connection unit D2. It is connected to the power supply unit 51 of. Further, the element resistor R (heater unit 41) is connected to the power supply unit 51 on the positive electrode side via the lead wire 42a connected to the connection unit E1 and also via the lead wire 42b connected to the connection unit E2. It is connected to the power supply unit 51 on the negative electrode side.

（印加手段による電圧印加パターン、および、被検知ガスのガス検知方法）
図４に示す制御部５３は、第１スイッチ５２ａと、第２スイッチ５２ｂとのオン、オフを切り替えることによって、所定周期ごとに第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、パルス電圧を印加する制御を行うように構成されている。なお、以下の図５および図６についての説明では、図４も合わせて参照するものとする。 (Voltage application pattern by application means and gas detection method of detected gas)
The control unit 53 shown in FIG. 4 applies a pulse voltage to the first heater 3 and the second heater 4 at predetermined intervals by switching the first switch 52a and the second switch 52b on and off. It is configured to control the operation. In the following description of FIGS. 5 and 6, FIG. 4 will also be referred to.

印加手段１００ｂ（制御部５３）は、図５に示すように、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、互いに略重ならないタイミングで、順番に、パルス電圧を印加する制御を行うように構成されている。また、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、略連続するタイミングで、パルス電圧を印加する制御を行うように構成されている。詳細には、印加手段１００ｂ（制御部５３）は、時間幅Ｓ１秒の１周期ごとに、ｔ１秒間（ｔ１×２＜Ｓ１）だけ第１スイッチ５２ａのオン状態を継続するとともに、第１スイッチ５２ａをオフにするのと略同時に、第２スイッチ５２ｂオンにして、ｔ１秒間だけ第２スイッチ５２ｂのオン状態を継続する制御を行うように構成されている。ｔ１は、第１ヒータ３および第２ヒータ４に印加するパルス電圧のパルス幅である。 As shown in FIG. 5, the application means 100b (control unit 53) controls the first heater 3 and the second heater 4 to apply pulse voltages in order at timings that do not substantially overlap with each other. It is configured. Further, it is configured to control the application of the pulse voltage to the first heater 3 and the second heater 4 at substantially continuous timings. Specifically, the application means 100b (control unit 53) keeps the first switch 52a on for t1 seconds (t1 × 2 <S1) for each cycle of the time width S1 seconds, and the first switch 52a. The second switch 52b is turned on at substantially the same time as the second switch 52b is turned off, and control is performed to keep the second switch 52b on for t1 seconds. t1 is the pulse width of the pulse voltage applied to the first heater 3 and the second heater 4.

印加手段１００ｂ（制御部５３）は、１周期ごとに、第１ヒータ３および第２ヒータ４の両方に対して、１回ずつパルス電圧を印加する制御を行うように構成されている。また、半導体式ガスセンサ１００は、時間幅Ｓ１秒の１周期に１回だけ被検知ガスの検知を行うように構成されている。 The application means 100b (control unit 53) is configured to control the application of the pulse voltage to both the first heater 3 and the second heater 4 once for each cycle. Further, the semiconductor gas sensor 100 is configured to detect the gas to be detected only once in one cycle having a time width of S1 second.

電圧計Ｖｍ２は、連続して印加される複数のパルス電圧の最後に、すなわち、第２スイッチ５２ｂがオフになる直前に、ヒータ部４１に直列に接続される固定抵抗Ｒ２間の電圧を測定するように構成されている。つまり、ヒータ部４１（第２ヒータ４）は、検知電極として機能する。これにより、半導体式ガスセンサ１００は、被検知ガスによる素子抵抗Ｒの抵抗値の変化を取得して、被検知ガスを検知するように構成されている。一例ではあるが、一周期の時間幅Ｓ１が３０秒に設定され、ｔ１が０．０５秒に設置される。 The voltmeter Vm2 measures the voltage between the fixed resistors R2 connected in series with the heater section 41 at the end of a plurality of continuously applied pulse voltages, that is, just before the second switch 52b is turned off. It is configured as follows. That is, the heater unit 41 (second heater 4) functions as a detection electrode. As a result, the semiconductor gas sensor 100 is configured to acquire the change in the resistance value of the element resistance R due to the detected gas and detect the detected gas. As an example, the time width S1 of one cycle is set to 30 seconds, and t1 is set to 0.05 seconds.

すなわち、接続部Ｄ１からの給電の後、略連続して接続部Ｅ１からの給電を行う。そして、所定時間後に、再び、接続部Ｄ１からの給電の後、略連続して接続部Ｅ１からの給電を行う。このように、所定周期ごとに、接続部Ｄ１、Ｅ１の順に給電を繰り返し行う。 That is, after the power is supplied from the connection unit D1, the power is supplied from the connection unit E1 substantially continuously. Then, after a predetermined time, the power is supplied from the connection unit D1 again, and then the power is supplied from the connection unit E1 substantially continuously. In this way, power is repeatedly supplied in the order of the connection portions D1 and E1 at predetermined intervals.

被検知ガスのガス検知方法は、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して印加手段１００ｂにより電圧を印加することによって、第１ヒータ３および第２ヒータ４を加熱するステップと、第１ヒータ３および第２ヒータ４により加熱された感応部２の電気抵抗の変化に基づいて、検知電極として機能する第２ヒータ４（ヒータ部４１）により被検知ガスを検知するステップとを備えている。 The gas detection method of the gas to be detected includes a step of heating the first heater 3 and the second heater 4 by applying a voltage to the first heater 3 and the second heater 4 by the application means 100b, and a first heater. The second heater 4 (heater unit 41), which functions as a detection electrode, detects the gas to be detected based on the change in the electric resistance of the sensitive unit 2 heated by the third and the second heater 4.

また、連続してパルス電圧を印加させない電圧印加パターンの他の例として、たとえば、図６に示すように、制御部５３は、ｔ２秒間の第１スイッチ５２ａのオン状態、および、ｔ２秒間の第２スイッチ５２ｂのオン状態を、所定時間間隔ｔ３をあけて交互に繰り返す制御を行うように構成されている。なお、時間幅Ｓ２秒の１周期ごとに、第１スイッチ５２ａおよび第２スイッチ５２ｂのオン状態が１回ずつ交互に繰り返される。一例ではあるが、一周期の時間幅Ｓ２が３０秒に設定され、ｔ２が０．１秒に設置される。ｔ２は、第１ヒータ３および第２ヒータ４に印加するパルス電圧のパルス幅である。また、半導体式ガスセンサ１００は、時間幅Ｓ２秒の１周期に１回だけ被検知ガスの検知を行うように構成されている。 Further, as another example of the voltage application pattern in which the pulse voltage is not continuously applied, for example, as shown in FIG. 6, the control unit 53 has the first switch 52a on state for t2 seconds and the first switch 52a for t2 seconds. The ON state of the two switches 52b is controlled to be alternately repeated at predetermined time intervals t3. The ON state of the first switch 52a and the second switch 52b is alternately repeated once for each cycle of the time width S2 seconds. As an example, the time width S2 of one cycle is set to 30 seconds, and t2 is set to 0.1 seconds. t2 is the pulse width of the pulse voltage applied to the first heater 3 and the second heater 4. Further, the semiconductor gas sensor 100 is configured to detect the gas to be detected only once in one cycle having a time width of S2 seconds.

電圧計Ｖｍ１は、第１ヒータ３に対して印加されるパルス電圧の最後に、すなわち、第１スイッチ５２ａがオフになる直前に、ヒータ部３１に直列に接続される固定抵抗Ｒ１間の電圧を測定するように構成されている。また、電圧計Ｖｍ２は、第２ヒータ４に対して印加されるパルス電圧の最後に、すなわち、第２スイッチ５２ｂがオフになる直前に、ヒータ部４１に直列に接続される固定抵抗Ｒ２間の電圧を測定するように構成されている。すなわち、他の例では、ヒータ部３１（第１ヒータ３）およびヒータ部４１（第２ヒータ４）が、それぞれ、検知電極として機能する。 The voltmeter Vm1 measures the voltage between the fixed resistors R1 connected in series with the heater unit 31 at the end of the pulse voltage applied to the first heater 3, that is, immediately before the first switch 52a is turned off. It is configured to measure. Further, the voltmeter Vm2 is located between the fixed resistors R2 connected in series with the heater portion 41 at the end of the pulse voltage applied to the second heater 4, that is, immediately before the second switch 52b is turned off. It is configured to measure voltage. That is, in another example, the heater unit 31 (first heater 3) and the heater unit 41 (second heater 4) each function as detection electrodes.

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 (Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、上記のように、感応部２を加熱し、検知電極として機能する複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）を設ける。これにより、基板１（被支持部１１ａ）上の複数のヒータにより、基板１（被支持部１１ａ）上の複数箇所から感応部２を加熱することができるので、基板１（被支持部１１ａ）の温度勾配を小さくすることができる。また、ヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４の少なくとも一方）が検知電極としても機能するので、ヒータと検知電極とを別々に設ける場合よりも構造を簡素化することができる。以上により、基板１（被支持部１１ａ）の温度勾配を小さくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。 In the present embodiment, as described above, the sensitive portion 2 is heated, and a plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) that function as detection electrodes are provided. As a result, the sensitive portion 2 can be heated from a plurality of locations on the substrate 1 (supported portion 11a) by the plurality of heaters on the substrate 1 (supported portion 11a), so that the substrate 1 (supported portion 11a) can be heated. The temperature gradient can be reduced. Further, since the heater (at least one of the first heater 3 and the second heater 4) also functions as a detection electrode, the structure can be simplified as compared with the case where the heater and the detection electrode are separately provided. As described above, the temperature gradient of the substrate 1 (supported portion 11a) can be reduced, and the structure can be simplified.

また、本実施形態では、上記のように、感応部２を、１つ設け、複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）を、１つの感応部２に対して形成する。これにより、構造を簡素化することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, one sensitive portion 2 is provided, and a plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) are formed for one sensitive portion 2. As a result, the structure can be simplified.

また、本実施形態では、上記のように、基板１に、表面上に第１ヒータ３および第２ヒータ４が形成される絶縁膜１１を設ける。これにより、絶縁膜１１により基板１と第１ヒータ３および第２ヒータ４とを容易に電気的に絶縁することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the substrate 1 is provided with the insulating film 11 on which the first heater 3 and the second heater 4 are formed on the surface. As a result, the substrate 1 and the first heater 3 and the second heater 4 can be easily electrically insulated by the insulating film 11.

また、本実施形態では、上記のように、複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）に、それぞれの一端および他端に接続されるリード線３２ａ、３２ｂおよびリード線４２ａ、４２ｂが設ける。これにより、リード線３２ａ、３２ｂおよびリード線４２ａ、４２ｂごとに独立して電源部５１に接続することが可能になるので、各給リード線３２ａ、３２ｂおよびリード線４２ａ、４２ｂを介して、ヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）ごとに異なるタイミングで給電を行うことができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the lead wires 32a and 32b and the lead wires 42a and 42b connected to one end and the other end of the plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) are provided. Provide. As a result, the lead wires 32a and 32b and the lead wires 42a and 42b can be independently connected to the power supply unit 51. Power can be supplied at different timings for each (first heater 3 and second heater 4).

また、本実施形態では、上記のように、基板１に、複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）および感応部２を配置する被支持部１１ａを設け、第１ヒータ３に、リード線３２ａが接続される接続部Ｄ１を設け、第２ヒータ４に、リード線４２ａが接続される接続部Ｅ１を設け、接続部Ｄ１および接続部Ｅ１を、被支持部１１ａの互いに対向する縁部近傍に配置し、第１ヒータ３および第２ヒータ４を、それぞれ、接続部Ｄ１および接続部Ｅ１から給電されるように構成する。これにより、第１ヒータ３に給電する接続部Ｄ１、および、第２ヒータ４に給電する接続部Ｅ１が、被支持部１１ａの互いに対向する縁部近傍に配置されるので、被支持部１１ａ上において、接続部Ｄ１と接続部Ｅ１とが近傍に配置される場合と比較して、基板１（被支持部１１ａ）の温度勾配をより小さくすることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the substrate 1 is provided with the supported portion 11a for arranging the plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) and the sensitive portion 2, and the first heater 3 is provided with the supported portion 11a. A connecting portion D1 to which the lead wire 32a is connected is provided, a connecting portion E1 to which the lead wire 42a is connected is provided in the second heater 4, and the connecting portion D1 and the connecting portion E1 are connected to the edges of the supported portion 11a facing each other. The first heater 3 and the second heater 4 are arranged in the vicinity of the portions so as to be supplied with power from the connection portion D1 and the connection portion E1, respectively. As a result, the connection portion D1 for supplying power to the first heater 3 and the connection portion E1 for supplying power to the second heater 4 are arranged in the vicinity of the edges of the supported portion 11a facing each other, so that the connection portion 11a is on the supported portion 11a. In the case where the connecting portion D1 and the connecting portion E1 are arranged in the vicinity thereof, the temperature gradient of the substrate 1 (supported portion 11a) can be made smaller.

また、本実施形態では、上記のように、複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）に対して、電圧を印加する印加手段１００ｂを設ける。これにより、印加手段１００ｂにより、複数のヒータにそれぞれ電圧を印加して感応部２を加熱することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the application means 100b for applying the voltage to the plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) is provided. As a result, the applying means 100b can apply a voltage to each of the plurality of heaters to heat the sensitive portion 2.

また、本実施形態では、上記のように、印加手段１００ｂを、複数のヒータ（第１ヒータ３および第２ヒータ４）に対して、互いに重ならない異なるタイミングにより、パルス電圧を印加するように構成する。これにより、印加手段１００ｂは、複数のヒータに対して互いに重ならない異なるタイミングによりパルス電圧を印加するので、互いに重なるタイミングでパルス電圧を印加する場合と比較して、最大消費電力を小さくすることができる。このため、電池などの電源部５１により給電を行う場合には、電源部５１を小型化することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the application means 100b is configured to apply pulse voltages to a plurality of heaters (first heater 3 and second heater 4) at different timings that do not overlap each other. To do. As a result, the application means 100b applies the pulse voltage to the plurality of heaters at different timings that do not overlap each other, so that the maximum power consumption can be reduced as compared with the case where the pulse voltage is applied at the timings that overlap each other. it can. Therefore, when power is supplied by the power supply unit 51 such as a battery, the power supply unit 51 can be miniaturized.

（実施例）
次に、図７〜図９を参照して、本発明の実施例および比較例について説明する。 (Example)
Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9.

実施例では、図１に示す半導体式ガスセンサ１００から感応部２を取り除いた構成、すなわち、図７に示す構成を用いて繰り返し電圧を印加（給電）することにより、ヒータ部３１またはヒータ部４１の少なくとも一方が断線するまでの経過時間（経過日数）を測定した。測定は、断線後に改めて新しいものを用意し、合計５０個に対して行った。 In the embodiment, the heater unit 31 or the heater unit 41 is formed by repeatedly applying (feeding) a voltage using the configuration in which the sensitive portion 2 is removed from the semiconductor gas sensor 100 shown in FIG. 1, that is, the configuration shown in FIG. The elapsed time (elapsed days) until at least one of them was disconnected was measured. After the disconnection, a new one was prepared and the measurement was performed on a total of 50 pieces.

具体的には、図５に示すように、０．３秒周期で（Ｓ１＝０．３）、接続部Ｄ１を介して０．１秒間（ｔ１＝０．１）だけヒータ部３１に給電するとともに、互いに重ならない異なるタイミングで、接続部Ｅ１を介して０．１秒間（ｔ１＝０．１）だけヒータ部４１に給電した。つまり、０．３秒間のうち、０．１秒だけは、ヒータ部３１およびヒータ部４１に給電しない。このような給電により、第１ヒータ３および第２ヒータ４は、最も温度が高くなる部分（接続部Ｄ１、接続部Ｅ１）が約５５０℃になる。このように、熱耐久性を確認するために、通常の使用状況よりも過酷な使用状況で試験（加速試験）を行い、ヒータ部３１またはヒータ部４１の少なくとも一方が断線するまでの経過時間（経過日数）を測定した。 Specifically, as shown in FIG. 5, power is supplied to the heater unit 31 for 0.1 seconds (t1 = 0.1) via the connection unit D1 in a cycle of 0.3 seconds (S1 = 0.3). At the same time, power was supplied to the heater unit 41 for 0.1 seconds (t1 = 0.1) via the connection unit E1 at different timings that do not overlap with each other. That is, out of 0.3 seconds, only 0.1 second does not supply power to the heater unit 31 and the heater unit 41. Due to such power supply, the temperature of the first heater 3 and the second heater 4 becomes about 550 ° C. at the highest temperature portion (connection portion D1 and connection portion E1). In this way, in order to confirm the thermal durability, a test (accelerated test) is performed under harsher usage conditions than normal usage conditions, and the elapsed time until at least one of the heater unit 31 or the heater unit 41 is disconnected ( Elapsed days) was measured.

比較例では、トータルの給電時間を実施例と合せるために、０．３秒周期で（０．３秒毎に）、接続部Ｄ１を介して０．２秒間（ｔ１×２）だけヒータ部３１に給電した。つまり、ヒータ部３１にのみ給電し、接続部Ｅ１を介してヒータ部４１に給電しない。そして、ヒータ部３１が断線するまでの経過時間（経過日数）を測定した。測定は、断線後に改めて新しいものを用意し、合計５０個に対して行った。 In the comparative example, in order to match the total power supply time with the embodiment, the heater unit 31 is used in a cycle of 0.3 seconds (every 0.3 seconds) for 0.2 seconds (t1 × 2) via the connection unit D1. Powered to. That is, power is supplied only to the heater unit 31, and power is not supplied to the heater unit 41 via the connection unit E1. Then, the elapsed time (elapsed days) until the heater unit 31 was disconnected was measured. After the disconnection, a new one was prepared and the measurement was performed on a total of 50 pieces.

要するに、実施例では、２箇所からヒータ（ヒータ部３１およびヒータ部４１）に給電を行い、比較例では、１箇所からヒータ（ヒータ部４１）に給電を行った。 In short, in the embodiment, power was supplied to the heater (heater unit 31 and heater unit 41) from two locations, and in the comparative example, power was supplied to the heater (heater unit 41) from one location.

＜比較例の測定結果＞
図８に示すように、比較例では、１５日以上２０日未満で断線したものが９個、２０日以上２５日未満で断線したものが２５個、２５日以上３０日未満で断線したものが１２個、３０日以上３５日未満で断線したものが４個という結果になった。平均して約２３．６日で断線するという結果になった。
＜実施例の測定結果および評価＞
図９に示すように、実施例では、４０日以上４５日未満で断線したものが３個、４５日以上５０日未満で断線したものが１４個、５０日以上５５日未満で断線したものが１９個、５５日以上６０日未満で断線したものが１２個、６０日以上６５日未満で断線したものが２個という結果になった。平均して約５２．１日で断線するという結果になった。 <Measurement result of comparative example>
As shown in FIG. 8, in the comparative example, 9 pieces were broken in 15 days or more and less than 20 days, 25 pieces were broken in 20 days or more and less than 25 days, and 25 days or more and less than 30 days were broken. The result was that 12 pieces were broken in 30 days or more and less than 35 days, and 4 pieces were broken. The result was that the wire was broken in about 23.6 days on average.
<Measurement results and evaluation of Examples>
As shown in FIG. 9, in the examples, 3 pieces were broken in 40 days or more and less than 45 days, 14 pieces were broken in 45 days or more and less than 50 days, and 50 days or more and less than 55 days were broken. The result was 19 pieces, 12 pieces were broken in 55 days or more and less than 60 days, and 2 pieces were broken in 60 days or more and less than 65 days. The result was that the wire was broken in about 52.1 days on average.

実施例の方が比較例よりも、２倍以上断線までに日数を要することが分かった。すなわち、実施例の構成を用いて、個々のヒータの加熱時間を短くして２箇所から感応部２を加熱する構成の方が、基板１（被支持部１１ａ）の温度勾配を小さくすることができ、繰り返しの熱応力を緩和できるので、ガス検知素子１００ａ（図１参照）の寿命が長くなると考えられる。 It was found that it took more than twice as many days for the example to break as compared with the comparative example. That is, the temperature gradient of the substrate 1 (supported portion 11a) can be made smaller by using the configuration of the embodiment and shortening the heating time of each heater to heat the sensitive portion 2 from two locations. It is considered that the life of the gas detection element 100a (see FIG. 1) is extended because the repeated thermal stress can be relaxed.

（変形例）
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。 (Modification example)
It should be noted that the embodiments and examples disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments and examples, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記実施形態では、図２に示すように、第１ヒータ３（第２ヒータ４）に対して、ヒータ部３１（ヒータ部４１）の一方端部側である接続部Ｄ１（接続部Ｅ１）側のみから給電した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示す第１変形例の半導体式ガスセンサ２００のように、電源部５１に、電源部５１の極性を入れ換えることが可能な極性反転手段５１０を設けて、ヒータ部３１（ヒータ部４１）に対して、ヒータ部３１（ヒータ部４１）の他方端部側である接続部Ｄ２（接続部Ｅ２）側からも給電するように構成してもよい。なお、極性反転手段５１０は、極性反転スイッチなどを含む。 For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the connection portion D1 (connection portion E1) which is one end side of the heater portion 31 (heater portion 41) with respect to the first heater 3 (second heater 4). ) Is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, as in the semiconductor gas sensor 200 of the first modification shown in FIG. 10, the power supply unit 51 is provided with the polarity reversing means 510 capable of exchanging the polarities of the power supply unit 51, and the heater unit 31 (heater). The unit 41) may be configured to supply power from the connection unit D2 (connection unit E2) side, which is the other end side of the heater unit 31 (heater unit 41). The polarity reversing means 510 includes a polarity reversing switch and the like.

また、極性反転手段５１０を用いることなく、電源部５１とは極性が逆向きの電源部５１ａを、電源部５１に対して並列に接続することにより、第１ヒータ３（第２ヒータ４）に対して、ヒータ部３１（ヒータ部４１）の他方端部側である接続部Ｄ２（接続部Ｅ２）側からも給電するように構成してもよい。 Further, without using the polarity inverting means 510, a power supply portion 51a polarity opposite to the power supply unit 51, by connecting in parallel to the power supply unit 51, the first heater 3 (second heater 4) On the other hand, power may be supplied from the connection portion D2 (connection portion E2) side, which is the other end side of the heater portion 31 (heater portion 41).

半導体式ガスセンサ２００のように、第１ヒータ３および第２ヒータ４に対して、極性を反転して給電することによって、基板１（図１参照）上において感応部２を加熱する箇所を分散することができるので、基板１（被支持部１１ａ（図１参照））の温度勾配をより小さくすることができる。 As semiconductor gas sensor 20 0, variance relative to the first heater 3 and the second heater 4, by reversing to feed the polarity, a portion for heating the sensitive part 2 on the substrate 1 (see FIG. 1) Therefore, the temperature gradient of the substrate 1 (supported portion 11a (see FIG. 1)) can be made smaller.

なお、一例ではあるが、図１０に示す半導体式ガスセンサ２００では、以下のような２つのパターン（第１の電圧印加パターン、第２の電圧印加パターン）により電圧を印加することが可能である。 Although there is an example, in semiconductor gas sensor 20 0 shown in FIG. 10, a voltage can be applied in the following two such patterns (first voltage application pattern, the second voltage application pattern) is there.

第１の電圧印加パターンとして、図１１に示すように、接続部Ｄ１からの給電の後、略連続して接続部Ｅ１からの給電を行う。そして、所定時間後に、極性を入れ換えて給電を行う。具体的には、接続部Ｄ２からの給電の後、略連続して接続部Ｅ２からの給電を行う。このように、所定周期ごとに、接続部Ｄ１、Ｅ１、Ｄ２、Ｅ２の順に給電を繰り返し行う。図１０に示す電圧計Ｖｍ２は、連続して印加される複数のパルス電圧の最後に、すなわち、接続部Ｅ１および接続部Ｅ２からの給電がオフになる直前に、ヒータ部４１に直列に接続される固定抵抗Ｒ２間の電圧を測定するように構成されている。要するに、ヒータ部４１が検知電極として機能する。 A first voltage application pattern, as shown in FIG. 1 1, after the power supply from the connection portion D1, for supplying power from the connection portion E1 and substantially continuously. Then, after a predetermined time, the polarities are exchanged and power is supplied. Specifically, after the power is supplied from the connection unit D2, the power is supplied from the connection unit E2 substantially continuously. In this way, power supply is repeatedly performed in the order of the connection portions D1, E1, D2, and E2 at predetermined cycles. Voltmeter Vm2 shown in FIG. 1 0, connected to the end of the plurality of pulse voltage applied sequentially, i.e., just before the power supply from the connecting portion E1 and the connecting portion E2 is turned off, in series with the heater unit 41 It is configured to measure the voltage between the fixed resistors R2. In short, the heater unit 41 functions as a detection electrode.

第２の電圧印加パターンとして、図１２に示すように、接続部Ｄ１からの給電を行い、所定時間経過後に、極性を入れ換えて接続部Ｄ２からの給電を行う。そして、所定時間経過後に、接続部Ｅ１からの給電を行い、所定時間経過後に、極性を入れ換えて接続部Ｅ２からの給電を行う。このように、所定周期ごとに、接続部Ｄ１、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２の順に給電を繰り返し行う。図１０に示す電圧計Ｖｍ１は、ヒータ部３１に印加されるパルス電圧の最後に、すなわち、接続部Ｄ１およびＤ２からの給電がオフになる直前に、ヒータ部３１に直列に接続される固定抵抗Ｒ１間の電圧を測定するように構成されている。また、電圧計Ｖｍ２は、ヒータ部４１に印加されるパルス電圧の最後に、すなわち、接続部Ｅ１およびＥ２からの給電がオフになる直前に、ヒータ部４１に直列に接続される固定抵抗Ｒ２間の電圧を測定するように構成されている。要するに、ヒータ部３１およびヒータ部４１が検知電極として機能する。 A second voltage application pattern, as shown in FIG. 1 2, performs power supply from the connection portion D1, after a predetermined time has elapsed, to supply power from the connection portion D2 interchanged polarity. Then, after the elapse of a predetermined time, power is supplied from the connection unit E1, and after the elapse of a predetermined time, the polarities are exchanged and power is supplied from the connection unit E2. In this way, power supply is repeatedly performed in the order of the connection portions D1, D2, E1, and E2 at predetermined cycles. Voltmeter Vm1 shown in FIG. 1 0 at the end of the pulse voltage applied to the heater unit 31, i.e., the fixed power supply from the connecting portions D1 and D2 just before turned off, which is connected in series to the heater unit 31 It is configured to measure the voltage between resistors R1. Further, the voltmeter Vm2 is connected between the fixed resistors R2 connected in series with the heater unit 41 at the end of the pulse voltage applied to the heater unit 41, that is, immediately before the power supply from the connection units E1 and E2 is turned off. It is configured to measure the voltage of. In short, the heater unit 31 and the heater unit 41 function as detection electrodes.

また、上記実施形態では、ヒータを２つ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヒータを３つ以上設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which two heaters are provided is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, three or more heaters may be provided.

また、上記実施形態では、印加手段が、複数のヒータに対して、互いに重ならない異なるタイミングにより、パルス電圧を印加するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のヒータに対して、互いに重なるタイミングによりパルス電圧を印加してもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the application means is configured to apply a pulse voltage to a plurality of heaters at different timings that do not overlap each other, but the present invention is not limited to this. In the present invention, pulse voltages may be applied to a plurality of heaters at timings that overlap each other.

また、上記実施形態では、ヒータを蛇行形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、ヒータを直線状やＬ字状に形成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the heater is formed in a meandering shape is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the heater may be formed in a straight line or an L shape.

また、上記実施形態では、本発明の配置部である被支持部を矩形形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、被支持部を円形形状に形成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the supported portion, which is the arrangement portion of the present invention, is formed in a rectangular shape is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the supported portion may be formed in a circular shape.

また、上記実施形態では、第１ヒータおよび第２ヒータに印加するパルス電圧のパルス幅を同じにした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１ヒータおよび第２ヒータに印加するパルス電圧のパルス幅を異ならせてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the pulse width of the pulse voltage applied to the first heater and the second heater is the same is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the pulse widths of the pulse voltages applied to the first heater and the second heater may be different.

１基板
２感応部
３第１ヒータ（ヒータ）
４第２ヒータ（ヒータ）
１１絶縁膜
１１ａ被支持部（配置部）
３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂリード線（給電線）
１００、２００半導体式ガスセンサ
１００ｂ印加手段
Ｄ１第１接続部
Ｅ１第２接続部 1 Substrate 2 Sensitive part 3 1st heater (heater)
4 Second heater (heater)
11 Insulating film 11a Supported part (arrangement part)
32a, 32b, 42a, 42b lead wire (feed line)
100,20 0 semiconductor gas sensor 100 b applying means D1 first connecting portion E1 second connecting portion

Claims

With the board
A sensitive part that is placed on the substrate and comes into contact with the gas to be detected,
A plurality of heaters arranged on the substrate and heating the sensitive portion are provided.
The heater is configured to function as a detection electrode .
The plurality of heaters are semiconductor gas sensors formed in a linear pattern extending side by side in a region where the sensitive portion is provided .

With the board
A sensitive part that is placed on the substrate and comes into contact with the gas to be detected,
A plurality of heaters arranged on the substrate and heating the sensitive portion are provided.
One of the sensitive parts is provided.
The plurality of heaters are formed for one of the sensitive portions .
At least one of the plurality of heaters is a semiconductor gas sensor configured to function as a detection electrode .

The semiconductor gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the substrate includes an insulating film in which the heater is formed on the surface.

The semiconductor gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of heaters are provided with feeder lines connected to one end and the other end of each.

The substrate includes the plurality of heaters and an arrangement portion in which the sensitive portion is arranged.
The plurality of heaters include a first heater having a first connecting portion to which the feeding line is connected and a second heater having a second connecting portion to which the feeding line is connected.
The first connection portion and the second connection portion are arranged in the vicinity of the opposite edges of the arrangement portion.
The semiconductor gas sensor according to claim 4, wherein the first heater and the second heater are configured to be supplied with power from at least the first connection portion and the second connection portion, respectively.

The semiconductor gas sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising an application means for applying a voltage to the plurality of heaters.

The semiconductor gas sensor according to claim 6, wherein the application means is configured to apply a pulse voltage to the plurality of heaters at different timings that do not overlap each other.

In the gas detection method of a semiconductor gas sensor having a plurality of heaters on a substrate,
The step of heating the sensitive part by the plurality of heaters,
A step of detecting a gas to be detected by the heater functioning as a detection electrode based on a change in the electric resistance of the sensitive portion heated by the plurality of heaters is provided .
A gas detection method in which the plurality of heaters are formed in a linear pattern extending side by side with each other in a region where the sensitive portion is provided .

In the gas detection method of a semiconductor gas sensor having a plurality of heaters on a substrate,
A step of heating the sensitive portion by the plurality of heaters formed for one sensitive portion, and
A gas comprising a step of detecting a gas to be detected by at least one heater functioning as a detection electrode among the plurality of heaters based on a change in electrical resistance of the sensitive portion heated by the plurality of heaters. Detection method.