JPH01301158A - ガスセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ガス漏れ警報器などに用いるガスセンサに
関する。

（従来の技術） 従来、大気中の還元性ガスを検出するために、Ｎ型半導
体特性を示す５ｎ０２．ＺｎＯ。

Ｆｅ２Ｏ３などの金属酸化物半導体の焼結体を用いたガ
ス検知素子が知られている。これは、これら金属酸化物
半導体が還元性ガスに接触すると、その電気伝導度が増
大、すなわち抵抗値が減少するという現象を利用したも
のである。

一方、近年、上記した焼結体タイプのガス検知素子に代
り、薄膜タイプの素子に関する研究が、素子の微小化、
多機能化の要請に応えて進められている。この形式の素
子は、上記したような金属酸化物半導体を種々の薄膜形
成法で被着せしめて薄膜とした構造のものである。

このような薄膜タイプの素子（以下、感ガス体と称す）
を用いるガスセンサとしては、絶縁基板、この絶縁基板
の上面に設けた一対の電極、絶縁基板の内部または下面
に設けたヒータを備え、絶縁基板の上面における両電極
上に感ガス体を設けたものがある。

すなわち、ヒータ発熱によって感ガス体を熱した状態に
おいて、大気中のガスに反応して感ガス体の抵抗値が変
化するようになっている。そして、この抵抗値変化をセ
ンサ出力として取出すようにしている。

（発明が解決しようとする課＠） ただし、このガスセンサの場合、ヒータ発熱が感ガス体
に対して伝わり難いという問題がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ヒータ発熱を感ガス体に対し
て効率よく伝えることができ、これにより常に適正かつ
安定した検知を行なうことができ、さらには製造工程の
簡略化、ひいてはコスト低減などを可能とするガスセン
サを提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 第１絶縁基板と、この第１絶縁基板の上面に設けたヒー
タおよび一対の電極と、この画電極上に設けた感ガス体
と、前記第１絶縁基板の上面に重ねて設けた第２絶縁基
板と、この第２絶縁基板において前記感ガス体と対応す
る位置に設けた感ガス体露出用孔とを具備し、前記各電
極間の抵抗値変化をセンサ出力とする。

（作用） ヒータと感ガス体とが同一面上で近接関係にあるので、
ヒータ発熱が効率よく感ガス体に伝わる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について第１図ないし第３図
により説明する。

１は本体の基台となるステムで、そのステム１にリード
ビン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを植設している。そして、
これらリードピンにそれぞれリードフレーム３ａ、３ｂ
、３ｃ、３ｄを介して絶縁体たとえば矩形状の絶縁基板
４を支持している。

絶縁基板４は、アルミナおよび微量のＳ　ｉ　０２　。

ＭｇＯ，ＣａＯ等の粉体に用材、可塑剤、樹脂を加え、
それをボールミルで混合してスラリー化し、これをドク
ターブレード装置によってたとえば０．４＋ｕｒｍ厚の
グリーンシートとし、そのグリーンシートを熱圧着で積
層し、かつ焼成したものである。

また、絶縁基板４は、積層方向において第１絶縁基板４
ａと第２絶縁基板４ｂとに分かれ、第１絶縁基板４ａの
上面に第２絶縁基板４ｂを重ねて設けた形となっている
。なお、形状については、縦横を約５　、　２　ｍ＋＊
　Ｘ　５　、　６　ｍｍ、厚さを約０．７１１１１１と
している。

しかして、第１絶縁基板４ａの上面に一対の電極１１ａ
、ｌｌｂおよびヒータ１２を設けている。

さらに、画電極１１ａ、ｌｌｂの上に感ガス体１３を設
けている。この感ガス体１３は、酸化物半導体層上に触
媒層を形成した薄膜であり、ペースト状のものをデイス
ペンサーを用いて滴下する方法を採用しており、厚さは
約２０μｍとなっている。

電極１１ａ、ｌｌｂは、導電パターンをスクリーン印刷
法にて形成したものである。

ヒータ１２は、電極１１ａ、ｌｌｂと同じ材質の導電パ
ターンをスクリーン印刷法にて形成したもので、全長ノ
が２８１、抵抗Ｒが約１２，３Ωとなっている。

この場合、Ｒ−ρ・（Ｊ！／ｓ）に基づいて比抵抗ρを
計算すると、ρζ８８，０Ｘ１０”６Ω印となる。

この比抵抗ρを用いて電極１１ａ、ｌｌｂの抵抗を求め
ると、パターン長が４　ｍｍの場合、約１゜８Ωとなる
。なお、この抵抗については、感ガス体１３の抵抗が数
十にΩと大きいので、何ら問題はなく、無視することが
できる。

一方、第２絶縁基板４ｂにおいて、上記感ガス体１３と
対応する位置に感ガス体露出用孔５を形成している。こ
の感ガス体露出用孔５の厚さ（第２絶縁゛基板４ｂの厚
さ）は、約０．５ｍｍとしている。

さらに、第２絶縁基板４ｂにおいて、電極１１ａ、ｌｌ
ｂの端部およびヒータ１２の両端とそれぞれ対応する位
置にビアーホール１４ａ。

１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを形成し、そこに導電ペースト
を充填している。この導電ペーストとしては、たとえば
ｐｔペーストとＷペーストとの混合ペースト（Ｐ　ｔ−
９Ωｗｔ％、Ｗ　”’　１０　ｗ　ｔ％）を使用する。

そして、第２絶縁基板４ｂの上面の各ビアーホール上に
ポンディングパッド１５ａ、１５ｂ。

１５ｃ、１５ｄを設けている。

ポンディングパッド１５ａ、１５ｄはヒータリード用で
あり、導電ペーストを介してヒータ１２の両端と電気的
に接続している。

ポンディングパッド１５ｂ、１５ｃは電極リード用であ
り、導電ペーストを介して電極１１ａ。

１１ｂとそれぞれ電気的に接続している。

そして、各ポンディングパッドに対して各リードフレー
ムの一端をパラレルギャップウエルダにて接合し、その
各リードフレームの他端を各り−ドビンの上部に同じく
パラレルギャップウエルダにて接合している。

なお、ステム１上にステンレス製かつネット状のセンサ
、カバー６を設け、絶縁基板４およびその周辺部を保護
している。

つぎに、上記のような構成において作用を説明する。

リードピン２ａ、２ａ間に電圧を印加すると、ヒータ１
２が発熱し、その熱が感ガス体１３に伝わる。この状態
において、大気中に所定のガスが存在すると、ガスは感
ガス体１３と反応する。

このとき、電極１１　ａ、　　１　ｌ　ｂ間の抵抗値が
変化し、それがセンサ出力としてリードビン２ｂ。

２Ｃから取出される。

ところで、ヒータ１２の発熱は絶縁基板４を介して感ガ
ス体１３に伝わることになるが、ヒータ１２と感ガス体
１３とは絶縁基板４ａの同一面上で近接関係にあるので
、ヒータ１２の発熱は感ガス体１３に対して効率よく伝
わることになる。

しかも、感ガス体１３の周囲が感ガス体露出用孔５の内
壁で覆われているので、その内壁からの輻射熱も感ガス
体１３に加わることになる。特に、感ガス体露出用孔５
の厚さは感ガス体１３の厚さの１０倍以上あるので、熱
輻射効果は十分である。

したがって、感ガス体１３は十分に温度上昇し、常に適
正かつ安定した検知を行なうことがきる。

また、電極１１ａ、ｌｌｂとヒータ１２を同時に印刷形
成することができるので、製造工程を簡略化することが
でき、ひいては製造コストの低減が図れる。

なお、上記実施例では、絶縁基板４の材質としてアルミ
ナを主成分としたが、材質に限定はなく、たとえば窒化
アルミニウムを用いてもよい。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、第１絶縁基板と、
この第１絶縁基板の上面に設けたヒータおよび一対の電
極と、この画電極上に設けた感ガス体と、前記第１絶縁
基板の上面に重ねて設けた第２絶縁基板と、この第２絶
縁基板において前記感ガス体と対応する位置に設けた感
ガス体露出用孔とからなるので、ヒータ発熱を感ガス体
に対して効率よく伝えることができ、これにより常に適
正かつ安定した検知を行なうことができ、さらには製造
工程の簡略化、ひいてはコスト低減などを可能とするガ
スセンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における第１絶縁基板およ
びその周辺の構成を示す図、第２図は同実施例における
第２絶縁基板およびその周辺の構成を示す図、第３図は
同実施例の外観の構成を示す斜視図である。 ４・・・絶縁基板、４ａ・・・第１絶縁基板、４ｂ・・
・第２絶縁基板、５・・・感ガス体露出用孔、１１ａ、
ｌｌｂ・・・電極、１２・・・ヒータ、１３・・・感ガ
ス体。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 １３り２．フ１°入イオき 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１絶縁基板と、この第１絶縁基板の上面に設けたヒー
   タおよび一対の電極と、この両電極上に設けた感ガス体
   と、前記第１絶縁基板の上面に重ねて設けた第２絶縁基
   板と、この第２絶縁基板において前記感ガス体と対応す
   る位置に設けた感ガス体露出用孔とを具備し、前記各電
   極間の抵抗値変化をセンサ出力とすることを特徴とする
   ガスセンサ。