JPH0517557U - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス検出部の温度分布を抑制すると共に、ヒ
ータ兼用電極での電圧降下による出力への影響を解消す
る。 【構成】 電極とヒータ兼用電極とを対向して設けると
共に、両者の対向部の端部にヒータ兼用電極の発熱部を
設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の利用分野】

この発明は、金属酸化物半導体や固体電解質等を用いたガスセンサの構造に関 する。

【０００２】

【従来技術】

耐熱絶縁基板上に、ヒータ兼用電極と電極とガス検出膜とを設けたガスセンサ は周知である。このようなガスセンサの例を図６に示す。図において、２はＳｉ Ｏ₂膜等の耐熱絶縁基板で下部をアンダーカットエッチングし、空洞上に方持ち 梁として張り出している。４はヒータ兼用電極、６は電極、８は酸化第２錫膜等 のガス検出膜である。しかしながらガス検出膜８の図での左側では、温度が低い 。そしてこの低温の部分での特性は他の部分の特性と異なり、この部分にも電極 ６を折り返して配置したので、温度の低い部分の特性が表れてしまう。このよう なことはメタン等の高温での検出に適したガスを検出する場合に、不利になる。

【０００３】

【考案の課題】

この考案の課題は、ガス検出膜での低温部の特性が表れるのを防止することに ある。

【０００４】

【考案の構成】

この考案は、耐熱絶縁基板上に、ヒータ兼用電極の発熱パターンと電極パター ンとを対向して設けると共に、この対向部をガス検出膜で被覆したガスセンサに おいて、対向部の端部付近にもヒータ兼用電極の発熱部の一部を設けたことを特 徴とする。

【０００５】

【考案の作用】

この考案では、ヒータ兼用電極の発熱パターンと電極パターンを対向させると 共に、対向部の端部付近にヒータ兼用電極の発熱パターンの一部を設ける。この ようにして対向部の端部の温度低下を防止し、ガス検出特性を向上させる。

【０００６】

【実施例】

図１，図２に実施例を示す。図において、２はＳｉＯ₂膜等の耐熱絶縁基板で 、例えばＳｉ基板を熱酸化した後、基板のＳｉをアンダーカットエッチングして 設ける。基板の熱酸化に変えてスパッタリング等で、ＳｉＯ₂膜２を形成しても 良い。４はヒータ兼用電極、６は電極で、いずれも例えばＰｔやＰｔ−Ｗ、Ｐｔ −Ｉｒ等を用い、形状精度を得るため同じパターンで同じ材料を用い同時に形成 する。Ｐｔはウェットエッチングが難しいので、フォトレジストを塗布現像して ヒータ兼用電極４や電極６のパターンを設け、このパターンに無電界メッキで、 ヒータ兼用電極４や電極６を形成する。無電界メッキに変え、全面にＰｔ膜を形 成した後フォトレジストでマスクし、ドライエッチングしても良い。またＰｔ系 の材料をヒータ兼用電極４や電極６に用いるのは、材料に高抵抗な貴金属を用い るためである。ヒータ兼用電極４や電極６の形状は、例えば１０μｍルールとし 、ヒータ兼用電極４や電極６の線幅は対向部で１０μｍ、ヒータ兼用電極４と電 極６の間隔も１０μｍである。図１では、ヒータ兼用電極４や電極６は折り返し て対向している。この部分がヒータ兼用電極４と電極６の対向部１０である。８ は酸化第２錫等のガス検出膜で、酸化第２錫に変えて酸化インジウムや酸化タン グステン等の金属酸化物半導体や、アンチモン酸やβ・アルミナ等の固体電解質 等を用いても良い。図１では、基板のＳｉＯ₂膜２を片持ち梁としたので、温度 の低い対向部１０の端部は図の左側に表れる。この部分に、ヒータ兼用電極４の 発熱パターン１２を設ける。

【０００７】 図２に、ＳｉＯ₂膜基板２の配置を示す。図において、１４はＳｉ基板、１６ は空洞部で、ＳｉＯ₂膜基板２は空洞１６上に図の左側で支持された片持ち梁と して保持されている。

【０００８】 発熱パターン１２はガス検出膜８の外に設けたが、図３に示すようにガス検出 膜８の内部に設けても良い。この場合には、発熱パターン１２の付近でもガス検 出膜８が存在する。しかしこの付近では電極６とヒータ兼用電極４との間隔が大 きく、発熱パターン１２は対向部１０の外にある。対向部１０の外では、ガスセ ンサの出力への寄与は小さく、発熱パターン１２の付近でのガス検出膜８の影響 は無視し得る。

【０００９】 図４に、アンダーカットエッチングを行わない、通常のアルミナ基板３を用い た変形例を示す。５，５はヒータ兼用電極である。この場合には対向部１０の両 側の端部で温度が低くなるので、発熱パターン１２を対向部１０の外の両側に設 ける。

【００１０】 図５に、図１〜図４のガスセンサに適した回路例を示す。図において、２０は 電源でＶDDは電源出力、２２は負荷抵抗、Ｖｏｕｔはガスセンサの出力、２４は トランジスタ等のスイッチ、２６はスイッチ２４の制御と出力Ｖｏｕｔの信号処 理用のマイクロコンピュータ等の信号処理回路である。

【００１１】 図１のガスセンサを例に、実施例の作用を説明する。ヒータ兼用電極４からの 熱は、ＳｉＯ₂膜基板２の左側へと逃げ、基板２には温度分布が生じる。そこで 発熱パターン１２を設けることにより、対向部１０の左側の端部が低温になるこ とを防止する。ガス検出膜８に低温部が生じると、低温部はエタノール等の雑ガ スへの感度が高く、ガスセンサの特性を低下させる。そこで低温部の発生を防止 し、特性の低下を防止する。

【００１２】 図１のガスセンサでは、ヒータ兼用電極４を用いる。ヒータ兼用電極４の一端 には検出電源ＶDDが加わっているが、他端はアースされている。このためヒータ 兼用電極４の電位は場所により異なり、ガスセンサの特性にも複雑な影響を与え る。例えば図５の回路において、ヒータ兼用電極４の電位の高い部分では、ヒー タ兼用電極４から電極６へガス検出膜８中を電流が流れるが、電位の低い部分で は逆に電極６からヒータ兼用電極４へ電流が流れる。空気中でガス検出膜８の抵 抗値が高い状態では電極６の電位は低く、ヒータ兼用電極４の方が電極６よりも 電位の高い部分が多いが、可燃性ガス中でガス検出膜８の抵抗値が減少すると電 極６の電位が増し、ヒータ兼用電極４の方が電極６よりも電位の低い部分が増加 する。これらのためガス検出膜８のセンサ特性への寄与への位置による割合が、 ガス中と空気中とで異なる。

【００１３】 そこで図５の回路を用いる。この回路では、ヒータ兼用電極４を発熱させる時 は、スイッチ２４を信号処理回路２６からの指令で閉じる。一方出力Ｖｏｕｔを 取り出す際にはスイッチ２４を開き、ヒータ兼用電極４へのヒータ電流を０にす る。するとヒータ兼用電極４は等電位となり、ヒータ兼用電極４の中での電位分 布が解消する。この結果、ヒータ兼用電極４を用いることに伴う複雑さは解消す る。

【００１４】

【考案の効果】

この考案では、ヒータ兼用電極と電極との対向部の端部が低温となり、この部 分のガス検出膜の特性でガスセンサの特性が低下することを防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の要部平面図

【図２】 実施例の要部断面図

【図３】 変形例の要部平面図

【図４】 他の変形例の要部平面図

【図５】 実施例の回路図

【図６】 従来例の要部平面図

【符号の説明】

２ ＳｉＯ₂膜の耐熱絶縁基板 ４ ヒータ兼用電極 ６ 電極 ８ ガス検出膜 １０ 対向部 １２ 発熱パターン ２４ スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱絶縁基板上に、ヒータ兼用電極の発
   熱パターンと電極パターンとを対向して設けると共に、
   この対向部をガス検出膜で被覆したガスセンサにおい
   て、 対向部の端部付近にもヒータ兼用電極の発熱部の一部を
   設けたことを特徴とする、ガスセンサ。