JPH06242043A - 環境センサ - Google Patents

環境センサ

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JPH06242043A
JPH06242043A JP2940093A JP2940093A JPH06242043A JP H06242043 A JPH06242043 A JP H06242043A JP 2940093 A JP2940093 A JP 2940093A JP 2940093 A JP2940093 A JP 2940093A JP H06242043 A JPH06242043 A JP H06242043A
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sensor element
sensor
electrode
thin film
bonding
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Yoshiaki Okayama
義昭 岡山
Atsushi Koide
篤史 小出
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Nohmi Bosai Ltd
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Nohmi Bosai Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板2、基板2上に形成され且つ検知対象の
状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子3およびセン
サ素子3用の2つ以上の電極4からなるセンサチップ、
センサ素子3の出力を得るための出力端子5ならびに出
力端子5と電極4とを電気的に接続し且つ基板2を固定
するリード線6、を含む環境センサ1において、センサ
素子用の2つの電極4の形状がそれぞれ左右または前後
非対称である。 【効果】 製造する際に適切にリード線のボンディング
を行うことのできる環境センサが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、環境センサに関するも
のであり、さらに詳しくは本発明は、製造する際に適切
にリード線のボンディングを行うことのできる環境セン
サに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ガスやニオイ等の発生による周囲
環境の変化を検知できる環境センサが注目されている。
このような環境センサは、ガスやニオイ成分によりセン
サ素子の抵抗値が変化することを利用したものである。
環境センサの使用例の一つとしては、火災を早期に検出
するために、火災の際に煙以前に発生する焦げ臭を検知
するために用いることができる。
【0003】従来の環境センサ1は、図3に示すよう
に、例えば:主電気回路が搭載されるガラス基板等によ
る回路基板7と;この回路基板7上に間隔をあけて設け
られる複数の出力端子5と;前記複数の出力端子5とリ
ード線6によって固定される、例えばアルミナ基板2
と;前記アルミナ基板2上に構成されるセンサ素子3お
よび2つ以上のセンサ素子用電極4と(センサチッ
プ);前記センサ素子3のアルミナ基板2を通じた反対
面に設けられた印刷焼成されたヒータおよびヒータ用電
極(図示せず)と;から構成されている。ここで前記ア
ルミナ基板2は、回路基板7上の複数の出力端子5の頭
部と、センサ素子用電極4およびヒータ用電極とが、そ
れぞれ金線からなるリード線6の溶接(ボンディング)
により、回路基板7上に固定されている。なお、センサ
素子3にはSnO2やZnOのような酸化物半導体の薄
膜が使用されており、ヒータによって加熱される。
【0004】従来、リード線6は、金線をボンディング
することにより行われている。このボンディングには、
ボールボンディングが利用されている。ボールボンディ
ングは、図4に示すように、例えば直径約50μmの金
線6の先端をキャピラリー8を通してボールの形状と
し、200〜300℃の熱、圧力、超音波を適宜用いて
出力端子5の頭部とセンサ素子用電極4とをボンディン
グした後、金線6を放電によって切断する。このとき、
この放電による切断によって金線6の先端は再びボール
の形状となるものである。金線6の先端をボールの形状
にするためには、純度の高い金線を用いることが必要で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
素子3は、公知技術における蒸着あるいはスパッタリン
グ等により薄膜として形成されるが、SnO2やZnO
の酸化物半導体の薄膜は透明であるので、センサ素子用
電極4上のどの部分にセンサ素子が形成されたか見分け
がつかず、センサ素子3の薄膜で覆われていない部分の
電極4上に、ボンディングを適切に行えないという欠点
がある。本発明は上記のような従来の課題を解決し、製
造の際に適切にリード線のボンディングを行うことので
きる環境センサを提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。すなわち本発明は、基板、該基板上に形成され且つ
検知対象の状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子お
よび該センサ素子用の2つ以上の電極からなるセンサチ
ップ、該センサ素子の出力を得るための出力端子ならび
に該出力端子と該電極とを電気的に接続し且つ該基板を
固定するリード線、を含む環境センサにおいて、前記セ
ンサ用の2つの電極の形状がそれぞれ左右または前後非
対称であることを特徴とする、環境センサを提供するも
のである。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。図
1に本発明の環境センサの上面図を示す。図1に示され
るように、本発明の環境センサ1は、2つのセンサ素子
用電極4、4'の形状が左右または前後非対称であるの
で、センサ素子3が透明であってもこれがどこに形成さ
れたかすぐに判別することができる。例えば、図1
(a)に示されるように、一方のセンサ素子用電極4'
の幅を細くし、センサ素子3の薄膜は、細い電極4'を
左側にしたとき、矢印300のような下方に常に設ける
とあらかじめ決めておけば、後の工程でセンサ素子3を
損傷することなく、センサ素子3の薄膜で覆われていな
いセンサ素子用電極4、4'上の上方に確実にボンディ
ングを行うことができる。なお、左右または前後非対称
とするためのセンサ素子用電極4、4'の形状はとくに
制限されず、図1(b)に示されるように、一方の電極
4'に切欠き部10を設けてもよい。そしてこの切欠き
部10のある方にセンサ素子3の薄膜を設けるように決
めておけば、薄膜が見えなくても、切欠き部側に薄膜が
あると判別できる。なお、このように左右または前後非
対称とする電極の作成方法は色々あるが、その一例を説
明すると、例えばこのような電極形状がくり抜かれたマ
スク板をアルミナ基板上に設置して、その上から電極材
料である金の焼き付けを行えばよい。また、上記におい
ては透明な薄膜を判別するために、センサ素子用電極を
左右または前後非対称とする例について述べたが、基板
自体に適当な目印を付けても同様の目的が達成される。
【0008】また、センサ素子用電極4と出力端子5と
を接続し固定するリード線6は、従来技術に見られる大
きなループを作らず、ほぼ水平状とすることが好まし
い。なぜならば、上記のようなボールボンディングを用
いて製造された従来の環境センサは、センサ素子用電極
4上にボールの形状でボンディングされたすぐ上の部分
9が切断され易いという欠点を有する(図5参照)。こ
れは、キャピラリーの構造上、ボンディングをした際に
一度上方向に引張る必要があり、その後キャピラリーを
横方向に移動させるため、出力端子5とアルミナ基板2
との間の金線6のループが大きくなり、ボール部分のす
ぐ上部9に負担がかかり、衝撃等によりこの部分が切断
され易くなるためである。例えば、金線6の矢印100
で示される縦方向での破断荷重は約40gであるのに対
し、矢印200で示される横方向での破断荷重は、約2
0gにすぎない。図5に示されるように、アルミナ基板
は、端子に対して水平方向に固定されるので、金線6は
横方向(矢印200の方向)の強度が求められる。そこ
で、水平状のボンディングは、図6に示されるようなウ
ェッジボンディングを用いて容易に行うことができる。
ウェッジボンディングの具体的な方法は、とくに制限さ
れないが、例えば直径50μmのリード線を用い、温度
200℃、キャピラリーとして鉄を用いる方法が挙げら
れる。ウェッジボンディングで用いられるキャピラリー
の形状はボールボンディングのそれと異なる。つまりリ
ード線としての金線が上方向から供給されず、斜め方向
から引き出されるように構成される。ここで最初に出力
端子5の頭部にリード線6をボンディングする。そして
キャピラリーを横方向に移動させた後、センサ素子用電
極4にボンディングし、放電によりリード線6の切断を
行う。
【0009】このウェッジボンディングにより、リード
線6を上方向に引張る必要がなくなったため、図2に示
されるように、従来のボールボンディングにおいて見ら
れるリード線の大きいループがなくなり、例えばアルミ
ナ基板2と出力端子5とがほぼ水平状にボンディングさ
れるため、矢印200で示される横方向の衝撃等に対し
て強度が増加する。
【0010】さらに、ボールボンディングにおいては、
上述のように金線6を高純度にする必要があるが、高純
度の金線は、衝撃などで伸びたり、破断したりし易いと
いう欠点がある。しかしながら、ウェッジボンディング
においては、リード線6の先端をボール状にする必要が
ないため、高純度の金線を使用する必要がない。従っ
て、強度が増加したリード線を用いることができる。こ
のようなリード線6の例としては、成分比99.5〜8
2−0.5〜18%、好ましくは96−4%の金−ニッ
ケル合金や、成分比80.5〜35−19.5〜62−0
〜3%、好ましくは35−62−3%の金−銅−ニッケ
ル合金が挙げられる。このような合金線をリード線6と
して用いることにより、50μm径で、従来の金線では
破断荷重約40gであったのに対し、金−ニッケル合金
線で約120g、金−銅−ニッケル合金線で約100gと
良好になる。なお、ウェッジボンディングを行う場合の
センサ用電極4の厚さは、0.5μm以上あることが好ま
しい。0.5μm未満ではウェッジボンディングの際にセ
ンサ素子用電極4が壊れて十分な強度がでない恐れがあ
る。
【0011】
【発明の効果】本発明においては、2つのセンサ素子用
電極の形状を左右または前後非対称にしたので、センサ
素子の薄膜が見えなくても電極上のどこに形成されたか
容易に判別することができ、リード線のボンディングを
確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)および(b)ともに、センサ素子用電極
の形状を非対称にした本発明の環境センサを示す上面図
である。
【図2】本発明の環境センサの好適な例を示す側面図で
ある。
【図3】従来の環境センサの斜視図である。
【図4】ボールボンディングの工程を説明するための図
である。
【図5】従来の環境センサの側面図である。
【図6】ウェッジボンディングの工程を説明するための
図である。
【符号の説明】
1 環境センサ 2 基板 3 センサ素子 4,4' センサ素子用電極 5 出力端子 6 リード線 7 回路基板 10 切欠き部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板、該基板上に形成され且つ検知対象
    の状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子および該セ
    ンサ素子用の2つ以上の電極からなるセンサチップ、該
    センサ素子の出力を得るための出力端子ならびに該出力
    端子と該電極とを電気的に接続し且つ該基板を固定する
    リード線、を含む環境センサにおいて、前記センサ用の
    2つの電極の形状がそれぞれ左右または前後非対称であ
    ることを特徴とする、環境センサ。
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