JPH02291951A

JPH02291951A - ガスセンサの製造方法

Info

Publication number: JPH02291951A
Application number: JP11247589A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaguchi; 隆司山口
Original assignee: Figaro Engineering Inc
Current assignee: Figaro Engineering Inc
Priority date: 1989-05-01
Filing date: 1989-05-01
Publication date: 1990-12-03
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3104177B2

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】［発明の利用分野］この発明は、メタンやＣＯ１水素、あるいは水蒸気等の
ガスを検出するためのガスセンサの製造方法に関し、特
に耐熱絶縁基板にガス感応膜とヒータとを設けたガスセ
ンサの製造方法に関する。

この発明はまた、ガスセンサの製造コストの改善に関す
る。

［従来技術１耐熱絶縁基板にガス感応膜とヒータとを設けたガスセン
サは周知である。このようなガスセンサは、通常は以下
の工程で製造される。第１に基板にヒータを設けると共
に、印刷やスパッタリング等によりガス感応膜を設ける
。この段階の基板は未分割で、１枚の基板に多数のガス
センサを設けてある。次に基板をガスセンサ毎にダイア
モンドカノタで切断し、ハウジングに結合してエージン
グを行い、検査後に不良品を除いて出荷する。

センサのエージングは、ハウジングをソケットに差し込
み、ソケットからヒータに通電して行う。

また二一ジングの期間は、通常２週間〜１ケ月である。

二一ジングを行うには、センサをソケットに差し込むと
いう手間を要するし、ソケットに差し込んだセンサはか
さばり、広いスペースを要する。ハウジングのコストは
ガスセンサそのもののコストと同程度なので、エージン
グにハウジングを用いることはセンサの仕掛かり品コス
トを増加させる。更にガスセンサの収率は、一般に余り
高くない。不良品のガスセンサのハウジングは、ガスセ
ンサを取り外して再使用するか廃棄するかしかないが、
このことはガスセンサの製造コストを増加させる。

［発明の課題コこの発明の課題は、ガスセンサの製造コス１・を低下さ
せることにある。

また請求項２での課題は、これに加えて、ガスセンサの
検査を容易にすることにある。

更に請求項３での課題は、ガスセンサの基板からの分割
を容易にすることにある。

［発明の構成１この発明では、未分割の耐熱絶縁基板にガスセンサを多
数形成し、未分割の基板のままセンサを二一ジングし、
検査する。

ここで好ましくは、ガス感応膜やヒータに接続した電極
の端部を拡大し、検査用のピンとの接触を容易にする（
請求項２）。

また好ましくは、基板の裏面を粘着テープに固定し、ロ
ーラを通過させて基板をセンサ毎に分割する（請求項３
）。

基板毎センサをエージングし、検査するようにすれば、
二一ジングに要する設備やスペースを１？化できる。ま
たハウジングを用いるのはセンサの検査後なので、エー
ジング時にハウジングを用いる必要がなくなる。更に不
良品のセンサには元々ハウジングを組み付けていないの
で、ハウジングのロスも生じない。

［実施例１第１図に、実施例の基本的概念を示す。アルミナやムラ
イト等の耐熱絶縁基板に、多数のガスセンサを設ける。

最初に印刷や真空蒸着で電極を設けた後、Ｒｕ０２やＰ
Ｌ等のヒータを、これも印馴や真空蒸着で、基板に設け
る。次にヒータ抵抗の値を検査し、所定の抵抗値となる
ようにレーザ等でトリミングする。

この工程の後に、基板にガス感応膜を形成する。

ガス感応膜の材料には、ＳｎＯ■やＩｎ２０３、ＺｎＯ
等の金属酸化物半導体、ＭｇＣｒ２０，等の湿度感応材
料、あるいはアンチモン酸等のプロトン導電体等を用い
る。

ガスセンサは、特性の安定化のため、出荷前に２週間〜
１カ月程度のエージングが必要である。

従来法ではここで、製造後のセンサを独立させるために
基板を分割し、センサをハウジングに結合して、エージ
ングを行う。このｔ；めエージングの段階でもハウジン
グが必要であるし、不良品のセンサが生じるとハウジン
グにもロスが生じる。これに対して実施例では、未分割
の基板のまま工一ジングと検査とを行う。エージングは
例えば、基板を電気炉に積み重ねて、２週間〜１カ月程
度、ガスセンサを使用温度に加熱することで行う。基板
の加熱には、電気炉の他にホットプレートやガス炉等も
使用できる。

工一ジングが終了すると、センサの検査を行う。

ガス注入口とガス排出口とを備え、ガス濃度を均一にす
るための撹拌部材を備えた密閉槽（検査槽）に、基板を
セットする。基板の裏面にはホットプレートを配置し、
この熱でガス感応膜を使用温度に加熱する。ガス感応膜
の加熱には、これ以外に赤外線等も用い得る。検査槽に
所定量のガスを注入し、槽内のガス濃度をセットする。

ガス感応膜の抵抗値やヒータの抵抗値は、検査用のピン
をセンサの電極の端部に接触させて測定する。検査用の
ピンの位置精度には限界があるので、電極の端部の面積
を拡大して検査用のパッドとし、ピンの位置決めを容易
にするのが好ましい。検査用のピンは一度に検査するセ
ンサの数に合わせて多数設け、マニュピレー夕等で移動
できるようにしておく。そしてピンを電極のパッドに降
ろして、ガス感応膜やヒータの抵抗値を測定し、記録す
る。なおヒータ抵抗は予めトリミング済みなので、検査
を省略できる。

検査後の基板を分割し、良品を選別してハウジングに組
み付け、ガスセンサを完成する。

第２図に、未分割の基板２を示す。基板２には予め割り
溝４，６を設けて、各ガスセンサ８を分割できるように
しておく。また１０はパッドを設けるための遊びである
。基板２に電極１２．１４．１６を設けた後、Ｒｕ○２
や窒化タンタル等の膜状のヒータｌ８を設け、電極の端
部を拡大したパッド２０を用いて抵抗値を測定し、トリ
ミングする。

２１は、検査用のピンを模式的に表したものである。ト
リミングの後に、Ｓｎ○２膜等のガス感応膜２２を印刷
やスパッタリング等で設け、次いでガス感応膜２２の固
定用のガラス膜２４を設ける。

ガラス膜２４は緻密質で、ガス感応膜２２の露出部から
ガスを導入して、電極１２．１６間にガスが達するまで
の拡散距離を大きくする作用を持つ。

このようにすると、電極１２．１６の間にガスが拡散す
るまでに不要なガス、特にエタノール等の易燃性の妨害
ガス、が燃焼して除去されるため、メタン等の難燃性ガ
スを選択的に検出することができる。第３図に、ガスセ
ンサ８の構造を拡大して示す。

製造後のガスセンサを基板２ごと、電気炉に積み重ねて
、２週間〜１カ月程度二一ジングする。

工−ジング後に基板２を密閉槽にセットし、基板２の裏
面をホットプレートに接触させて、センサを使用温度に
加熱する。次に密閉槽にガスを注入し、所定のガス濃度
とする。検査の過程を、第４図に示す。図において、４
０は前記のホットプレートで、２ｌは検査用のピンであ
る。ピン２ｌはマニュピレー夕に取り付け、パッド２０
に接触させる。電極１２．１４に接続したピンには、リ
レｒ　ｇ，　ｒ　２１　ｒ　４等を介して、測定用の電
源Ｖｃｃと、ヒータ抵抗の測定用の負荷抵抗Ｒ．，Ｒ２
，Ｒ．等を切り替えて接続できるようにしてある。一方
電極ｌ６に接続したピンには、ガス感応膜２２の抵抗測
定用の負荷抵抗Ｒエ＋Ｒ３＋Ｒ５等を接続する。

今、第４図での上から２つ目のセンサを検査するものと
する。この場合、リレーｒ，を接点ａに接続して、抵抗
Ｒ，の電圧から、ガス感応膜２２の抵抗値を読み取る。

次にヒータ１８の検査では、リレーｒ４をｂ接点に、リ
レーｒ２をａ接点に倒して、抵抗Ｒ，の電圧から、ヒー
タ抵抗を読み取る。

そして読み取った抵抗値を基に、ガスセンサ８の良否を
判別し、結果を記憶する。なお未分割の状態では、隣合
った２つのセンサ８の電極１２，１４は割り溝６を挟ん
でショートしてあり、パッド２０も兼用している。

検査が終了すると、基板２の裏面に粘着テープを貼り付
け、ガス感応膜２２等を設けた面を非粘着性のフイルム
や紙等のテープで覆う。そして縦横２つの方向から２回
、テープをローラにくぐらせ、割り溝４．６に沿って基
板を分割する。

分割後のガスセンサ８は粘着テープに並んでいるので、
良品を選別して取り出し、ハウジングにワイヤボンディ
ングする。ワイヤポンディング後のセンサを第５図に示
す。図において、５０はプラスティック等のベースで、
５２，５４．５６はべ−ス５０に一体成型したリードピ
ンである。そして電極１　２，１　４．１　６をガスセ
ンサ８の隅の位置から、リードピン５２，５４．５６に
ワイヤポンディングする。

［発明の効果］請求項ｌの発明では、多数のガスセンサを基板に集積し
たまま二一ジングと検査とを行うので、エージングや検
査の設備コストが減少し、またこれらに要するスペース
をカットできる。更にハウジングをセンサの検査が終了
するまで使用しないので、エージング過程での仕掛かり
品コストが減少すると共に、不良品に伴うハウジングの
無駄が減少する。

請求項２の発明では、検査用のピンとの接触部の電極面
積を拡大してパッドとするので、検査用のピンの位置決
めが容易となる。

請求項３の発明では、基板からのガスセンサの分割が容
易になると共に、センサの位置が決まったままの状態で
分割できるので良品不良品の区分けが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の工程図、第２図は実施例での基板の平
面図、第３図は実施例でのガスセンサの平面図、第４図
は実施例での検査工程を表す平面図、第５図はハウジン
グに組み付けたガスセンサの正面図である。図において、　　　　　　２　基板、４，６　割り溝、　　　　　８　ガスセンサ、１２，１
４．１６　　電極、ｌ８　ヒータ、２０　パッド、　　
　　　２ｌ　検査用のピン、２２　ガス感応膜、　　　
４０　ホットプレート。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）未分割の耐熱絶縁基板に、ガス感応膜とガス感応
膜を加熱するためのヒータと、ガス感応膜とヒータとに
それぞれ接続した複数の電極とを設けたガスセンサを多
数形成し、この基板を未分割の状態で加熱してエージングし、エージング後の基板を、所定の雰囲気を形成した検査槽
に収容して、基板を加熱し、基板内の各ガスセンサの電極に検査用のピンを接触させ
て、各ガス感応膜を検査し、検査後の基板を分割して、各ガスセンサを独立させ、検査後のガスセンサから良品を選別して、良品をハウジ
ングに結合するようにした、ガスセンサの製造方法。
（２）ガスセンサの各電極の端部面積を拡大して、検査
用のピンとの接触のためのパッドとしたことを特徴とす
る、請求項１に記載のガスセンサの製造方法。
（３）基板の同一面上にガス感応膜とヒータ及びこれら
の電極を形成すると共に、各ガスセンサの周囲に割り溝
を設け、基板のガス感応膜を設けない面を粘着テープに固定した
状態で、基板をローラ内を通過させて、基板を分割する
ことを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサの製造
方法。