JPH01118759A - ガスセンサの製造方法 - Google Patents
ガスセンサの製造方法Info
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- JPH01118759A JPH01118759A JP62276807A JP27680787A JPH01118759A JP H01118759 A JPH01118759 A JP H01118759A JP 62276807 A JP62276807 A JP 62276807A JP 27680787 A JP27680787 A JP 27680787A JP H01118759 A JPH01118759 A JP H01118759A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、感応膜の抵抗値のばらつきが少なく、かつ経
年安定性が良好なガスセンサに関する。
年安定性が良好なガスセンサに関する。
（従来の技術）
従来から、ガス感応膜として金属酸化物半導体を用いた
ガスセンサが一般に使用されている。
ガスセンサが一般に使用されている。
このようなガスセンサにおける金属酸化物半導体として
は、一般に、厚膜法により形成された厚膜半導体や焼結
体が用いられることが多かった。
は、一般に、厚膜法により形成された厚膜半導体や焼結
体が用いられることが多かった。
ところが、近年、多機能化およびω産性向上を実現させ
るため、有機金属熱分解法による酸化スズ薄膜ガスセン
サの例にみられるような金属酸化物半導体薄膜を用いた
ガスセンサが注目されている（白鳥、酒井、杜、第４回
センサ・シンボ゛ジウム会議録１４９ページ、１９８４
年）。ざらに゛、前記有機金属化合物をペースト化して
印刷、熱分解することにより多数個の素子に一括して薄
膜形成を行ない、量産性を向上させた製造方法も知られ
ている。
るため、有機金属熱分解法による酸化スズ薄膜ガスセン
サの例にみられるような金属酸化物半導体薄膜を用いた
ガスセンサが注目されている（白鳥、酒井、杜、第４回
センサ・シンボ゛ジウム会議録１４９ページ、１９８４
年）。ざらに゛、前記有機金属化合物をペースト化して
印刷、熱分解することにより多数個の素子に一括して薄
膜形成を行ない、量産性を向上させた製造方法も知られ
ている。
この方法では、多数個取りのアルミナ基板上にテルペン
系溶媒およびセルロース系ポリマーを加えてペースト状
にした有機金属化合物を所定のパターンにスクリーン印
刷し、焼成して金属酸化物半導体簿膜が形成される。こ
の方法は、物理蒸着法などのような高価な装置を必要と
しない簡便なものであり、多数個の素子に所定のパター
ンを形成することにより金属酸化物半導体簿膜を容易に
形成することができ、…産性の而においても優れている
。
系溶媒およびセルロース系ポリマーを加えてペースト状
にした有機金属化合物を所定のパターンにスクリーン印
刷し、焼成して金属酸化物半導体簿膜が形成される。こ
の方法は、物理蒸着法などのような高価な装置を必要と
しない簡便なものであり、多数個の素子に所定のパター
ンを形成することにより金属酸化物半導体簿膜を容易に
形成することができ、…産性の而においても優れている
。
しかしながら、この方法により製造された感応膜は、−
枚の基板から作製したものでも素子の半導体抵抗値にば
らつきが生じるという欠点があった。そして、この半導
体抵抗値のバラツキは、印刷条件や原材料の変更によっ
ても制御することが困難であり、また経年安定性に欠け
るという問題があった。
枚の基板から作製したものでも素子の半導体抵抗値にば
らつきが生じるという欠点があった。そして、この半導
体抵抗値のバラツキは、印刷条件や原材料の変更によっ
ても制御することが困難であり、また経年安定性に欠け
るという問題があった。
（発明が解決しようとする問題点）
上記のように、従来の有機金属熱分解法による金属酸化
物半導体薄膜を用いたガスセンサは、金属酸化物半導体
膜の抵抗値等の特性のばらつきが大きく量産性向上に限
界があり、また経年安定性も不十分であった。
物半導体薄膜を用いたガスセンサは、金属酸化物半導体
膜の抵抗値等の特性のばらつきが大きく量産性向上に限
界があり、また経年安定性も不十分であった。
本発明は、このような従来の欠点を解消すべくなされた
もので、金属酸化物半導体をガス感応体膜とするガスセ
ンサにおいて、金属酸化物半導体膜の抵抗値等の特性の
ばらつきが小さく、経年安定性が良好で、量産性および
信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。
もので、金属酸化物半導体をガス感応体膜とするガスセ
ンサにおいて、金属酸化物半導体膜の抵抗値等の特性の
ばらつきが小さく、経年安定性が良好で、量産性および
信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
本発明は、前記目的を達成するために、絶縁基板と、こ
の絶縁基板上に形成された一対の対向電極と、前記絶縁
基板上に前記対向電極間に跨って形成されたガス感応膜
とを有するガスセンサにおいて、前記ガス感応膜が、同
一成分の有機金属化合物の熱分解により繰り返し形成さ
れた２層以上の金属酸化物半導体膜からなることを特徴
とする。
の絶縁基板上に形成された一対の対向電極と、前記絶縁
基板上に前記対向電極間に跨って形成されたガス感応膜
とを有するガスセンサにおいて、前記ガス感応膜が、同
一成分の有機金属化合物の熱分解により繰り返し形成さ
れた２層以上の金属酸化物半導体膜からなることを特徴
とする。
（作用）
ガスセンサに用いられる基板は、一般に表面に微細な凹
凸があるため、有機金属化合物を含むペーストにより印
刷パターンを形成し、これを熱分解させた場合、形成さ
れる金属酸化物半導体膜ｎ９には、厚さの不均一やクラ
ックが発生する。
凸があるため、有機金属化合物を含むペーストにより印
刷パターンを形成し、これを熱分解させた場合、形成さ
れる金属酸化物半導体膜ｎ９には、厚さの不均一やクラ
ックが発生する。
本発明のガスセンサーは、金属酸化物半導体薄膜が繰返
し２層以上形成されているので、膜厚が平均化され、微
細なりラックは上層の金属酸化物半導体薄膜に埋められ
て、抵抗値の低下やばらつきが低減される。また金属酸
化物半導体薄膜の表面が平滑化されて表面積が小さくな
り、経年安定性も向上する。
し２層以上形成されているので、膜厚が平均化され、微
細なりラックは上層の金属酸化物半導体薄膜に埋められ
て、抵抗値の低下やばらつきが低減される。また金属酸
化物半導体薄膜の表面が平滑化されて表面積が小さくな
り、経年安定性も向上する。
（実施例）
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明
する。
する。
第１図（ａ）、（ｂ）は、この実施例のガスセンサの表
面図および裏面図であり、絶縁基板１の表面（第１図（
ａ））には対向電極２．２が形成され、この対向電極２
は、それぞれ対向電掘用パッド３．３を介して対向電極
用リード線４．４に接続されている。
面図および裏面図であり、絶縁基板１の表面（第１図（
ａ））には対向電極２．２が形成され、この対向電極２
は、それぞれ対向電掘用パッド３．３を介して対向電極
用リード線４．４に接続されている。
対向′Ｆｉ穫２上２上金属半導体薄膜５が形成され、そ
の上に触媒厚膜６が被着されている。
の上に触媒厚膜６が被着されている。
一方、絶縁基板１の裏面（第１図（ｂ））には、ヒータ
６が形成され、このヒータ６は、ヒータ用電極パッド７
を介してヒータ用リード線８に接続されている。なお、
このヒータ６は、レンサヘ付着する蒸気や埃を燃焼させ
ると共に、ガスの吸着脱離速度を速めて、素子の感度と
応答性を高めるものである。
６が形成され、このヒータ６は、ヒータ用電極パッド７
を介してヒータ用リード線８に接続されている。なお、
このヒータ６は、レンサヘ付着する蒸気や埃を燃焼させ
ると共に、ガスの吸着脱離速度を速めて、素子の感度と
応答性を高めるものである。
次にこの実施例のガスセンサの製造方法を、多数個取り
のチップのうちの一チツプ部分についての製造工程を示
すフローチャート（第３図）およびその製造工程図（第
４図（第１図および第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
））を用いて説明する。
のチップのうちの一チツプ部分についての製造工程を示
すフローチャート（第３図）およびその製造工程図（第
４図（第１図および第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
））を用いて説明する。
まず絶縁基板１の表面に対向電極２を形成しく第３図ス
テップ１０２（以下単にステップのみを示す）、第４図
ａ）、次いで絶縁基板１の裏面にヒータ用電極パッド８
を形成する（ステップ１０３、第４図ｂ）。
テップ１０２（以下単にステップのみを示す）、第４図
ａ）、次いで絶縁基板１の裏面にヒータ用電極パッド８
を形成する（ステップ１０３、第４図ｂ）。
次に、絶縁基板１の裏面にヒータ用電極パッド８に接続
させてヒータ７を形成しくステップ１０４、第４図Ｃ）
、さらに表側に有機金属化合物を含むペーストにより感
応膜を印刷しくステップ１０５）、これを乾燥しくステ
ップ１０５）焼成して（ステップ１０６）有機金属化合
物を熱分解させて、金属酸化物半導体簿膜を形成する（
第４図ｄ）。そして、この有機金属化合物を含むペース
トの印刷、乾燥、焼成を所望の回数だけ繰返して金属半
導体薄膜５を形成する（第４図ｅ）。この後、金属半導
体薄膜５上に触媒厚膜６を形成しくステップ１０８、第
４図ｆ）、多数個取りの基板をチップごとに分割した後
、対向電極用リード線４およびヒータ用リード線４．９
をボンディングして（ステップ１１０、第４図ｇ）、ガ
スセンサが完成する（ステップ１１１）。
させてヒータ７を形成しくステップ１０４、第４図Ｃ）
、さらに表側に有機金属化合物を含むペーストにより感
応膜を印刷しくステップ１０５）、これを乾燥しくステ
ップ１０５）焼成して（ステップ１０６）有機金属化合
物を熱分解させて、金属酸化物半導体簿膜を形成する（
第４図ｄ）。そして、この有機金属化合物を含むペース
トの印刷、乾燥、焼成を所望の回数だけ繰返して金属半
導体薄膜５を形成する（第４図ｅ）。この後、金属半導
体薄膜５上に触媒厚膜６を形成しくステップ１０８、第
４図ｆ）、多数個取りの基板をチップごとに分割した後
、対向電極用リード線４およびヒータ用リード線４．９
をボンディングして（ステップ１１０、第４図ｇ）、ガ
スセンサが完成する（ステップ１１１）。
ガス感応膜を形成する有機金属化合物としては、種々の
ものが使用できるが、各層は、同一の有機金属化合物を
使用するようにする。これによって、材料の調製の手間
は−・層の場合と変らず、手軽であり、装置も同じもの
を使用できるようになる。
ものが使用できるが、各層は、同一の有機金属化合物を
使用するようにする。これによって、材料の調製の手間
は−・層の場合と変らず、手軽であり、装置も同じもの
を使用できるようになる。
以下に具体例について説明する。
多数個取りのアルミナ基板上に薄膜金導体ペーストによ
り、表面に対向電極２を、裏面にヒータ用ＩＪｆｉ８を
形成し、さらに裏面には酸化ルデニウムのヒータ７を形
成した。次に、２−エチルヘキ勺ン酸スズ５０％、ニオ
ブレジネート０．５％、エチルヒドロキシエヂルセルロ
ース５．０％、テルペン油４４．５％からなるペースト
を調製し、スクリーン印刷により対向電極２上に成膜し
た後、１２０℃で１５分間乾燥した。これを５００℃で
４５分間熱処理して、金属酸化物半導体簿膜５の一層目
を形成した。この−層目の上に再び同一のペーストを印
刷し、乾燥、熱処理を行ない二層目を形成した。
り、表面に対向電極２を、裏面にヒータ用ＩＪｆｉ８を
形成し、さらに裏面には酸化ルデニウムのヒータ７を形
成した。次に、２−エチルヘキ勺ン酸スズ５０％、ニオ
ブレジネート０．５％、エチルヒドロキシエヂルセルロ
ース５．０％、テルペン油４４．５％からなるペースト
を調製し、スクリーン印刷により対向電極２上に成膜し
た後、１２０℃で１５分間乾燥した。これを５００℃で
４５分間熱処理して、金属酸化物半導体簿膜５の一層目
を形成した。この−層目の上に再び同一のペーストを印
刷し、乾燥、熱処理を行ない二層目を形成した。
この後、触媒厚膜６をスクリーン印刷し、１５０℃で１
０分乾燥した後６００℃で４５分間加熱した。
０分乾燥した後６００℃で４５分間加熱した。
このようにして、触媒厚膜６を形成した後、絶縁基板１
を各チップに分割し、対向電極バッド３およびヒータ用
電極パッド８に各リード線４．９を取付けてチップの実
装を行ない、ガスセンサとした。
を各チップに分割し、対向電極バッド３およびヒータ用
電極パッド８に各リード線４．９を取付けてチップの実
装を行ない、ガスセンサとした。
このようにして作製したガスセンサと、ガス感応膜を一
層とした点を除いて実施例と同じ構造のガスセンサ（比
較例）について、各１００個を任意に選び、その半導体
抵抗値を測定して標準偏差（σ、）および変動係数〈σ
、／マ）を求めた。
層とした点を除いて実施例と同じ構造のガスセンサ（比
較例）について、各１００個を任意に選び、その半導体
抵抗値を測定して標準偏差（σ、）および変動係数〈σ
、／マ）を求めた。
なお、ガス感度は実施例、比較例共にほぼ同等であった
。
。
上表のように、実施例のガスセンサは比較例のガスセン
サより、抵抗値が低く、またそのばらつきが小さくなっ
ている。
サより、抵抗値が低く、またそのばらつきが小さくなっ
ている。
また、この実施例と比較例の半導体抵抗の経年変化は第
５図に示す通りであった。
５図に示す通りであった。
ただし、この第５図の経年変化は素子温度を通常使用時
より５０℃あげて、約１０倍に加速劣化させた場合のも
のである。この図から明らかなように、比較例のセンサ
では数百時間付近から抵抗が上昇し約１００００時間で
、初期の１０倍の値が推定されるのに対し、実施例では
約２００００時間たっても２倍程度にしかならないもの
と推定される。
より５０℃あげて、約１０倍に加速劣化させた場合のも
のである。この図から明らかなように、比較例のセンサ
では数百時間付近から抵抗が上昇し約１００００時間で
、初期の１０倍の値が推定されるのに対し、実施例では
約２００００時間たっても２倍程度にしかならないもの
と推定される。
このように、本発明によると、抵抗値のばらつきが小さ
くなるだけでなく経年安定性も向上する。
くなるだけでなく経年安定性も向上する。
［発明の効果１
以上の実施例からも明らかなように、本発明のガスセン
サは、ガス感応膜が、同一成分の有機金属化合物の熱分
解により繰り返し形成された２層以上の金属酸化物半導
体簿からなるので、ガス感応膜の特性が平均化され、抵
抗値のばらつきが小さくなる。さらに、膜の表面積が小
さくなるため、経年安定性が向上する。
サは、ガス感応膜が、同一成分の有機金属化合物の熱分
解により繰り返し形成された２層以上の金属酸化物半導
体簿からなるので、ガス感応膜の特性が平均化され、抵
抗値のばらつきが小さくなる。さらに、膜の表面積が小
さくなるため、経年安定性が向上する。
また、同一原料および装置をそのまま使用できるため、
安価で信頼性の高いセンサを量産することができる。
安価で信頼性の高いセンサを量産することができる。
第１図は本発明の一実施例の表面図、第２図はその裏面
図、第３図はその製造工程を示すフローチャート第４図
はその製造工程図、第５図はこの実施例と比較例の加速
劣化による経年変化のグラフである。 １・・・・・・・・・絶縁基板 ２・・・・・・・・・対向電極 ３・・・・・・・・・対向電極用バッド４・・・・・・
・・・対向電極用リード線５・・・・・・・・・金属酸
化物半導体薄膜６・・・・・・−・・触媒厚膜 ７・・・・・・・・・ヒータ ８・・・・・・・・・ヒータ用電極パッド９・・・・・
・・・・ヒータ用リード線第１図 第２図 第３図 第４図
図、第３図はその製造工程を示すフローチャート第４図
はその製造工程図、第５図はこの実施例と比較例の加速
劣化による経年変化のグラフである。 １・・・・・・・・・絶縁基板 ２・・・・・・・・・対向電極 ３・・・・・・・・・対向電極用バッド４・・・・・・
・・・対向電極用リード線５・・・・・・・・・金属酸
化物半導体薄膜６・・・・・・−・・触媒厚膜 ７・・・・・・・・・ヒータ ８・・・・・・・・・ヒータ用電極パッド９・・・・・
・・・・ヒータ用リード線第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）絶縁基板と、この絶縁基板上に形成された一対の
対向電極と、前記絶縁基板上に前記対向電極間に跨つて
形成されたガス感応膜とを有するガスセンサにおいて、
前記ガス感応膜が、同一成分の有機金属化合物の熱分解
により繰り返し形成された２層以上の金属酸化物半導体
膜からなることを特徴とするガスセンサ。 - （２）ガス感応膜が、有機金属化合物を含むペーストに
より形成された印刷パターンを、熱分解して形成された
２層以上の金属酸化物半導体薄膜よりなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276807A JP2588217B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ガスセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276807A JP2588217B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ガスセンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01118759A true JPH01118759A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2588217B2 JP2588217B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17574659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62276807A Expired - Lifetime JP2588217B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | ガスセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2588217B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012168193A (ja) * | 2012-05-01 | 2012-09-06 | Kenji Sato | 無線タグ型センサ |
Families Citing this family (2)
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| CN103630575A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-12 | 大连理工大学 | 一种多电极组合式集成气体传感器 |
| CN106124575B (zh) * | 2016-08-08 | 2019-12-24 | 苏州科技大学 | 一种no2传感器及其制备方法 |
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| JPS6170449A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-11 | Toshiba Corp | ガス検知素子 |
| JPS63313047A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Figaro Eng Inc | ガスセンサ及びその製造方法 |
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- 1987-10-31 JP JP62276807A patent/JP2588217B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS6170449A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-11 | Toshiba Corp | ガス検知素子 |
| JPS63313047A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Figaro Eng Inc | ガスセンサ及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012168193A (ja) * | 2012-05-01 | 2012-09-06 | Kenji Sato | 無線タグ型センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2588217B2 (ja) | 1997-03-05 |
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