JPH03236185A - ヒータ基板 - 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） 本発明は、基板上にヒータが形成されたヒータ基板に関
する。

（従来の技術） セラミックス基板にヒータを形成したヒータ基板は、面
発熱体やガスセンサとして広（利用されている。

なかでも、ガスセンサとして、半導体とこの半導体に吸
着したガス分子との間の電荷の移動を電気伝導の変化と
して検出する半導体式ガスセンサが実用化されており、
都市ガス警報器用のセンサ等に用いられている。

このような半導体式ガスセンサとして、セラミックス基
板を用いた抵抗型のものが開発されている。このガスセ
ンサは、たとえばセラミックス基板の一面（表面）に電
極と、ガスを接触させるためのガス検知層を形成し、他
面（裏面）にヒータを形成した構成となすもので、ガス
が触媒層に触れた時のガス分子と触媒層との間の電荷の
移動により、電極の電気伝導度すなわち抵抗値が変化し
、電極を流れる電流値が変化してガスの存在を検出する
。

ガス検知層は、たとえば感ガス特性を有する半導体膜（
厚膜）と半導体膜に重ねて形成された触媒層とで構成さ
れる。

このように構成されたガスセンサでは、ヒータに電流を
通じて発熱させ触媒層を加熱し、触媒層の感度と応答性
を高めるとともに、触媒層の汚れを除去している。

（発明か解決しようとする課題） ところで、上述したようなガスセンサは、基板表面の温
度分布を均一にするために、ヒータのパターンを面状に
したり、線状のヒータを基板全面に引き回したりしてい
る。

これは、センサのガス検知層を構成する、感ガス特性を
有するＳｎＯ２などの半導体膜の感度分布を一定に保つ
ためである。

このように、一つのヒータ基板て一揮類のガスを検知す
るため、異な′る種類のガスを検出するためには、触媒
種またはセンサ温度の異なる幾つかのヒータ基板を作製
し、これらを組合せて複合ガスセンサとしている。

これによって、センサが大型化し、配線や電源の複雑化
か問題となっている。

最近では各種機器の小型化が急速に進み、これに対応す
るためにも、小型、軽量で複数のガスを検出可能とする
ヒータ基板が望まれている。

本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、小型・軽量化を図りことができ、複数のセンサ機
能を有するヒータ基板を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のヒータ基板は、セラミックス基板と、このセラ
ミックス基板の表面に形成されたヒータと、このヒータ
に重ねて形成された絶縁層とを有するヒータ基板におい
て、前記ヒータは、前記セラミックス基板内に異なる複
数の温度領域を生じさせるよう、局部的に偏って形成さ
れたことを特徴としている。

本発明において、セラミックス基板は比較的熱伝導率の
小さいものが好ましく、たとえば熱伝導率が１７〜２０
Ｗ／　ｍ−に程度のアルミナ、熱伝導率が１５〜２０Ｗ
ｈ　・Ｋ程度の窒化ケイ素などが挙げられる。

このようなセラミックス基板上に形成するヒータパター
ンは、基板表面の端部や中央部など、局部的に高密度で
形成する。

なお、ガスセンサの感度を安定にするため、セラミック
ス基板の一方の面に形成したヒータと他方の面に形成し
たヒータとをスルーホールにより導通し、焼結後必要に
応じて一方の面に形成されたヒータの一部を切除するこ
とにより、ヒータ抵抗を調節することができる。

ヒータの部分的な切除は、たとえばレーザ加工等により
容易に行うことができる。

ヒータに用いる導体としては、高融点金属（タングステ
ン系）を主成分とするものが適用され、なかでも、タン
グステン−白金系合金が耐酸化性に優れる点で好ましい
。

本発明のヒータ基板は、まずセラミックスグリーンシー
トの所定の面に、部分的に集中してヒータを形成し、さ
らに必要に応じて絶縁層を重ね、これらを同時に焼成す
る。

同時焼成することによりセラミックスとヒータが一体に
焼成され、基板表面の位置によって温度差を有するヒー
タ基板を得ることができる。

（作　用） 本発明では、セラミックス基板上に形成するヒータパタ
ーンが部分的に偏在している。

このため、ヒータからの発熱が基板の一部に集中し、−
枚の基板内において温度差が生じる。

この温度差によって、異なった種類のガスを一つの基板
で検出することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

実施例１ 第１図は本発明による一実施例のヒータ基板を示す図で
、（ａ）は平面図を（ｂ）は断面図を示している。

これらの図において、アルミナ基板１上には、基板の一
辺側に偏在させてアルミナ基板１全面積のｌ／３を占め
る割合で、ヒータ２が蛇行して形成されている。

ヒータ２上には、これに重ねて絶縁層３が形成され、絶
縁層３の表面には２つの角部に分散して導体からなるヒ
ータ用電極バッド４が形成されている。

ヒータ用電極パット４は絶縁層３に形成されたスルーホ
ールＨを介してヒータ２の端部に接続されている。

このようなヒータ基板は次のように作製される。

ます、７０Ｘ　　１２０Ｘ　　Ｏ，４ＩＩｍサイズのア
ルミナグリンシート上に、白金ペーストにて長さ１７ｍ
１．０．２５間隔で蛇行するようなヒータパターンを１
００個形成する。

次いてアルミナを主成分とする絶縁ペーストを所定部分
にスルーホールが形成されるよう印刷する。

スルーホール内を白金ペーストで充填し、これらを還元
雰囲気中、１５４０℃で同時焼成する。

その後、個々に分割して本実施例によるヒータ基板を作
製する。

この実施例によるヒータ基板について、二点鎖線で示す
基板端部ＥｌからＥ２までの直線に沿って表面温度を測
定したところ、第２図に示すようにはっきりとした温度
差か見られ、高温部ＴＨと低温部ＴＬとの温度差は４０
℃であった。

なお、このようなヒータ基板は、大型基板に多数の同一
パターンを形成し、スリットラインにしたがって切断す
ることにより多側取りを行うことかできる。

実施例２ 第３図は、本発明によるヒータ基板を用いたガスセンサ
を示す概略図で、（ａ）は平面図を、（ｂ）は断面図を
示している。

なお、ヒータ基板は実施例１と同様であり、同一部分に
は同一符号を付しである。

すなわち、アルミナ基板１上に、基板の一辺側に偏在さ
せてアルミナ基板１全面積の１／３を占める割合で、ヒ
ータ２が蛇行して形成され、ヒータ２上には、これに重
ねて絶縁層３か形成され、絶縁層３の表面には２つの角
部に分散して導体からなるヒータ用電極バッド４が形成
されている。

ガスセンサではさらに、絶縁層３上のガス感応部となる
位置（すなわち、第２図における高温部Ｔ）Ｉと低温部
ＴＬに相当する）に、５ｎ０２系の半導体膜およびＰＬ
−Ｒｈ系触媒層によるガス検知層５ａおよび５ｂか形成
され、ガスがこれらのガス検知層５に触れるとガス検知
層５の抵抗値が変化し、信号電流の電流値が変化するの
で、検出回路がガスの存在を検出するようになっている
。

これらガス検知層５ａおよび５ｂは、それぞれ、高温部
対向電極６と低温部対向電極７とに接続されている。

この実施例のガスセンサでは、高温部対向電極６側の温
度を５００℃とした場合、低温部対向電極７側は４２０
℃となり、高温部に相当するガス検知層５ａてはエタノ
ールを検出し、低温部に相当するガス検知層５ｂでは水
素を検出することができた。

このほか、ガス検知層５ａと５ｂとで塗布する触媒種を
変えたり、ヒータ温度を変化させることにより、他のガ
スを検出することも可能である。

このように、この実施例のガスセンサでは、つの基板で
２種の異なるガスを検出することができ、センサの小型
化が実現された。

また、２つ以上のヒータを形成してより多くの温度領域
を設定することも可能である。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明のヒータ基板によれば、ヒ
ータを基板の所定部分に集中して形成することにより、
一つの基板において温度差を生じさせることができる。

このため、複数の機能を備え、かつ小型・軽量化を図る
ことができるヒータ基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒータ基板の一実施例を示す図、第２
図は第１図に示したヒータ基板の表面温度の変化を示す
図、第３図は本発明のヒータ基板を用いたガスセンサを
示す図である。 １・・・・・・アルミナ基板 ２・・・・・・ヒータ ３・・・・・・絶縁層 ４・・・・・・ヒータ用電極バッド ５ａ、５ｂ・・・・・・ガス検知層 ６・・・・・・高温部対向電極 ７・・・・・・低温部対向電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス基板と、このセラミックス基板の表
   面に形成されたヒータと、このヒータに重ねて形成され
   た絶縁層とを有するヒータ基板において、 前記ヒータは、前記セラミックス基板内に異なる複数の
   温度領域を生じさせるよう、局部的に偏って形成された
   ことを特徴とするヒータ基板。