JPH05157726A - Oxygen sensor - Google Patents

Oxygen sensor

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Publication number
JPH05157726A
JPH05157726A JP3322114A JP32211491A JPH05157726A JP H05157726 A JPH05157726 A JP H05157726A JP 3322114 A JP3322114 A JP 3322114A JP 32211491 A JP32211491 A JP 32211491A JP H05157726 A JPH05157726 A JP H05157726A
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JP
Japan
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solid electrolyte
electrolyte layer
electrode layers
oxygen sensor
sensor
Prior art date
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Application number
JP3322114A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Kajima
孝文 鹿嶋
Katsuaki Nakamura
克明 中村
Atsunari Ishibashi
功成 石橋
Yoshinori Kato
嘉則 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05157726A publication Critical patent/JPH05157726A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an oxygen sensor which can be manufactured by a simple production process and can achieve improved ion current characteristics. CONSTITUTION:An insulation coating 21 consisting of silicon oxide is formed on a surface of a flat silicon wafer 20, thus enabling the insulation coating 21 on the silicon wafer 20 to be flat and a stable critical current to be generated for a sensor element which consists of a solid electrolyte layer 22 and electrode layers 23 and 24 which are provided on the insulation coating 21. Also, a sensor element which consists of the solid electrolyte layer 22 and the electrode layers 23 and 24 is provided on one insulation coating 21 of the silicon wafer 20 and a pair of electrode layers 23 and 24 are provided only at one side of the solid electrolyte 22, thus enabling a manufacturing process to be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、限界電流特性が良好な
薄膜型の酸素センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film type oxygen sensor having good limiting current characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の酸素センサA〜Dとして図5〜
図8に示す構成のものが従来より知られている。これら
の酸素センサA〜Dの中で、酸素センサA〜Cは厚膜型
構造であり、酸素センサDは薄膜型構造である。なお、
以下の酸素センサA〜Dの説明において、構成を共通と
する箇所に同一符号を付してその説明を簡略化する。
2. Description of the Related Art FIG.
The structure shown in FIG. 8 is conventionally known. Among these oxygen sensors A to D, the oxygen sensors A to C have a thick film type structure, and the oxygen sensor D has a thin film type structure. In addition,
In the following description of the oxygen sensors A to D, the same reference numerals are given to the portions having the same configuration, and the description will be simplified.

【0003】まず、図5の酸素センサAについて説明す
ると、この酸素センサAは、イオン導電体であるZr−
8Y(ZrO2ー8mol%Y23)等の固体電解質層1
と、該固体電解質層1の両面に積層された所定電圧が印
加される一対の電極層2・3と、これら固体電解質層1
及び電極層2・3からなるセンサ素子4が接合され、該
センサ素子4との間に密閉空間5を形成するフォルステ
ライト等のセラミックス基板6と、センサ素子4とセラ
ミックス基板6との間に形成された密閉空間5を外部に
連通するための気体拡散孔7と、セラミックス基板6の
上面に設けられたセンサ加熱用ヒータ8とから構成され
たものであって、固体電解質層1内では、センサ加熱用
ヒータ8をONとした状態で、かつ電極層2・3に一定
のセンサ監視電圧を印加した状態にしておくと、酸素ポ
ンピング作用により酸素イオンをキャリアとするイオン
電流が流れるようになっている。そして、ここで生じる
酸素ポンピング作用は、気体拡散孔7によって制限さ
れ、センサ監視電圧を増加させてもイオン電流値が増加
しないで一定となる状態(プラトー状態)が得られ、こ
れによって該イオン電流に限界電流を生じさせるように
なっている。
First, the oxygen sensor A shown in FIG. 5 will be described. This oxygen sensor A is an ionic conductor Zr-.
Solid electrolyte layer 1 such as 8Y (ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 ).
And a pair of electrode layers 2 and 3 laminated on both surfaces of the solid electrolyte layer 1 to which a predetermined voltage is applied, and these solid electrolyte layer 1
And a ceramic substrate 6 such as forsterite, which is joined to the sensor element 4 formed of the electrode layers 2 and 3 and forms a closed space 5 with the sensor element 4, and between the sensor element 4 and the ceramic substrate 6. A gas diffusion hole 7 for communicating the enclosed space 5 with the outside and a heater 8 for heating a sensor provided on the upper surface of the ceramic substrate 6, and in the solid electrolyte layer 1, the sensor is provided. When the heater 8 for heating is turned on and a constant sensor monitoring voltage is applied to the electrode layers 2 and 3, an ionic current with oxygen ions as carriers is caused to flow by the oxygen pumping action. There is. The oxygen pumping action that occurs here is limited by the gas diffusion holes 7, and even if the sensor monitoring voltage is increased, the ion current value does not increase and remains constant (plateau state). It is designed to generate a limiting current.

【0004】なお、厚膜型構造の酸素センサA〜Cにお
いて、酸素センサA(図5参照)と、酸素センサB(図
6参照)と、酸素センサC(図7参照)との違いは気体
拡散孔が形成される位置にある。すなわち、酸素センサ
Aの気体拡散孔7はセラミックス基板6に形成されてい
るのに対して、酸素センサB・Cの気体拡散孔9はセン
サ素子4の側に形成されている。また、図7に示す酸素
センサCにおいて、符号10・11でそれぞれ示すもの
は、センサ素子4の上面に密閉空間を形成するためのセ
ラミックキャップ、封止材である。
In the thick film type oxygen sensors A to C, the difference between the oxygen sensor A (see FIG. 5), the oxygen sensor B (see FIG. 6), and the oxygen sensor C (see FIG. 7) is the gas. It is at the position where the diffusion holes are formed. That is, the gas diffusion holes 7 of the oxygen sensor A are formed in the ceramic substrate 6, while the gas diffusion holes 9 of the oxygen sensors B and C are formed on the sensor element 4 side. Further, in the oxygen sensor C shown in FIG. 7, reference numerals 10 and 11 respectively indicate a ceramic cap and a sealing material for forming a closed space on the upper surface of the sensor element 4.

【0005】次に、薄膜型構造の酸素センサDについて
説明すると、この酸素センサDは、フォルステライト等
のセラミックをポーラス状に形成したポーラスセラミッ
ク基板12上に、センサ素子13が積層されたものであ
り、このセンサ素子13は、イオン導電体であるZr−
8Y(ZrO2ー8mol%Y23)等の固体電解質層14
と、固体電解質層14の両面にそれぞれ積層されて該固
体電解質層14に対して所定電圧が印加される一対の電
極層15・16とから構成されている。そして、この固
体電解質層14内では、電極層15・16に一定のセン
サ監視電圧を印加した状態にしておくと、上記酸素セン
サA〜Cと同様に、酸素ポンピング作用により酸素イオ
ンをキャリアとするイオン電流が流れるようになってい
る。なお、前記ポーラスセラミック基板12のポーラス
な部分は、酸素センサにおいて従来より知られている気
体拡散孔の機能を果たすものである。
Next, the thin film type oxygen sensor D will be described. The oxygen sensor D is formed by laminating a sensor element 13 on a porous ceramic substrate 12 formed of a porous ceramic such as forsterite. Yes, this sensor element 13 is Zr- which is an ionic conductor.
Solid electrolyte layer 14 such as 8Y (ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 ).
And a pair of electrode layers 15 and 16 which are respectively laminated on both surfaces of the solid electrolyte layer 14 and to which a predetermined voltage is applied to the solid electrolyte layer 14. Then, in the solid electrolyte layer 14, when a constant sensor monitoring voltage is applied to the electrode layers 15 and 16, oxygen ions are used as carriers by the oxygen pumping action, like the oxygen sensors A to C. Ion current is flowing. The porous portion of the porous ceramic substrate 12 functions as a gas diffusion hole that is conventionally known in oxygen sensors.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記酸素セ
ンサA〜Cでは固体電解質層1の各面に電極層2・3が
それぞれ積層されており、また、上記酸素センサDでは
固体電解質層14の各面に電極層15・16がそれぞれ
積層されており、これによって片面のみの電極形成と比
較して生産のためのプロセスが増加し、大量生産には不
適当であるといった問題が生じていた。一方、固体電解
質層1の両面に電極層2・3が形成された酸素センサA
〜C、固体電解質層14の両面に電極層15・16が形
成された酸素センサDでは、これらのイオン電流特性は
各固体電解質層1/14の厚さに影響される。従って、
イオン電流特性を良好に維持するためには、固体電解質
層1/14の厚さを厳密に設定する必要があり、この点
においても、生産のためのプロセスが複雑となるという
問題があった。
By the way, in the oxygen sensors A to C, the electrode layers 2 and 3 are laminated on the respective surfaces of the solid electrolyte layer 1, and in the oxygen sensor D, the solid electrolyte layer 14 is formed. The electrode layers 15 and 16 are laminated on each surface, which increases the number of processes for production as compared with the case of forming electrodes on only one surface, which causes a problem that it is unsuitable for mass production. On the other hand, the oxygen sensor A in which the electrode layers 2 and 3 are formed on both surfaces of the solid electrolyte layer 1
~ C, in the oxygen sensor D in which the electrode layers 15 and 16 are formed on both surfaces of the solid electrolyte layer 14, these ion current characteristics are affected by the thickness of each solid electrolyte layer 1/14. Therefore,
In order to maintain good ionic current characteristics, it is necessary to strictly set the thickness of the solid electrolyte layer 1/14, which also causes a problem that the production process becomes complicated.

【0007】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、簡素な生産プロセスにより製造すること
ができ、かつ良好なイオン電流特性を得ることができる
酸素センサの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an oxygen sensor which can be manufactured by a simple production process and can obtain good ion current characteristics. ..

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、シリコンウエハの表面に形成されたシ
リコン酸化物からなる絶縁被膜と、この絶縁被膜上に積
層された固体電解質層と、この固体電解質層上に積層さ
れ、センサ監視電圧がそれぞれ印加される一対の電極層
と、これら電極層の全体を覆うように設けられて、外気
を一部透過させる気体拡散機能を有する気体拡散層とを
具備し、前記電極層を前記絶縁被膜上に一定の間隔をお
いて配置するようにしている。
In order to achieve the above object, in the present invention, an insulating coating made of silicon oxide formed on the surface of a silicon wafer, and a solid electrolyte layer laminated on the insulating coating. , A pair of electrode layers laminated on the solid electrolyte layer, to which sensor monitoring voltages are respectively applied, and a gas diffusion function that is provided so as to cover the entire electrode layers and has a gas diffusion function of partially penetrating the outside air. A layer, and the electrode layers are arranged on the insulating coating at regular intervals.

【0009】[0009]

【作用】この発明によれば、基板であるシリコンウエハ
の表面に、シリコンの酸化物からなる絶縁被膜を形成し
たので、該絶縁被膜を容易に形成することができ、ま
た、該絶縁被膜は極めてフラットなシリコンウエハ上に
形成されることから、該シリコンウエハ上に形成された
絶縁被膜の上面もフラットとなり、これによって該絶縁
被膜に設けられた、固体電解質層と電極層とからなるセ
ンサ素子に対して安定した状態で限界電流を生じさせる
ことができる。一方、固体電解質層、電極層は、シリコ
ンウエハの一方の絶縁被膜に設けられ、かつ固体電解質
の一方の側にのみ一対の電極層を設ければ足りるので、
従来の酸素センサと比較して生産プロセスが簡略化され
る。一方、この酸素センサでは、イオン電流特性が例え
ば固体電解質層上に配置された電極の間隔、気体拡散層
のポーラス度等に依存しているので、従来の酸素センサ
のように、固体電解質層の厚さを厳密に設定する面倒な
作業を省略することができる。
According to the present invention, since the insulating coating made of silicon oxide is formed on the surface of the silicon wafer which is the substrate, the insulating coating can be easily formed, and the insulating coating is extremely Since it is formed on a flat silicon wafer, the upper surface of the insulating coating formed on the silicon wafer also becomes flat, whereby a sensor element composed of a solid electrolyte layer and an electrode layer is formed on the insulating coating. On the other hand, the limiting current can be generated in a stable state. On the other hand, the solid electrolyte layer and the electrode layer are provided on one of the insulating coatings of the silicon wafer, and since it is sufficient to provide the pair of electrode layers only on one side of the solid electrolyte,
The production process is simplified compared to conventional oxygen sensors. On the other hand, in this oxygen sensor, the ionic current characteristics depend on, for example, the distance between the electrodes arranged on the solid electrolyte layer, the degree of porosity of the gas diffusion layer, etc. The troublesome work of setting the thickness strictly can be omitted.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1及び図2に
基づいて説明する。図1に示す酸素センサEは、基板と
して用いたシリコンウエハ20のラッピング面に設けら
れたシリコン酸化物(SiO2)からなる絶縁被膜21
と、この絶縁被膜21の一方側に積層されたZr−8Y
(ZrO2ー8mol%Y23)等の固体電解質層22と、
この固体電解質層22上に積層されて、センサ監視電圧
がそれぞれ印加される白金からなる電極層23・24
と、これら電極層23・24の全体を覆うように設けら
れて、外気の一部を透過させる気体拡散機能を有する気
体拡散層25とから構成されたものであって、前記電極
層23・24は、絶縁被膜21上に一定の間隔をおいて
配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The oxygen sensor E shown in FIG. 1 has an insulating film 21 made of silicon oxide (SiO2) provided on the lapping surface of a silicon wafer 20 used as a substrate.
And Zr-8Y laminated on one side of the insulating coating 21.
And (ZrO 2 over 8mol% Y 2 O 3) or the like of the solid electrolyte layer 22,
Electrode layers 23 and 24 made of platinum, which are laminated on the solid electrolyte layer 22 and to which sensor monitoring voltages are applied, respectively.
And a gas diffusion layer 25 that is provided so as to cover the entire electrode layers 23 and 24 and has a gas diffusion function that allows a part of outside air to pass therethrough. Are arranged on the insulating coating 21 at regular intervals.

【0011】また、固体電解質層22及び電極層23・
24は共にスクリーン印刷にて塗布され、また、電極層
23・24の全体を覆う気体拡散層25は結晶化ガラス
とステアタイトとの粉末を3:2の重量比で混合したも
のが塗布されている。そして、このようにシリコンウエ
ハ20上の絶縁被膜21に塗布された固体電解質層2
2、電極層23・24、気体拡散層25は最終的に焼成
され、これにより酸素センサEが製造されるようになっ
ている。
Further, the solid electrolyte layer 22 and the electrode layer 23.
24 is applied by screen printing, and the gas diffusion layer 25 covering the entire electrode layers 23 and 24 is applied by mixing powder of crystallized glass and steatite in a weight ratio of 3: 2. There is. Then, the solid electrolyte layer 2 applied to the insulating coating 21 on the silicon wafer 20 in this way
2, the electrode layers 23 and 24, and the gas diffusion layer 25 are finally fired so that the oxygen sensor E is manufactured.

【0012】そして、以上のように構成された酸素セン
サEでは、図2に示すように、電極層23・24に一定
のセンサ監視電圧を印加すると、固体電解質層22に、
酸素ポンピング作用により酸素イオンをキャリアとする
イオン電流が流れるとともに、この酸素ポンピング作用
が、気体拡散層25によって制限され、センサ監視電圧
を増加させてもイオン電流値が増加しないで一定となる
状態(プラトー状態)が良好に得られた。具体的には、
450℃の大気中で、電極層23・24に印加するセン
サ監視電圧を0[V]から2.0[V]付近まで徐々に
連続的に上昇させると、0.7〜1.3[V]の範囲にお
いて、センサ監視電圧を増加させてもイオン電流値が増
加しない限界電流(限界電流値は60μA)が生じるこ
とが確認された。
In the oxygen sensor E constructed as described above, when a constant sensor monitoring voltage is applied to the electrode layers 23 and 24, as shown in FIG.
The oxygen pumping action causes an ion current with oxygen ions as carriers to flow, and the oxygen pumping action is limited by the gas diffusion layer 25, and the ion current value does not increase and becomes constant even if the sensor monitoring voltage is increased ( A plateau state) was satisfactorily obtained. In particular,
When the sensor monitoring voltage applied to the electrode layers 23 and 24 is gradually and continuously increased from 0 [V] to around 2.0 [V] in the atmosphere of 450 ° C., 0.7 to 1.3 [V ], It was confirmed that a limit current (a limit current value of 60 μA) is generated in which the ion current value does not increase even if the sensor monitoring voltage is increased.

【0013】次に、本発明の第2実施例を図3及び図4
を参照して説明する。図3に示す酸素センサFが図1に
示す酸素センサEと異なる点はその製造方法である。す
なわち、シリコンウエハ20の絶縁被膜21上に積層さ
れた固体電解質層30、電極層31・32、気体拡散層
33は全てスパッタリングにより形成されている。そし
て、この場合、固体電解質層30の形成に際してはター
ゲット材としてZr−8Y(ZrO2ー8mol%Y23
を用い、電極層31・32の形成に際してはターゲット
材として白金を用い、気体拡散層33の形成に際しては
ターゲット材としてステアタイトを用いた。一方、固体
電解質層30上の電極層31・32はスパッタリングに
より一体に形成させるようにしたが、この後、これら電
極層31・32を分離するためにエッチング処理を行な
うようにした。そして、このときエッチングにより電極
層31と電極層32との間隔が10μA程度となるよう
に調整するようにした。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be described. The oxygen sensor F shown in FIG. 3 is different from the oxygen sensor E shown in FIG. 1 in the manufacturing method. That is, the solid electrolyte layer 30, the electrode layers 31, 32, and the gas diffusion layer 33, which are laminated on the insulating coating film 21 of the silicon wafer 20, are all formed by sputtering. In this case, Zr-8Y (ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 ) is used as a target material when forming the solid electrolyte layer 30.
Platinum was used as the target material when forming the electrode layers 31 and 32, and steatite was used as the target material when forming the gas diffusion layer 33. On the other hand, the electrode layers 31 and 32 on the solid electrolyte layer 30 were integrally formed by sputtering. After that, an etching process was performed to separate the electrode layers 31 and 32. Then, at this time, the distance between the electrode layer 31 and the electrode layer 32 was adjusted by etching so as to be about 10 μA.

【0014】そして、以上のように構成された酸素セン
サFでは、図4に示すように、電極層31・32に一定
のセンサ監視電圧を印加すると、固体電解質層30に、
酸素ポンピング作用により酸素イオンをキャリアとする
イオン電流が流れるとともに、この酸素ポンピング作用
が、気体拡散層33によって制限され、センサ監視電圧
を増加させてもイオン電流値が増加しないで一定となる
状態(プラトー状態)が良好に得られた。具体的には、
350℃の大気中で、電極層31・32に印加するセン
サ監視電圧を0[V]から2.0[V]付近まで徐々に
連続的に上昇させると、0.7〜1.3[V]の範囲にお
いて、センサ監視電圧を増加させてもイオン電流値が増
加しない限界電流(限界電流値は20μA)が生じるこ
とが確認された。
In the oxygen sensor F constructed as described above, when a constant sensor monitoring voltage is applied to the electrode layers 31 and 32, as shown in FIG.
The oxygen pumping action causes an ion current with oxygen ions as carriers to flow, and the oxygen pumping action is limited by the gas diffusion layer 33, and the ion current value does not increase and becomes constant even if the sensor monitoring voltage is increased ( A plateau state) was satisfactorily obtained. In particular,
When the sensor monitoring voltage applied to the electrode layers 31 and 32 is gradually and continuously increased from 0 [V] to around 2.0 [V] in the atmosphere of 350 ° C., 0.7 to 1.3 [V ], It was confirmed that a limit current (the limit current value is 20 μA) is generated in which the ion current value does not increase even if the sensor monitoring voltage is increased.

【0015】以上説明した酸素センサE/Fでは、基板
であるシリコンウエハ20の表面に、シリコンの酸化物
からなる絶縁被膜21を形成したので、該絶縁被膜21
を容易に形成することができ、また、該絶縁被膜21は
極めてフラットなシリコンウエハ20の表面に形成され
ることから、該シリコンウエハ20上に形成された絶縁
被膜21もフラットとなり、これによって該絶縁被膜2
1上に設けられた、固体電解質層22と電極層23・2
4とからなるセンサ素子E(図1参照)、固体電解質層
30と電極層31・32とからなるセンサ素子F(図2
参照)に対して安定した限界電流を生じさせることがで
きる。一方、固体電解質層22と電極層23・24とか
らなるセンサ素子E(図1参照)、固体電解質層30と
電極層31・32とからなるセンサ素子F(図2参照)
は、シリコンウエハ20の一方の絶縁被膜21に設けら
れ、かつ固体電解質22/30の一方の側にのみ一対の
電極層23・24/31・32を設ければ足りるので、
従来の酸素センサA〜Dと比較して生産プロセスが簡略
化され、その結果、工業的な生産が容易となって、コス
トダウンが可能等の効果を奏するものである。
In the oxygen sensor E / F described above, the insulating coating 21 made of silicon oxide is formed on the surface of the silicon wafer 20 which is the substrate.
The insulating coating 21 is formed on the surface of the silicon wafer 20 that is extremely flat, so that the insulating coating 21 formed on the silicon wafer 20 is also flat. Insulation film 2
1. Solid electrolyte layer 22 and electrode layer 23.2 provided on 1
4 and a sensor element F (see FIG. 1) including the solid electrolyte layer 30 and the electrode layers 31 and 32.
A stable limiting current can be generated. On the other hand, a sensor element E including the solid electrolyte layer 22 and the electrode layers 23 and 24 (see FIG. 1) and a sensor element F including the solid electrolyte layer 30 and the electrode layers 31 and 32 (see FIG. 2).
Is provided on one of the insulating coatings 21 of the silicon wafer 20 and the pair of electrode layers 23/24/31/32 is provided only on one side of the solid electrolyte 22/30.
The production process is simplified as compared with the conventional oxygen sensors A to D, and as a result, the industrial production is facilitated and the cost can be reduced.

【0016】一方、酸素センサE及びFでは、イオン電
流特性が例えば固体電解質層22/30上に配置された
電極層23と24との間隔、電極層31と32との間
隔、気体拡散層25/33のポーラス度等に依存してい
るので、従来の酸素センサA〜Dのように、固体電解質
層1/14の厚さを厳密に設定する面倒な作業を省略す
ることができ、この点においても生産プロセスの効率化
を図り、コストダウンを図ることができる効果が得られ
る。
On the other hand, in the oxygen sensors E and F, the ionic current characteristics are, for example, the distance between the electrode layers 23 and 24 arranged on the solid electrolyte layer 22/30, the distance between the electrode layers 31 and 32, and the gas diffusion layer 25. Since it depends on the porosity of / 33, etc., it is possible to omit the troublesome work of setting the thickness of the solid electrolyte layer 1/14 exactly like the conventional oxygen sensors A to D. Also in this, the effect that the production process can be made efficient and the cost can be reduced can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に示
す酸素センサによれば、基板であるシリコンウエハの表
面に、シリコンの酸化物からなる絶縁被膜を形成したの
で、該絶縁被膜を容易に形成することができ、また、該
絶縁被膜は極めてフラットなシリコンウエハ上に形成さ
れることから、該シリコンウエハ上に形成された絶縁被
膜の上面もフラットとなり、これによって該絶縁被膜に
設けられた、固体電解質層と電極層とからなるセンサ素
子に対して安定した状態で限界電流を生じさせることが
できる。
As described in detail above, according to the oxygen sensor of the present invention, since the insulating coating made of silicon oxide is formed on the surface of the silicon wafer which is the substrate, the insulating coating can be easily formed. In addition, since the insulating coating is formed on a silicon wafer that is extremely flat, the upper surface of the insulating coating formed on the silicon wafer is also flat, thereby providing the insulating coating. Further, the limiting current can be generated in a stable state for the sensor element including the solid electrolyte layer and the electrode layer.

【0018】一方、固体電解質層、電極層は、シリコン
ウエハの一方の絶縁被膜に設けられ、かつ固体電解質の
一方の側にのみ一対の電極層を設ければ足りるので、従
来の酸素センサと比較して生産プロセスが簡略化され、
その結果、工業的な生産が容易となって、コストダウン
が可能等の効果を奏するものである。一方、この酸素セ
ンサでは、イオン電流特性が例えば固体電解質層上に配
置された電極の間隔、気体拡散層のポーラス度等に依存
しているので、従来の酸素センサのように、固体電解質
層の厚さを厳密に設定する面倒な作業を省略することが
でき、この点においても生産プロセスの効率化を図り、
コストダウンを図ることができる効果が得られる。
On the other hand, the solid electrolyte layer and the electrode layer are provided on one of the insulating coatings of the silicon wafer, and it is sufficient to provide the pair of electrode layers only on one side of the solid electrolyte. To simplify the production process,
As a result, industrial production is facilitated and cost reduction is possible. On the other hand, in this oxygen sensor, the ionic current characteristics depend on, for example, the distance between the electrodes arranged on the solid electrolyte layer, the degree of porosity of the gas diffusion layer, etc. It is possible to omit the troublesome work of setting the thickness strictly, and also in this respect, we aim to improve the efficiency of the production process,
The effect that the cost can be reduced can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施例を示す酸素センサEの正
断面図。
FIG. 1 is a front sectional view of an oxygen sensor E showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す酸素センサEの限界電流特性を示
すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing a limiting current characteristic of the oxygen sensor E shown in FIG.

【図3】 本発明の第2実施例を示す酸素センサFの正
断面図。
FIG. 3 is a front sectional view of an oxygen sensor F showing a second embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示す酸素センサFの限界電流特性を示
すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing limiting current characteristics of the oxygen sensor F shown in FIG.

【図5】 従来の酸素センサAを示す正断面図。FIG. 5 is a front sectional view showing a conventional oxygen sensor A.

【図6】 従来の酸素センサBを示す正断面図。FIG. 6 is a front sectional view showing a conventional oxygen sensor B.

【図7】 従来の酸素センサCを示す正断面図。FIG. 7 is a front cross-sectional view showing a conventional oxygen sensor C.

【図8】 従来の酸素センサDを示す正断面図。FIG. 8 is a front sectional view showing a conventional oxygen sensor D.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E……酸素センサ、F……酸素センサ、20……シリコ
ンウエハ、21……絶縁被膜、22……固体電解質層、
23・24……電極層、25……気体拡散層、30……
固体電解質層、31・32……電極層、33……気体拡
散層。
E ... Oxygen sensor, F ... Oxygen sensor, 20 ... Silicon wafer, 21 ... Insulating film, 22 ... Solid electrolyte layer,
23/24 electrode layer, 25 gas diffusion layer, 30
Solid electrolyte layer, 31/32 ... Electrode layer, 33 ... Gas diffusion layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 嘉則 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshinori Kato 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Electric Wire Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコンウエハの表面に形成されたシリ
コン酸化物からなる絶縁被膜と、 この絶縁被膜上に積層された固体電解質層と、 この固体電解質層上に積層され、センサ監視電圧がそれ
ぞれ印加される一対の電極層と、 これら電極層の全体を覆うように設けられて、外気を一
部透過させる気体拡散機能を有する気体拡散層とから構
成されてなり、 前記電極層は、前記絶縁被膜上に一定の間隔をおいて配
置されていることを特徴とする酸素センサ。
1. A silicon oxide insulating coating formed on the surface of a silicon wafer, a solid electrolyte layer laminated on the insulating coating, and a solid electrolyte layer laminated on the solid electrolyte layer, to which sensor monitoring voltages are applied respectively. A pair of electrode layers, and a gas diffusion layer having a gas diffusion function that is provided so as to cover all of the electrode layers and has a gas diffusion function that partially transmits the outside air. An oxygen sensor characterized in that it is arranged at a constant interval on the top.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136329A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 ローム株式会社 Limiting current gas sensor, method for producing limiting current gas sensor, and sensor network system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136329A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 ローム株式会社 Limiting current gas sensor, method for producing limiting current gas sensor, and sensor network system
JP2014196995A (en) * 2013-03-08 2014-10-16 ローム株式会社 Limiting current type gas sensor, method for manufacturing limiting current type gas sensor and sensor network system

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