JPH0231150A - 一体化加熱型センサ - Google Patents
一体化加熱型センサInfo
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- JPH0231150A JPH0231150A JP1145027A JP14502789A JPH0231150A JP H0231150 A JPH0231150 A JP H0231150A JP 1145027 A JP1145027 A JP 1145027A JP 14502789 A JP14502789 A JP 14502789A JP H0231150 A JPH0231150 A JP H0231150A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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】
本発明は、一体化された加熱型センサに係り、より具体
的には、センサ素″子、センサを周囲のガス雰囲気より
も高い温度まで加熱するための、センサと関連する加熱
素子、および加熱素子を制御すると共に、前記センサ素
子の所望の電気的特性を測定するための電子回路部品を
有するガス濃度n1定などに用いられるセンサに関する
。
的には、センサ素″子、センサを周囲のガス雰囲気より
も高い温度まで加熱するための、センサと関連する加熱
素子、および加熱素子を制御すると共に、前記センサ素
子の所望の電気的特性を測定するための電子回路部品を
有するガス濃度n1定などに用いられるセンサに関する
。
人間の生活環境および工業プロセスのために、異なった
タイプのガス類の濃度測定を行うことが増えている。可
燃性ガスはセンサを用いて測定されており、このセンサ
は周囲温度よりも高いその表面温度で作動するものであ
る。それにより周囲大気中の可燃性ガスはセンサ表面上
で酸化され、酸化過程中に放出された電子はセンサの導
電率を変化させる。従来、センサ抵抗におけるこの変化
は、電圧または電流に変換され、その大きさは7111
定されるガス濃度に比例する。
タイプのガス類の濃度測定を行うことが増えている。可
燃性ガスはセンサを用いて測定されており、このセンサ
は周囲温度よりも高いその表面温度で作動するものであ
る。それにより周囲大気中の可燃性ガスはセンサ表面上
で酸化され、酸化過程中に放出された電子はセンサの導
電率を変化させる。従来、センサ抵抗におけるこの変化
は、電圧または電流に変換され、その大きさは7111
定されるガス濃度に比例する。
従来技術の構造体においては、通常、センサは別個のセ
ンサ素子(またはチップ)として作られ、このセンサ素
子は電気的なリード線により、センサを収容している容
器と接続されている。さらに、接続リード線はスプリン
グとしても作用し、センサを支持している。その他の方
法として、センサを断熱性ポスト上に裁置し、電気的接
続は細い導flEリード線で接続されているものがある
。
ンサ素子(またはチップ)として作られ、このセンサ素
子は電気的なリード線により、センサを収容している容
器と接続されている。さらに、接続リード線はスプリン
グとしても作用し、センサを支持している。その他の方
法として、センサを断熱性ポスト上に裁置し、電気的接
続は細い導flEリード線で接続されているものがある
。
初メニ述べた構造体は、2つの主な欠点を有している。
まず第一に、このスプリングリード線は、例えば衝撃に
よって起る機械的応力からセンサを保護するために、十
分な厚さに設計されていなければならない。しかし、リ
ード線がより厚くなるとセンサ素子から多くの熱を導く
ため、加熱力を増大して適用する必要が生じる。第二に
、センサを作るのに大量生産方法が適用されているが、
これは別個にチップを作り、個々のチップをセンサ用容
器に載置し、これを他の部品が取付けられた電子部品に
接続するため、センサ製造は複雑かつコスト高なプロセ
スとなる。
よって起る機械的応力からセンサを保護するために、十
分な厚さに設計されていなければならない。しかし、リ
ード線がより厚くなるとセンサ素子から多くの熱を導く
ため、加熱力を増大して適用する必要が生じる。第二に
、センサを作るのに大量生産方法が適用されているが、
これは別個にチップを作り、個々のチップをセンサ用容
器に載置し、これを他の部品が取付けられた電子部品に
接続するため、センサ製造は複雑かつコスト高なプロセ
スとなる。
本発明の目的は上記従来技術の欠点を解消し、かつ全体
的に新しい種類の一体化加熱型センサを提供することで
ある。
的に新しい種類の一体化加熱型センサを提供することで
ある。
本発明は、センサ素子が同−基体上で電子回路部品と一
体化し、さらにセンサ領域周囲に作られた開口により基
体残部からセンサ素子を熱絶縁することを基本としてい
る。
体化し、さらにセンサ領域周囲に作られた開口により基
体残部からセンサ素子を熱絶縁することを基本としてい
る。
より具体的には、本発明に係る一体化された加熱型セン
サは、センサ素子および電子回路部品が平坦な共通の基
体上に配置されており、およびセンサ素子の直近におい
てその周囲に位置しかつセンサ素子を基体周囲部分にお
よびそこから電子回路部品に接続させるための狭い峡部
が開口間に形成されるように、基体を通して延びる隣接
した該開口が、基体に形成されていることを特徴とする
。
サは、センサ素子および電子回路部品が平坦な共通の基
体上に配置されており、およびセンサ素子の直近におい
てその周囲に位置しかつセンサ素子を基体周囲部分にお
よびそこから電子回路部品に接続させるための狭い峡部
が開口間に形成されるように、基体を通して延びる隣接
した該開口が、基体に形成されていることを特徴とする
。
本発明に係るセンサ構造体は、優れた効果を奏する。
本発明によれば、センサおよび基体が、センサから基体
への熱伝導が最小限に抑えられる一体化構造を形成する
ように、例えば厚膜バイブリド回路基体上に加熱可能な
(加熱型)センサを一体化させることができる。大量生
産工程における単一の加工相(workphase )
中に、電子回路部品を有する基体上に、このセンサを一
体化させることができる。さらに、レーザ加工という有
効な方法を、前記加工相をセンサ検定中に行なわれる厚
膜抵抗体のトリミング作業と組合わせることによって、
開口の加工に適用することができる。
への熱伝導が最小限に抑えられる一体化構造を形成する
ように、例えば厚膜バイブリド回路基体上に加熱可能な
(加熱型)センサを一体化させることができる。大量生
産工程における単一の加工相(workphase )
中に、電子回路部品を有する基体上に、このセンサを一
体化させることができる。さらに、レーザ加工という有
効な方法を、前記加工相をセンサ検定中に行なわれる厚
膜抵抗体のトリミング作業と組合わせることによって、
開口の加工に適用することができる。
次に、添附した図面において示された具体例と照し合わ
せて、本発明の詳細な説明する。
せて、本発明の詳細な説明する。
なお、厚膜および薄膜バイブリド回路の製造方法は、例
えば以下の出版物に明確に記載されている。
えば以下の出版物に明確に記載されている。
「厚膜バイブリドマイクロ回路技法」 ハーフD、W、
、ビガース J、V、共著、1972年 ウィリーイ
ンターサイエンス社 「厚膜技法ハンドブック」 ホルメスP、J、著197
6年 エレクトロケミカル出版社上述した出版物に記載
されている技法の詳細は、本明細書では省略する。
、ビガース J、V、共著、1972年 ウィリーイ
ンターサイエンス社 「厚膜技法ハンドブック」 ホルメスP、J、著197
6年 エレクトロケミカル出版社上述した出版物に記載
されている技法の詳細は、本明細書では省略する。
第1図によると、従来の方法により、スズ酸化物系セン
サ2が、例えばアルミナ基体1上に作られている。また
、付加的な加工相もまた同時に、表面上に載置された抵
抗体6および電子部品4のリード線3を作ることにより
、おこなわれる。センサ2の加熱抵抗体は、基体の上表
面または下表面のいずれに配置してもよい。図に示した
構造体では、加熱用抵抗体は図示した範囲外で、センサ
2の下側に配置されている。表面に載置された部品4の
接続と共に、例えばレーザを用いて、開口5がセンサ領
域周囲の適当な部分に作られる。これらの開口5は、セ
ンサ2を熱的に基体残部から断絶させる。センサの典型
的な大きさは数平方ミリメートルであり、基体の大きさ
は例えば2*3C−である。穿孔された開口5の幅は、
例えば数百マイクロメートルである。
サ2が、例えばアルミナ基体1上に作られている。また
、付加的な加工相もまた同時に、表面上に載置された抵
抗体6および電子部品4のリード線3を作ることにより
、おこなわれる。センサ2の加熱抵抗体は、基体の上表
面または下表面のいずれに配置してもよい。図に示した
構造体では、加熱用抵抗体は図示した範囲外で、センサ
2の下側に配置されている。表面に載置された部品4の
接続と共に、例えばレーザを用いて、開口5がセンサ領
域周囲の適当な部分に作られる。これらの開口5は、セ
ンサ2を熱的に基体残部から断絶させる。センサの典型
的な大きさは数平方ミリメートルであり、基体の大きさ
は例えば2*3C−である。穿孔された開口5の幅は、
例えば数百マイクロメートルである。
第2図によると、厚膜技術または薄膜技術を用いて、基
体7上に金属電極8および導電体12が作られている。
体7上に金属電極8および導電体12が作られている。
例えば、5n02などの適当なセンサ材料からなるガス
感知層10は、電極8上に焼結されている。第2図にお
いて、ここでセンサ15と呼ばれるものは、センサ材料
層10および電極8を含むものと定義される。図に示し
た構造体では、センサ15は4つのし型開口17からな
る環状の第一の内側の開口で取囲まれ、さらに4つの長
方形の開口からなる第二の外側の開口によって取囲まれ
ている。電極8の導電体12は、開口13と開口17と
の間に残っている峡部14を介して通じている。センサ
15の円周に対する峡部の比率は約10%であるが、こ
のパラメーターは材料のタイプおよび他のニーズにより
、5%から15%まで変化し得る。この電子回路は、そ
の付属部品と共に図には示していないが、第1図にその
配置の概要が示されている。
感知層10は、電極8上に焼結されている。第2図にお
いて、ここでセンサ15と呼ばれるものは、センサ材料
層10および電極8を含むものと定義される。図に示し
た構造体では、センサ15は4つのし型開口17からな
る環状の第一の内側の開口で取囲まれ、さらに4つの長
方形の開口からなる第二の外側の開口によって取囲まれ
ている。電極8の導電体12は、開口13と開口17と
の間に残っている峡部14を介して通じている。センサ
15の円周に対する峡部の比率は約10%であるが、こ
のパラメーターは材料のタイプおよび他のニーズにより
、5%から15%まで変化し得る。この電子回路は、そ
の付属部品と共に図には示していないが、第1図にその
配置の概要が示されている。
基体7の底部側に対するセンサの加熱抵抗体11の配置
を第3図に示した。加熱抵抗体の導電体16は、開口1
3と開口17の間に残っている峡部に沿って、基体7に
通じている。
を第3図に示した。加熱抵抗体の導電体16は、開口1
3と開口17の間に残っている峡部に沿って、基体7に
通じている。
開口の形は、かなり大きな限度内で明らかに変化し得る
。これは、開口を形成するのに最も有効な機器であるレ
ーザは、その制御のラチチュードが非常に広いためであ
る。そのため、当然、提案した長方形型の開口は曲がっ
た輪郭を有する、自由に選択された形で置換えられるこ
とができる。
。これは、開口を形成するのに最も有効な機器であるレ
ーザは、その制御のラチチュードが非常に広いためであ
る。そのため、当然、提案した長方形型の開口は曲がっ
た輪郭を有する、自由に選択された形で置換えられるこ
とができる。
さらにまた、理想的な円形を楕円輪郭に置換えることも
できる。
できる。
第1図は、本発明に係る一律化センサ構造体の上面図、
第2図は、本発明に係る他の一律化センサ構造体の上面
図、第3図は、第2図に示したセンサ構造体の下面図。 1.7・ ・基体、5.13.18・ ・開口、8.1
0・・・センサ素子、11・ ・加熱素子、14・・・
峡部、I8・ ・電子回路部品出願人代理人 弁理士
鈴 江 武 彦Fig、3
第2図は、本発明に係る他の一律化センサ構造体の上面
図、第3図は、第2図に示したセンサ構造体の下面図。 1.7・ ・基体、5.13.18・ ・開口、8.1
0・・・センサ素子、11・ ・加熱素子、14・・・
峡部、I8・ ・電子回路部品出願人代理人 弁理士
鈴 江 武 彦Fig、3
Claims (8)
- (1)センサ素子(8、10)、 前記センサを周囲のガス雰囲気よりも高い温度まで加熱
するための、前記センサと関連する加熱素子(11)、
および 前記加熱素子(11)を制御すると共に、前記センサ素
子(8、10)の所望の電気的特性を測定するための電
子回路部品(18) を有するガス濃度測定などに用いられるセンサであって
、 前記センサ素子(8、10)および前記電子回路部品(
18)が平坦な共通の基体上に配置されており、および 前記センサ素子(8、10)の直近においてその周囲に
位置し、かつ前記センサ素子(8、10)を基体周囲部
分におよびそこから前記電子回路部品(18)に接続さ
せるための狭い峡部が開口(5、13、17)間に形成
されるように、基体(1、7)を通って延びる隣接した
開口(5、13、17)が、基体(1、7)に形成され
ていること を特徴とするセンサ。 - (2)前記センサ素子(8、10)および前記電子回路
部品(18)が、厚膜技術を用いて平坦な基体(1、7
)上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
センサ構造体。 - (3)前記センサ素子(8、10)および前記電子回路
部品(18)が、薄膜技術を用いて平坦な基体(1、7
)上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
センサ構造体。 - (4)前記センサ素子(8、10)の前記加熱抵抗体(
11)が、前記センサ素子(8、10)と整列するよう
に基体(7)の底面に配置されていることを特徴とする
請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のセンサ構
造体。 - (5)前記センサ素子(8、10)の前記加熱抵抗体(
11)が、前記センサ素子(8、10)と整列するよう
に基体(7)の上面に配置されていることを特徴とする
請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のセンサ構
造体。 - (6)前記開口(5、13、17)がレーザを用いて加
工されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5
のいずれか1項記載のセンサ構造体。 - (7)前記開口(13、15)が2組の開口で形成され
ており、これがセンサ素子(8、10)を同軸的および
環状的に取囲んでいることを特徴とする請求項1ないし
請求項6のいずれか1項記載のセンサ構造体。 - (8)前記センサ素子が、峡部に沿って、その円周の5
ないし15%、好ましくは10%で、前記基体(1、7
)の残りに取付けられていることを特徴とする請求項1
ないし請求項7のいずれか1項記載のセンサ構造体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI882697A FI82774C (fi) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Integrerad uppvaermbar sensor. |
FI882697 | 1988-06-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0231150A true JPH0231150A (ja) | 1990-02-01 |
Family
ID=8526596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1145027A Pending JPH0231150A (ja) | 1988-06-08 | 1989-06-07 | 一体化加熱型センサ |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4991424A (ja) |
EP (1) | EP0346127B1 (ja) |
JP (1) | JPH0231150A (ja) |
AT (1) | ATE101274T1 (ja) |
AU (1) | AU619550B2 (ja) |
CA (1) | CA1319837C (ja) |
DE (1) | DE68912830T2 (ja) |
DK (1) | DK278089A (ja) |
FI (1) | FI82774C (ja) |
NO (1) | NO892344L (ja) |
PT (1) | PT90777B (ja) |
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GB9501461D0 (en) * | 1994-06-20 | 1995-03-15 | Capteur Sensors & Analysers | Detection of ozone |
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