JPH04160790A - Heater substrate - Google Patents

Heater substrate

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JPH04160790A
JPH04160790A JP28372390A JP28372390A JPH04160790A JP H04160790 A JPH04160790 A JP H04160790A JP 28372390 A JP28372390 A JP 28372390A JP 28372390 A JP28372390 A JP 28372390A JP H04160790 A JPH04160790 A JP H04160790A
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JP
Japan
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heater
substrate
gas
gas sensor
insulating layer
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JP28372390A
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Japanese (ja)
Inventor
Naritaka Tamura
田村 成敬
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable mounting a plurality of small-sized and lightweight gas sensor portions by causing local variations in disposition density of the heater disposed over the whole surface of a ceramics substrate. CONSTITUTION:A heater 2 of different disposition densities is formed on a single ceramics substrate 1. For this reason, the amount of heat transferred from the heater 2 to an insulation layer 3 per unit area thereof differs for each corresponding region, whereby the regions having different surface temperatures are formed inside the substrate. And a gas sensor layer is disposed the reactivity of which becomes peculiarly high at the temperature of each corresponding region. This makes it possible to detect two different types of gases by the two gas sensor layers 7a, 7b disposed with respect to the one substrate. This enables the easy formation of a composite sensor simple in structure, small in size and light in weight.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はセラミックス基板上にヒータを形成したヒータ
基板に係り、特に1つのセラミックス基板上に複数のセ
ンサを装着することが可能なヒータ基板に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a heater substrate in which a heater is formed on a ceramic substrate, and particularly relates to a heater substrate in which a heater is formed on a ceramic substrate. Regarding possible heater substrates.

(従来の技術) セラミックス基板上に線状の抵抗体を印刷してヒータを
形成したヒータ基板は、面発熱体やガスセンサとして広
く利用されている。
(Prior Art) A heater substrate, in which a heater is formed by printing a linear resistor on a ceramic substrate, is widely used as a surface heating element or a gas sensor.

例えばガスセンサの一種として、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率の
変化として検出する半導体型ガスセンサが実用化されて
おり、有毒ガスのガス漏れ警報器や炭化水素などから成
る都市ガスのガス漏れ警報器として使用されている。
For example, as a type of gas sensor, a semiconductor gas sensor that detects the transfer of charge between a semiconductor and gas molecules adsorbed on the semiconductor as a change in electrical conductivity has been put into practical use, and has been used as a gas leak alarm for toxic gases. It is used as a gas leak alarm for city gas made of hydrocarbons, etc.

このような半導体型ガスセンサとして、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、例えばセラミックス基板の一方の面(表面)に
電極と、ガスを接触させるためのガス検知層および触媒
層とを形成する一方、他方の面(裏面)にヒータを形成
して構成される。
As such a semiconductor gas sensor, a resistance type sensor using a ceramic substrate has been developed. This gas sensor is configured, for example, by forming an electrode, a gas detection layer and a catalyst layer for contacting gas on one side (front side) of a ceramic substrate, and forming a heater on the other side (back side). Ru.

ガス検知層は、例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。このガスセンサは、ガスが検知層および触媒層に接
触し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。
The gas sensing layer is composed of, for example, a semiconductor film (thick film) having gas-sensitive characteristics and a catalyst layer formed over the semiconductor film. In this gas sensor, when gas comes into contact with the detection layer and the catalyst layer, the electrical conductivity, or resistance value, of the electrode changes due to the transfer of charge between the gas molecules and the catalyst layer, and the value of the current flowing through the electrode changes. to detect the presence of gas.

このように構成されたガスセンサでは、ヒータに通電す
ることにより触媒層を所定温度に加熱し、触媒層表面に
おけるガスの酸化還元反応を円滑に実施せしめて半導体
膜の感度と応答性とを高めるとともに、触媒層の汚れを
除去している。
In the gas sensor configured in this way, the catalyst layer is heated to a predetermined temperature by energizing the heater, and the redox reaction of the gas is smoothly carried out on the surface of the catalyst layer, thereby increasing the sensitivity and responsiveness of the semiconductor film. , removing dirt from the catalyst layer.

(発明が解決しようとする課題) ところで、ガスセンサの感度および応答性は半導体や触
媒の種類および温度によって異なっており、ある特定の
検出対象ガスに対して検出感度を最適値に保持するため
には感ガス特性が優れた半導体を選定するとともに、セ
ンサ温度を一定に保持する必要がある。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, the sensitivity and responsiveness of a gas sensor differ depending on the type and temperature of the semiconductor or catalyst, and in order to maintain the detection sensitivity at the optimum value for a specific detection target gas, it is necessary to It is necessary to select a semiconductor with excellent gas-sensitive characteristics and to maintain a constant sensor temperature.

そのため上述したガスセンサは基板表面の温度分布を均
一にするために、セラミックス基板に形成するヒータの
パターンを面状にしたり、線状のヒータを基板全面に引
き回したりしたヒータ基板を使用している。これにより
センサのガス検知層を構成する、感ガス特性を有するS
 n 02などの半導体膜の感度分布を一定に保持して
いるこのように従来は、1枚のヒータ基板上に1種類の
ガス検知層を設け、特定の1種類のガスのみを検知する
ガスセンサが一般的である。そして特性が異なる2種類
以上のガスを検出する複合センサを形成するためには、
触媒種類またはセンサ温度が異なる複数のヒータ基板を
作成し、これらを組み合せて形成していた。
Therefore, the above-mentioned gas sensor uses a heater substrate in which the heater pattern formed on the ceramic substrate is planar or linear heaters are routed over the entire surface of the substrate in order to make the temperature distribution on the substrate surface uniform. As a result, S having gas-sensitive properties constitutes the gas detection layer of the sensor.
The sensitivity distribution of semiconductor films such as n02 is kept constant.In this way, conventional gas sensors have been designed to detect only one specific type of gas by providing one type of gas detection layer on one heater substrate. Common. In order to form a composite sensor that detects two or more types of gases with different characteristics,
A plurality of heater substrates with different catalyst types or sensor temperatures were created and then combined.

しかしながら複数のヒータ基板を組み合せて形成した複
合センサは、容量が大型化し、また各基板毎にヒータ抵
抗を調節したり、印加電圧を調節する必要があるため、
配線や電源構成が複雑化し、小形に構成することが困難
であるという問題点があった。
However, a composite sensor formed by combining multiple heater substrates has a large capacity, and it is necessary to adjust the heater resistance and applied voltage for each substrate.
There were problems in that the wiring and power supply configuration were complicated and it was difficult to make the configuration compact.

近年、センサを使用する機器の小型化が急速に進展し、
これに対応するためにも、小型軽量で複数のガスを高い
精度で検出することができるセンサ用のヒータ基板が望
まれている。
In recent years, the miniaturization of devices that use sensors has progressed rapidly.
In order to meet this demand, there is a need for a sensor heater substrate that is small and lightweight and capable of detecting multiple gases with high precision.

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、小型軽量化を図ることができ、複数のガス検知部
を装着することができるヒータ基板を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heater substrate that can be made smaller and lighter, and on which a plurality of gas detection sections can be attached.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段と作用) 上記目的を達成するため、本発明に係るヒータ基板は、
セラミックス基板と、セラミックス基板の表面全体に配
設されたヒータと、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、上記ヒータの配設密
度を部分的に変化させたことを特徴とする。
(Means and effects for solving the problem) In order to achieve the above object, the heater board according to the present invention has the following features:
A heater substrate having a ceramic substrate, a heater arranged over the entire surface of the ceramic substrate, and an insulating layer formed over the heater, characterized in that the arrangement density of the heaters is partially changed. shall be.

本発明に係るヒータ基板に使用されるセラミックス基板
は、比較的熱伝導率の小さいものが好ましく、例えば熱
伝導率が10〜20W/m−に程度のアルミナ、熱伝導
率が15〜20W/m−に程度の窒化ケイ素などが挙げ
られる。
The ceramic substrate used in the heater substrate according to the present invention preferably has a relatively low thermal conductivity, such as alumina with a thermal conductivity of about 10 to 20 W/m-, or alumina with a thermal conductivity of 15 to 20 W/m. Silicon nitride and the like can be mentioned.

またヒータに用いる導体(抵抗体)としては、高融点金
属(タングステン系、モリブデン系)を主成分とするも
のが適用され、中でもタングステン−白金系合金が耐酸
化性に優れる点で好ましい。
Further, as the conductor (resistor) used in the heater, one whose main component is a high melting point metal (tungsten type, molybdenum type) is used, and among them, a tungsten-platinum type alloy is preferable because it has excellent oxidation resistance.

さらに絶縁層としては、アルミナ、窒化ケイ素やガラス
系ペーストなどを主成分とする絶縁ペーストがヒータに
重ねるように形成される。特にセラミックス基板と同一
の材料を使用することによって、絶縁層およびセラミッ
クス基板の熱膨張率を等しくすることができ、両者の熱
膨張差による剥離を防止することができ、耐久性が優れ
たヒータ基板を形成することができる。
Further, as an insulating layer, an insulating paste containing alumina, silicon nitride, glass paste, or the like as a main component is formed so as to overlap the heater. In particular, by using the same material as the ceramic substrate, the coefficient of thermal expansion of the insulating layer and the ceramic substrate can be made equal, and peeling due to the difference in thermal expansion between the two can be prevented, resulting in a highly durable heater substrate. can be formed.

本発明に係るヒータ基板の製造方法は、まずアルミナや
窒化ケイ素などのセラミックス原料粉末に焼結助剤を添
加し、有機バインダおよび溶剤等を添加して均一な混合
体を調製し、得られた混合体をドクターブレード法等に
より板状に射出してグリーンシートを成形する。
The method for manufacturing a heater substrate according to the present invention is to first add a sintering aid to ceramic raw material powder such as alumina or silicon nitride, and then add an organic binder, a solvent, etc. to prepare a uniform mixture. The mixture is injected into a plate shape using a doctor blade method or the like to form a green sheet.

次に得られたグリーンシート上に、タングステンまたは
モリブデン粉末を主成分とする導体(抵抗体)ペースト
を用い、スクリーン印刷法などによって配線パターンを
印刷し、ヒータを形成する。
Next, a wiring pattern is printed on the obtained green sheet by screen printing or the like using a conductor (resistor) paste containing tungsten or molybdenum powder as a main component to form a heater.

スクリーン印刷で使用するスクリーン板には予めヒータ
の配設密度が疎になる部分と密になる部分とが形成され
る。
On a screen plate used in screen printing, portions where heaters are arranged sparsely and portions where heaters are densely arranged are formed in advance.

さらにヒータの上面に重なるように、アルミナなどのセ
ラミックス基板と同一材料を主成分とする絶縁ペースト
をスクリーン印刷により基板全面に印刷して絶縁層を形
成する。
Further, an insulating layer is formed by printing an insulating paste whose main component is the same material as the ceramic substrate, such as alumina, over the entire surface of the substrate by screen printing so as to overlap the top surface of the heater.

なお絶縁層には、ヒータの端部を絶縁層の外部に導出す
るためのスルーホールを設け、各スルーホール内を導体
ペーストで充填してリードパッドを形成する。
Note that the insulating layer is provided with through holes for guiding the ends of the heaters to the outside of the insulating layer, and each through hole is filled with a conductive paste to form a lead pad.

そして得られたヒータ基板積層体をN2などの不活性雰
囲気中で脱脂、焼成して一体化し、所定形状のヒータ基
板を得る。このようにセラミックス基板、ヒータ、およ
び絶縁層を同時焼成によって一体に形成することにより
、各構成材間の密着性が向上し、特にヒータ抵抗の経時
変化が効果的に防止される。
Then, the obtained heater substrate laminate is degreased and baked in an inert atmosphere such as N2, and then integrated to obtain a heater substrate of a predetermined shape. By integrally forming the ceramic substrate, the heater, and the insulating layer by co-firing in this manner, the adhesion between the respective constituent materials is improved, and in particular, changes in heater resistance over time are effectively prevented.

本発明に係るヒータ基板によれば、1枚のセラミックス
基板上に形成するヒータの配設密度が異なっているため
、ヒータからの伝熱量がセラミックス基板の各領域毎に
異なり、表面温度が異なった領域が1枚の基板内に形成
される。そして各領域毎に検知特性が異ったガス検知層
を配置することにより、異なった種類のガスを1枚の基
板に配置した複数のガス検知層によって検出することが
可能となり、構造が簡素で小型・軽量な複合センサを容
易に形成することができる。
According to the heater substrate according to the present invention, since the arrangement density of the heaters formed on one ceramic substrate is different, the amount of heat transferred from the heater is different for each region of the ceramic substrate, and the surface temperature is different. A region is formed within a single substrate. By arranging gas detection layers with different detection characteristics for each region, it is possible to detect different types of gas with multiple gas detection layers arranged on one substrate, resulting in a simple structure. A compact and lightweight composite sensor can be easily formed.

(実施例) 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第1図(a)、  (b)は、それぞれ本実施例
に係るヒータ基板Aの平面図および断面図である。
(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1(a) and 1(b) are a plan view and a sectional view, respectively, of a heater substrate A according to this embodiment.

セラミック基板としてのアルミナ基板1上の全面に分布
するように線状のヒータ2が蛇行して形成されている。
Linear heaters 2 are formed in a meandering manner so as to be distributed over the entire surface of an alumina substrate 1 serving as a ceramic substrate.

但しヒータ2の配設密度は、図においてアルミナ基板1
の左半分において密である一方、右半分において疎とな
るように設定されている。
However, the arrangement density of the heaters 2 is the same as the alumina substrate 1 in the figure.
It is set to be dense in the left half of the image, while sparse in the right half.

ヒータ2上には、これに重ねて絶縁層3が形成され、こ
の絶縁層3の対角方向の角部には、ヒータ用電極パッド
4がそれぞれ形成されており、このヒータ用電極パッド
4は絶縁層3の対角方向の角部にそれぞれ形成されたス
ルーホール5を介してヒータ2の端部に接続されている
An insulating layer 3 is formed on top of the heater 2, and heater electrode pads 4 are formed at diagonal corners of the insulating layer 3. It is connected to the end of the heater 2 through through holes 5 formed at diagonal corners of the insulating layer 3, respectively.

上記のヒータ基板は例えば次のような工程を経て量産さ
れる。まず平均粒径1〜2μmのアルミナを主成分とす
る粉末にバインダーとして10重量部のポリビニルブチ
ラール(P V B)を加え、さらに可塑剤、溶剤を加
えてスラリー化し、ドクターブレード法により第4図に
示すように縦60鮒、横90m、厚さ0. 4+amの
アルミナグリーンシートを調製した。
The above heater substrate is mass-produced, for example, through the following steps. First, 10 parts by weight of polyvinyl butyral (PVB) was added as a binder to a powder mainly composed of alumina with an average particle size of 1 to 2 μm, and then a plasticizer and a solvent were added to form a slurry. As shown in the figure, the length is 60 m, the width is 90 m, and the thickness is 0. A 4+am alumina green sheet was prepared.

次に第1図(a)に示すように、白金ペーストにて蛇行
幅Wが3mm、基板の左半分における蛇行間隔Llが0
.2ma、基板の右半分における蛇行間隔L2が0. 
5mmで蛇行するような同一の導体(ヒータパターン)
をスクリーン版によって印刷し、第4図に示すように1
00個の基板素体を形成した。
Next, as shown in FIG. 1(a), platinum paste is applied so that the meandering width W is 3 mm and the meandering interval Ll in the left half of the substrate is 0.
.. 2 ma, meandering interval L2 on the right half of the board is 0.
Identical conductor (heater pattern) meandering at 5mm
is printed by a screen plate, and 1 is printed as shown in Figure 4.
00 substrate bodies were formed.

次にアルミナを主成分とするグリーンシートに用いたと
同様の組成を有する粉末にバインダーおよび溶剤を加え
て調製した絶縁用ペーストを使用し、同様にスクリーン
印刷法によってヒータ全面を覆うように基板上に絶縁層
を印刷した。このとき第4図に示すように絶縁層の所定
部分にスルーホール5が形成されるように印刷を行なっ
た。
Next, an insulating paste prepared by adding a binder and a solvent to a powder having the same composition as that used for the alumina-based green sheet is used, and it is printed on the substrate using the same screen printing method to cover the entire surface of the heater. An insulating layer was printed. At this time, printing was performed so that through holes 5 were formed in predetermined portions of the insulating layer as shown in FIG.

次に上記スルーホール内を白金ペーストで充填する一方
、各ヒータ基板A成形体を区画するようにカッタナイフ
等でスリットライン6を形成する。
Next, while filling the through holes with platinum paste, slit lines 6 are formed using a cutter knife or the like so as to partition each heater substrate A molded body.

次に第4図のように多数のヒータ基板積層体を形成した
グリーンシートをH2ガス還元雰囲気中において温度1
540℃にて同時焼成する。そしてスリットライン6に
沿って分割して第1図(a)、 (b)に示すような、
配設密度が相互に異なるヒータを有するヒータ基板Aが
多数製造される。
Next, as shown in FIG.
Co-fire at 540°C. Then, it is divided along the slit line 6 to form a structure as shown in FIGS. 1(a) and 1(b).
A large number of heater substrates A having heaters with different arrangement densities are manufactured.

このようにして得られたヒータ基板Aのヒータ用電源パ
ッド4,4に通電して絶縁層3の左右両側の表面温度を
測定したところ、図において左側でヒータを密に配設し
た領域では500℃となり、右側でヒータを疎に配設し
た領域ではヒータの発熱量が小となるため460℃とな
り、温度差は40℃であった。
When power was applied to the heater power supply pads 4, 4 of the thus obtained heater board A and the surface temperature on both left and right sides of the insulating layer 3 was measured, it was found that in the area on the left side in the figure where the heaters were densely arranged, the temperature was 500. ℃, and in the region where the heaters are sparsely arranged on the right side, the heat generation amount of the heater is small, so the temperature is 460°C, and the temperature difference is 40°C.

なお上記製造方法のように、グリーンシート上にヒータ
パターンおよび絶縁層をスクリーン印刷したヒータ基板
の生成形体を同時焼成して製造したヒータ基板は、セラ
ミックス基板とヒータと絶縁層との相互の接合力が極め
て強く、またヒータが絶縁層によって被覆されているた
め、ヒータ抵抗の経時変化が少なく、特にガスセンサ用
ヒータ基板として使用した場合には長期に亘って高い信
頼性を確保することができた。
In addition, as in the above manufacturing method, a heater substrate manufactured by simultaneously firing a heater substrate formed by screen-printing a heater pattern and an insulating layer on a green sheet has a high bonding strength between the ceramic substrate, the heater, and the insulating layer. is extremely strong, and since the heater is covered with an insulating layer, there is little change in heater resistance over time, ensuring high reliability over a long period of time, especially when used as a heater substrate for a gas sensor.

第2図(a)、(b)は、それぞれ本発明に係るヒータ
基板Aを用いたガスセンサを示す平面図および断面図で
ある。このガスセンサに使用したヒータ基板Aは、第1
図(a)、  (b)に示すものと同一であり、同一部
分には同一符号を付している。
FIGS. 2(a) and 2(b) are a plan view and a sectional view, respectively, showing a gas sensor using the heater substrate A according to the present invention. The heater board A used in this gas sensor is the first
It is the same as that shown in Figures (a) and (b), and the same parts are given the same reference numerals.

すなわちアルミナ基板1上にヒータ2が蛇行して形成さ
れ、さらにヒータ2を覆うように、絶縁層3が形成され
ている。ヒータ2の配設密度は、図において左側半分に
おいて密である一方、右側半分において疎に設定される
。絶縁層3の対角方向の角部にはヒータ2の各端部に接
続するヒータ用電源パッド4.4が形成されている。
That is, a heater 2 is formed in a meandering manner on an alumina substrate 1, and an insulating layer 3 is further formed to cover the heater 2. The arrangement density of the heaters 2 is set to be dense in the left half of the figure, and sparse in the right half. Heater power supply pads 4.4 connected to each end of the heater 2 are formed at diagonal corners of the insulating layer 3.

またヒータ2の疎密部分に対応する絶縁層3の表面には
、それぞれガス検知層7a、7bが形成される。各ガス
検知層7a、7bは、S n O2系の半導体膜の表面
にPt−Rh系触媒層を積層して構成される。上記ガス
検知層7a、7bは、ヒータ2の疎密部分にそれぞれ対
応する絶縁層3aの両縁部に形成された一対の高温部対
向電極8゜8および一対の低温部対向電極9.9に接続
される。
Further, gas detection layers 7a and 7b are formed on the surface of the insulating layer 3 corresponding to the sparse and dense portions of the heater 2, respectively. Each gas detection layer 7a, 7b is constructed by laminating a Pt-Rh based catalyst layer on the surface of an SnO2 based semiconductor film. The gas detection layers 7a and 7b are connected to a pair of high-temperature part counter electrodes 8.8 and a pair of low-temperature part counter electrodes 9.9 formed on both edges of the insulating layer 3a corresponding to the dense and dense parts of the heater 2, respectively. be done.

上記のガスセンサはヒータ基板の製法に準じて下記の工
程により量産することができる。
The above gas sensor can be mass-produced by the following steps in accordance with the manufacturing method of the heater substrate.

すなわち第4図に示すようなシート状のヒータ基板へを
焼成した後に、センサ検知用の対向電極を金(Au)系
ペーストにてスクリーン印刷した後焼成し、さらに半導
体(S n O2系)ペースト、触媒(Pt−Rh系)
ペーストをスクリーン印刷法により順次ヒータ基板Aの
絶縁層3の表面に印刷後、焼成してガス感知部を形成し
て製造する。
That is, after baking a sheet-shaped heater substrate as shown in FIG. 4, screen-printing a counter electrode for sensor detection with gold (Au)-based paste and baking, and then applying semiconductor (S n O2-based) paste. , catalyst (Pt-Rh system)
The paste is sequentially printed on the surface of the insulating layer 3 of the heater substrate A by a screen printing method, and then fired to form a gas sensing portion.

雰囲気中の特定のガスが、ガスセンサのガス検知層7a
、7bに接触すると、触媒の選択性および温度によって
、ガスの酸化還元反応が起こり、電子の授受によってガ
ス検知層7a、7bの抵抗値が変化し、ガス濃度に応じ
て信号電流が変化するので、検出回路がガスの存在を検
出するしくみとなっている。
A specific gas in the atmosphere is detected by the gas detection layer 7a of the gas sensor.
, 7b, a gas redox reaction occurs depending on the selectivity and temperature of the catalyst, and the resistance value of the gas detection layers 7a, 7b changes due to the exchange of electrons, and the signal current changes depending on the gas concentration. , a detection circuit detects the presence of gas.

このようにして得られたガスセンサでは、ヒータ2が密
に配設された絶縁層3の高温部対向電極8.8側の表面
温度を500℃に設定した場合、ヒータ2が疎に配設さ
れた絶縁層3の低温部対向電極9.9の表面温度は46
0℃となり、高温部に位置するガス検知層7aではエタ
ノールを特異的に検出する一方、低温部に位置するガス
検知層7bでは水素を高感度で検出することができた。
In the gas sensor obtained in this way, when the surface temperature of the high-temperature part counter electrode 8.8 side of the insulating layer 3 in which the heaters 2 are arranged densely is set to 500°C, the heaters 2 are arranged sparsely. The surface temperature of the low temperature part counter electrode 9.9 of the insulating layer 3 is 46
The temperature was 0° C., and while the gas detection layer 7a located in the high temperature region could specifically detect ethanol, the gas detection layer 7b located in the low temperature region could detect hydrogen with high sensitivity.

第3図は上記のようにヒータ基板Aの上面にガス検知層
7a、7bを形成したガスセンサを直径1国程度の微小
なステム10に実装して形成した複合ガスセンサの検知
部の斜視図である。ステム10の軸方向には6本のコネ
クタピン11が貫通しており、高温部対向電極8、低温
部対向電極9およびヒータ用電極パッド4は、それぞれ
銀ろう付けされたリード線12によってコネクタピン1
1に接続されている。
FIG. 3 is a perspective view of the detection section of a composite gas sensor formed by mounting the gas sensor in which the gas detection layers 7a and 7b are formed on the upper surface of the heater substrate A as described above on a minute stem 10 with a diameter of approximately 1 mm. . Six connector pins 11 pass through the stem 10 in the axial direction, and the high temperature section counter electrode 8, the low temperature section counter electrode 9, and the heater electrode pad 4 are connected to the connector pins by lead wires 12 soldered with silver. 1
Connected to 1.

このように本実施例に係るヒータ基板へを使用したガス
センサによれば、1枚のセラミックス基板1上に形成す
るヒータ2の配設密度が異なっているため、単位面積当
りの絶縁層3に対するヒータ2からの伝熱量が領域毎に
異なり、表面温度が異なる領域が1枚の基板内に形成さ
れる。そして各領域の温度において反応性が特異的に高
くなるガス検知層を配置することにより、異なった2種
類のガスを1枚の基板に配置した2個のガス検知層7a
、7bによって検出することが可能となり、構造が簡素
で小型であり、かつ軽量な複合センサを容易に形成する
ことができる。
As described above, according to the gas sensor using the heater substrate according to this embodiment, since the arrangement density of the heaters 2 formed on one ceramic substrate 1 is different, The amount of heat transferred from the substrate 2 differs from region to region, and regions having different surface temperatures are formed within one substrate. By arranging a gas detection layer whose reactivity is specifically high at the temperature of each region, two gas detection layers 7a in which two different types of gas are arranged on one substrate are formed.
, 7b, it is possible to easily form a composite sensor that has a simple structure, is small in size, and is lightweight.

以上の実施例では、ヒータの配設密度を変えることによ
って形成した、表面温度が異なる2つの絶縁層表面にそ
れぞれ同一種類の半導体膜および触媒層を形成した例で
示しているが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。例えば、ガス検知層7a、7bにそれぞれ
塗布する触媒種をW−Cu系とPt−Rh系とに塗り分
けたり、ヒータの配設密度をさらに3段階以上に変化さ
せることによって、ヒータ温度分布をさらに多様に変化
させたりして、検出対象ガスの反応性が最も高くなる条
件に合せることにより、他の種類のガスも同時に検出す
ることが可能になる。
In the above embodiments, the same type of semiconductor film and catalyst layer were formed on the surfaces of two insulating layers having different surface temperatures, which were formed by changing the arrangement density of heaters, but the present invention The present invention is not limited to these examples. For example, by differentiating the catalyst species applied to the gas detection layers 7a and 7b into W-Cu type and Pt-Rh type, or by further changing the arrangement density of the heaters into three or more levels, the heater temperature distribution can be adjusted. Furthermore, by making various changes to match the conditions that maximize the reactivity of the gas to be detected, it becomes possible to detect other types of gases at the same time.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り本発明に係るヒータ基板によれば、1枚のセ
ラミックス基板上に配設されるヒータの配設密度が異な
っているため、ヒータからの伝熱量がセラミックス基板
の各領域毎に異なり、表面温度が異なった領域が1枚の
基板内に形成される。
As described above, according to the heater substrate according to the present invention, since the arrangement density of the heaters arranged on one ceramic substrate is different, the amount of heat transferred from the heater is different for each region of the ceramic substrate. Regions with different surface temperatures are formed within one substrate.

そして各領域毎に検知特性が異ったガス検知層を配置す
ることにより、異なった種類のガスを1枚の基板に配置
した複数のガス検知層によって検出することが可能とな
り、構造が簡素で小型・軽量な複合センサを容易に形成
することができる。
By arranging gas detection layers with different detection characteristics for each region, it is possible to detect different types of gas with multiple gas detection layers arranged on one substrate, resulting in a simple structure. A compact and lightweight composite sensor can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、  (b)はそれぞれ本発明に係るヒー
タ基板の一実施例を示す平面図および断面図、第2図(
a)、  (b)はそれぞれ本発明に係るヒータ基板を
用いたガスセンサの平面図および断面図、第3図は本発
明に係るヒータ基板を使用した複合ガスセンサの実装例
を示す斜視図、第4図はヒータ等を印刷して多数のヒー
タ基板を同時に製造する場合のグリーンシートの平面図
である。 1・・・アルミナ基板(セラミックス基板)、2・・・
ヒータ、3・・・絶縁層、4・・・ヒータ用電源パッド
、5・・・スルーホール、6・・・スリットライン、7
a。 7b・・・ガス検知層、8・・・高温部対向電極、9・
・・低温部対向電極、10・・・ステム、11・・・コ
ネクタピン、12・・・リード線。 出願人代理人   波 多 野   久第1I!! 第2m
FIGS. 1(a) and 1(b) are a plan view and a sectional view showing an embodiment of the heater substrate according to the present invention, respectively, and FIG.
a) and (b) are respectively a plan view and a sectional view of a gas sensor using a heater substrate according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing an example of mounting a composite gas sensor using a heater substrate according to the present invention, and FIG. The figure is a plan view of a green sheet when a large number of heater substrates are simultaneously manufactured by printing heaters and the like. 1... Alumina substrate (ceramic substrate), 2...
Heater, 3... Insulating layer, 4... Power supply pad for heater, 5... Through hole, 6... Slit line, 7
a. 7b... Gas detection layer, 8... High temperature part counter electrode, 9...
...low-temperature part counter electrode, 10... stem, 11... connector pin, 12... lead wire. Applicant's agent Hisashi Hatano 1st I! ! 2nd m

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  セラミックス基板と、セラミックス基板の表面全体に
配設されたヒータと、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、上記ヒータの配設
密度を部分的に変化させたことを特徴とするヒータ基板
A heater substrate having a ceramic substrate, a heater arranged over the entire surface of the ceramic substrate, and an insulating layer formed over the heater, characterized in that the arrangement density of the heaters is partially changed. heater board.
JP28372390A 1990-10-22 1990-10-22 Heater substrate Pending JPH04160790A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893688A1 (en) * 1997-07-24 1999-01-27 Heraeus$Sensor-Nite International Heater layer with variable electric resistance and method for its production
JP2003228778A (en) * 2001-11-28 2003-08-15 Osaka Gas Co Ltd Gas detector and gas detection method for preventing oil fire

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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