JPH0283441A - 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】 ［発明の利用分野］ この発明はガスセンサの構造、特にパッケージ部の構造
に関する。

［従来技術］ 発明者らは、金属線や金属フィルムの表面に５１０２や
Ａｌ２Ｏ３等の耐熱絶縁性被覆を施し、この被覆上に電
極膜とガス感応膜とを設けたガスセンサを開発しＩ；（
特開昭６３−１０９，３５８号）。このガスセンサでは
、金属線や金属フィルムをセンサの発熱体として用いる
。そして金属線や金属フィルムを細く、あるいは薄くす
れば、センサの熱容量を減少させ、消費電力を減少させ
ることができる。このようなガスセンサの例を、第９図
に示す。図において０１はセンサ本体で、細い金属線０
２の表面に耐熱絶縁性被覆を施し、この被覆上に電極膜
とガス感応膜とを設けたものである。０３は合成樹脂等
のパッケージ、０４はステムで、０５はセンサ本体の電
極膜をステム０４に接続するためのリード線である。

このガスセンサの問題は、細くて弱いセンサ本体Ｏ１に
リード線０５を取り付けることが困難なこと、及び取り
付は後のリード線０５の結合強度が低いことにある。即
ち細いセンサ本体Ｏ１にリード線０５を接続するのはそ
れ自体困難であるし、取り付は後も熱膨張等による変形
のためリード線０５がセンサ本体０１から外れる恐れが
ある。

［発明の課題〕 この発明の課題は、センサ本体の電極膜とパッケージと
を接続するリード線を不要とすることと、その場合のパ
ッケージを小型でかつ簡単なものとすることとにある。

［発明の構成］ この発明のガスセンサは、金属発熱体の表面に耐熱絶縁
性被覆を施し、この被覆上に電極膜とガス感応膜とを設
けて、センサ本体としたガスセンサにおいて、少なくと
も３枚の電極板を固着したベースをセンサのパッケージ
としてのベースとすると共に、これらの電極板のうちの
２枚に、金属発熱体を結合し、かつ他の電極板にセンサ
本体の電極膜を結合したことを特徴とする。

ここでガスセンサと外部との接続には、電極板の端部を
ベースの外部に引き出し、電極板をガスセンサのリード
としても良い（請求項２）。あるいはまた、ベースの下
部に電極板に通ずる穴を設けて、外部との接続用端子の
収容部としても良い（請求項３）。勿論ガスセンサと外
部との接続は、これらに限るものではない。

このような構成としたのは、次の理由による。

第１に電極板にセンサ本体の電極膜を結合すれば、電極
膜とパッケージとを接続するリード線が不要となり、ま
たセンサの製造が簡単になる。これに伴って、リード線
の外れ等によるセンサの故障を防止できる。また電極板
をパッケージとしてのベースに固着すれば、ベースの大
きさは電極板の大きさ程度で良く、パッケージを小型化
できると共にパッケージの構造が簡単になる。以下に実
施例を示す。

更に電極板をベースから引き出してリードとすれば、セ
ンサのリードが簡単になる。あるいはまた、ベースに穴
を設けてここに外部との接続用の端子を収容すれば、ガ
スセンサを薄くし、狭い空間にもガスセンサを収容する
ことができる。

［実施例］ 第１図〜第４図に実施例を示す。第１図において、２は
センサ本体で、その構造は後に説明する。

４．６．８は倒えばステンレスからなる電極板で、ｌＯ
は電極板４．６．８に熱圧着等で固着したパッケージの
ベースである。な８センサ本体２のガス感応膜は、電極
板６．８の間の上にある。ベース１０の材質は例えば合
成樹脂とする。ベースｌＯの裏面には、電極板４．６．
８の下部の位置に穴１２を設け、この穴を電極板４．６
．８まで通じさせておく。１４は溶接用の金属板で、セ
ンサ本体２の両端と一体に電極板４．８に溶接する。

また１６は金ペースト等の導電性接着剤で、センサ本体
２の電極膜を電極板６に結合するために用いる。なお電
極板４．６．８は金属の板に限らず、例えばベース１０
の表面をメタライズして電極板４．６．８としても良い
。

第２図にセンナの裏面を示す。ガスセンサの使用時には
、例えばプリント基板等に突起状のセンサとの接続用端
子を立てておく。そしてガスセンサの穴１２を接続用端
子に差し込み、プリント基板とガスセンサとを接続する
。ここでは接続用端子をガスセンサの外部に設けること
としたが、これに変えて接続用端子を穴１２に設け、接
続用端子をガスセンサの１部としても良い。

第３図に、ガスセンサのカバー２０を示す。２２はガス
導入用の穴で、その下部には空洞２４を設けておく。第
４図にガスセンサの平面を示す。

２２は前記の穴、２４は前記の空洞である。なお実施例
では、周囲の空気は電極板４．６．８、ベース１０、カ
バー２０との隙間２８からも流入するので、ガス導入用
の穴２２は設けなくても良い。

次にガスセンサが、センサを装着したプリント基板ごと
容器等により保護される場合、カバー２０を設けなくて
も良い。

第５図に、電極板５４．５６．５８の端部をベース１０
から引き出し、ガスセンサのリードとした変形例を示す
。

第６図に、センサ本体２を示す。図において、６０は線
径１０〜４０μｍ程度の金属発熱体、６２は金属発熱体
６０の表面を全面的に被覆した耐熱絶縁性被覆で、例え
ば厚さ５０Ａ−１μｍ程度のＡ　Ｉ　＊ＯｓやＳｉＯ３
等の膜を用いる。６４は被覆６２上に設けた１対の電極
膜で、例えば厚さ数千へ程度のＡｕの薄膜を用いる。電
極１１１６４の一方は、電極板８の上部まで引き出し、
金属発熱体６０と共に、電極板８に溶接する。６６はガ
ス感応膜で、例えばＳｎ○、やＩｎ、Ｏ，等の金属酸化
物半導体、あるいはｚｒＯ！、アンチモン酸等の固体電
解質、更にはＭｇＣｒ、Ｏ，−Ｔｉｅ、等の感湿セラミ
ック等を用いる。これらにより検出し得るガスには、例
えば可燃性ガスやＣｏ、ＮＯｘ。

０、等の毒性ガス、Ｏｌ、水蒸気等がある。

ここでは金属発熱体６０を線状としたが、厚さ１０〜３
０μｍ程度のフィルム状としても良い。

第７図、第８図により、ガスセンサの製造工程を説明す
る。予め全面にＡ１．Ｏ，やＳｉＯ，等の耐熱絶縁性被
覆６２を施した金属発熱体６０に、マスクを用いて電極
膜６４を蒸着する。この後、金属発熱体６０の全面に、
あるいは必要な部分のみにガス感応膜６６を設ける。ガ
ス感応膜６６の形成には、例えばその材料の溶液の塗布
と熱分解、蒸着、スパッタリング等の任意の手法を用い
得る。

また電極膜６４の形成方法も任意で、ガス感応膜６６の
上から電極膜６４を設けても良い。このようにして、セ
ンサ本体２を形成する。

電極板４．６．８となるべき部分を多数連ねた金属板７
０を用意する。金属板７０には溝７２等を形成し、セン
サ１個分ずつ金属板７０を切断し得るようにしておく。

次いでセンサ本体２を電極板４．８に該当する位置に溶
接する。

溶接は第７図に示すように、溶接用の金属板１４を利用
して行う。溶接用の金属板１４は、例えば材質が電極板
４．６．８と同じステンレスで、幅が３０μｍ１厚さが
２０μｍ程度のものとする。

この金属板１４をリードフレームからの突起として形成
しておき、リードフレームを金属板７０に位置合わせし
て、センサ本体２を金属板７０との間に挟み込む。そし
てパラレルギャップ等で、金属板１４の上から溶接を行
う。このようにすると、溶接電流は最初金属板Ｉ４と電
極板４．８との間で流れ、この時の熱や衝撃でセンサ本
体２の耐熱絶縁性被覆６２やガス感応膜６６が破壊され
る。

耐熱絶縁性被覆６２等が破壊されると、溶接電流は金属
発熱体６０にも流れ、金属発熱体６０、金属板１４、電
極板４等が一体に溶接される。なお電極板８では、電極
膜６４が溶接により電極板８に結合される。この結果、
電極板８は金属発熱体６０と電極［６４との兼用電極と
なる。また金属板１４は、溶接時の熱等で、リードフレ
ームから自動的に切断される。

耐熱絶縁性被覆６２のため一般に溶接は難しく、また溶
接強度も低いが、金属板１４を用いると溶接は容易で、
強度も高い。金属発熱体６０の溶接間隔は、ガスセンサ
のヒータ抵抗を定める。細い金属発熱体６０の溶接位置
を精密に定めるのは難しいが、前記のリードフレームを
用いれば位置合わせは容易で、ヒータ抵抗のバラつきを
抑えることができる。また溶接により金属発熱体６０は
損傷を受け、腐食し易くなるが、金属板１４で保護され
るためこの問題も解決する。

第７２図に戻り、溶接後のセンサ本体に金ペースト１６
を塗布し、熱処理して固化させる。これらの後、電極板
４．６．８にベースｌＯとカバー２０とを熱圧着し、金
属板７０をセンサ１個分ずつ切断して、ガスセンサを完
成する。なお熱圧着に代えて接着剤を用いても良いが、
接着剤を多量に用いると接着剤の回り込みによるセンサ
本体２の汚染が生じ、少ないと接着強度が不十分となる
との問題がある。ベースＩＯやカバー２０の結合は、熱
圧着が好ましい。

［発明の効果］ この発明のガスセンサでは、従来技術と同様に、金属発
熱体をヒータとし、ガス感応膜を用いてガスを検出する
。

ここで電極板にセンサ本体を直接結合したので、電極膜
とパッケージとの間をリード線で接続する必要がなくな
る。このため、困難なリード線の接続作業が不要となり
、また接続後にリード線が外れるとの問題も解消する。

電極板の裏面にパッケージとしてのベースを結合するの
で、パッケージは小をでかつ簡単なもので良くなる。ま
たパッケージと電極板との結合は、単に電極板をパッケ
ージに固着するだけで良く、パッケージの組み立ても簡
単である。

次に電極板をベースから引き出しリードに兼用すれば、
改めて外部接続用のリードを設ける必要がなくなる。

あるいはまた、ベースに電極板に通ずる穴を設けて、外
部接続用の端子を収容すれば、ガスセンサの厚さはベー
スの厚さ、あるいはベースとカバーとの厚さとなる。こ
の結果、極く狭い厚さしかない空間にも、ガスセンサを
収容することができ、ガスセンサの用途を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のガスセンサからカバーを除いた状態の
正面図、第２図はその背面図、第３図は実施例のガスセ
ンサの正面図、第４図はその平面図である。 第５図は変形例のガスセンサの正面図、第６図は実施例
でのセンサ本体の部分拡大断面図、第７図はガスセンサ
の製造工程を現す正面図、第８図は溶接部の断面図、第
９図は従来例の正面図である。 図において、　　　　　２　　センサ本体、４．６．８
　電極板、　　１０　ベース、１２　穴、　　　　　　
　１４　溶接用の金属板、１６　導電性接着剤、　６０
　金属発熱体、６２　耐熱絶縁性被覆、６４　電極膜、
６６　ガス感応膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属発熱体の表面に耐熱絶縁性被覆を施し、この
   被覆上に電極膜とガス感応膜とを設けて、センサ本体と
   したガスセンサにおいて、 少なくとも３枚の電極板を固着したベースを、センサの
   パッケージとしてのベースとし、これらの電極板のうち
   の２枚に、金属発熱体を結合し、かつ他の電極板にセン
   サ本体の電極膜を結合したことを特徴とする、ガスセン
   サ。
2. （２）電極板の端部をベースの外部まで引き出して、電
   極板の端部をガスセンサのリードに兼用したことを特徴
   とする、請求項１に記載のガスセンサ。
3. （３）ベースに電極板へ通ずる穴を設けて、この穴を外
   部との接続用端子の収容部としたことを特徴とする、請
   求項１に記載のガスセンサ。