JPH0688799A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH0688799A JPH0688799A JP3262972A JP26297291A JPH0688799A JP H0688799 A JPH0688799 A JP H0688799A JP 3262972 A JP3262972 A JP 3262972A JP 26297291 A JP26297291 A JP 26297291A JP H0688799 A JPH0688799 A JP H0688799A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に空中に張り出して設けられた両持ち
もしくは片持ち梁の上に設けられた検知装置における発
熱部を温度上昇させた際に、両持ち（エアブリッジ形
状）もしくは片持ち（カンチレバー形状）梁に働く負荷
を軽減するガスセンサの提供。 【構成】 基板、その基板上に空中に張り出して設けら
れた電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し
部上に設けられたガス感知層を有するガスセンサにおい
て、前記張り出し部が上方向にわん曲していることを特
徴とするガスセンサ。
もしくは片持ち梁の上に設けられた検知装置における発
熱部を温度上昇させた際に、両持ち（エアブリッジ形
状）もしくは片持ち（カンチレバー形状）梁に働く負荷
を軽減するガスセンサの提供。 【構成】 基板、その基板上に空中に張り出して設けら
れた電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し
部上に設けられたガス感知層を有するガスセンサにおい
て、前記張り出し部が上方向にわん曲していることを特
徴とするガスセンサ。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、雰囲気中にガスが存在すること
を検知するためのガスセンサとそれに使用するガスセン
サ用ヒーターに関する。
を検知するためのガスセンサとそれに使用するガスセン
サ用ヒーターに関する。
【０００２】
【従来技術】図１、図２に示す従来例のガスセンサ用電
熱器では、発熱部２０が空中に支持されることによっ
て、空気の微少な熱伝導により基板との熱絶縁を行い、
基板への熱拡散を最小にすることを特徴としている。従
って発熱部２０は壁面１３への接触を防止するように加
工されている。そのために図２の断面図に示す発熱部２
０は、そり曲がりや、たるみのない平面構造になってい
る。しかし、発熱部２０は２００〜６００℃で動作させ
る都合上高温度で軟化するため、特に中央付近はたるみ
が発生し熱膨張により伸びて曲がり、壁面底部に接触し
たり亀裂や割れが発生する欠点がある。また、高温動作
時に膜にストレスが働き各層間での付着力低下を起こし
膜ハガレを発生させることにもなる。また、図３から明
らかなように発熱部が熱膨張した時の逃げの余地がない
ため発熱部を支えている支持部１６に、ずれのストレス
が集中し張り出し部の根元に亀裂が発生する欠点があ
る。
熱器では、発熱部２０が空中に支持されることによっ
て、空気の微少な熱伝導により基板との熱絶縁を行い、
基板への熱拡散を最小にすることを特徴としている。従
って発熱部２０は壁面１３への接触を防止するように加
工されている。そのために図２の断面図に示す発熱部２
０は、そり曲がりや、たるみのない平面構造になってい
る。しかし、発熱部２０は２００〜６００℃で動作させ
る都合上高温度で軟化するため、特に中央付近はたるみ
が発生し熱膨張により伸びて曲がり、壁面底部に接触し
たり亀裂や割れが発生する欠点がある。また、高温動作
時に膜にストレスが働き各層間での付着力低下を起こし
膜ハガレを発生させることにもなる。また、図３から明
らかなように発熱部が熱膨張した時の逃げの余地がない
ため発熱部を支えている支持部１６に、ずれのストレス
が集中し張り出し部の根元に亀裂が発生する欠点があ
る。
【０００３】
【目的】本発明は、図１〜３で示される基板上に空中に
張り出して設けられた両持ちもしくは片持ち梁の上に設
けられた検知装置における発熱部２０を温度上昇させた
際に、両持ち（エアブリッジ形状）もしくは片持ち（カ
ンチレバー形状）梁に働く負荷を軽減しようとすること
を目的とする。
張り出して設けられた両持ちもしくは片持ち梁の上に設
けられた検知装置における発熱部２０を温度上昇させた
際に、両持ち（エアブリッジ形状）もしくは片持ち（カ
ンチレバー形状）梁に働く負荷を軽減しようとすること
を目的とする。
【０００４】
【構成】本発明は、基板、その基板上に空中に張り出し
て設けられた電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記
張り出し部上に設けられたガス感知層を有するガスセン
サにおいて、前記張り出し部が上方向にわん曲している
ことを特徴とするガスセンサに関する。前記ガスセンサ
は、前記ガス感知層が、金属酸化物半導体よりなるガス
検知材料であるときは、ガスの存否、ガスの種類を検知
するセンサとして機能する。また、前記ガス感知層が、
発熱素子と受熱素子よりなるガス流量検出部材であると
きは、ガスの流量センサとして機能する。
て設けられた電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記
張り出し部上に設けられたガス感知層を有するガスセン
サにおいて、前記張り出し部が上方向にわん曲している
ことを特徴とするガスセンサに関する。前記ガスセンサ
は、前記ガス感知層が、金属酸化物半導体よりなるガス
検知材料であるときは、ガスの存否、ガスの種類を検知
するセンサとして機能する。また、前記ガス感知層が、
発熱素子と受熱素子よりなるガス流量検出部材であると
きは、ガスの流量センサとして機能する。
【０００５】本発明は、張り出し部が上方向にわん曲し
ているので、張り出し部が真直ぐな構造体に比較してス
トレスのかかり具合が異なり、ストレスにより生ずる悪
影響を回避することができる。図４においては水平方向
の熱膨張によるずれを上下に逃がし、膜はがれを防ぐた
めに架橋部をわん曲させる例を示す。この場合、面方向
の熱膨張によるずれは上下に変位するだけであって、支
持部へ負荷が増さない。また、高温度で材料が軟化して
いてもアーチ型構造に支えられているためたるみにく
く、図５に示すように垂直方向の力が水平方向に分散さ
れるので荷重負荷が軽減される。図８から図１１に示す
ガスセンサの例においてはさらに張り出し部上にセンサ
材料を積層させると荷重負荷が増すので、電熱器にセン
サを併設した場合においては、そり曲がりを有すること
によりなお一層効果が大きい。なお、張り出し部の曲が
り角度が水平に対して６０度以下の角度を維持する場合
が特に好ましい（三角形の型）。又、図６のように支持
部側の層を厚く、例えばｔ′の厚みは従来例と比較し高
々３０％増しとするとよい。又、張り出し寸法ｄ′は全
長ｄの高々３０％位が良い。図６まではエアブリッジ形
状について述べたがカンチレバーについても同様で図７
に示す。発熱部２０は支持部１６から先端付近に沿って
そり曲がりを持たせる。
ているので、張り出し部が真直ぐな構造体に比較してス
トレスのかかり具合が異なり、ストレスにより生ずる悪
影響を回避することができる。図４においては水平方向
の熱膨張によるずれを上下に逃がし、膜はがれを防ぐた
めに架橋部をわん曲させる例を示す。この場合、面方向
の熱膨張によるずれは上下に変位するだけであって、支
持部へ負荷が増さない。また、高温度で材料が軟化して
いてもアーチ型構造に支えられているためたるみにく
く、図５に示すように垂直方向の力が水平方向に分散さ
れるので荷重負荷が軽減される。図８から図１１に示す
ガスセンサの例においてはさらに張り出し部上にセンサ
材料を積層させると荷重負荷が増すので、電熱器にセン
サを併設した場合においては、そり曲がりを有すること
によりなお一層効果が大きい。なお、張り出し部の曲が
り角度が水平に対して６０度以下の角度を維持する場合
が特に好ましい（三角形の型）。又、図６のように支持
部側の層を厚く、例えばｔ′の厚みは従来例と比較し高
々３０％増しとするとよい。又、張り出し寸法ｄ′は全
長ｄの高々３０％位が良い。図６まではエアブリッジ形
状について述べたがカンチレバーについても同様で図７
に示す。発熱部２０は支持部１６から先端付近に沿って
そり曲がりを持たせる。
【０００６】梁部の製造方法 図６に沿って梁部（エアブリッジ形状のものもカンチレ
バー形状のものも同じ）製造方法を説明する。例えば、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ステンレス、コバー
ル、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ガラス、セラミッ
ク、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性基板１４
上に、まず下部層２１としてＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ
3、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2等の電気絶縁性材料を０．３〜３
μｍ程度、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法を
用いて形成する。この成膜時においては真空度を１０-6
〜１０-3Ｔｏｒｒ以下にすることが望ましく、後述する
焼締め処理において密度が増し収縮しない様に、高真空
度雰囲気中で成膜し、できるだけ空孔率を減じて高密度
にさせておく必要がある。次に上部層２２として発熱体
層および取出し電極１等を構成するＮｉＣｒ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｉｒ−Ｐｔ合金、ＳｉＣ、ＴａＮ、カンタル合金等
の導電性抵抗発熱材料を０．１〜３μｍ程度、蒸着、ス
パッタリング等により成膜する。この上部層２２を所定
の形状にフォトエッチングしパターン形成する。さらに
保護被覆層１８を積層する場合においては、下部層２１
と同等の電気絶縁性材料を使用し同等の条件にて成膜す
れば良い。ここで上部層２２及び保護被覆層１８は下部
層２１から引続き成膜されるため、表面状態のあらさや
段差が増し、また膜厚が増すほど粒度が大きくなり、空
孔や欠陥を多く含むため焼締め処理後においては下部層
よりさらに収縮させることが可能となり、梁部のそり曲
がりが形成できる。また、上部層２２及び保護被覆層１
８の成膜時においては、下部層の成膜時の場合よりも真
空度を下げて１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒ程度にしておけ
ば、空孔を多く含む膜質が得られ、やはり焼締め処理後
において収縮させることもできる。次に、基板１４に空
洞部１５をエッチングによって形成すると下部層２１、
上部層２２からなる梁部あるいは下部層２１、上部層２
２、保護被覆層１８からなる梁部ができる。さらにこれ
を３５０〜８００℃で焼締めを行えば所定のそり曲がり
形状が得られる。なお、空洞部１５を形成する前に焼締
めを行っても空洞部形成後に上部層２２、保護被覆層１
８の収縮しようとする力により基板１４から束縛されて
いた力が無くなるため、やはりそり曲がり形状が得られ
る。従って焼締め処理と空洞部１５の形成の順序は特定
しなくても可能である。
バー形状のものも同じ）製造方法を説明する。例えば、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ステンレス、コバー
ル、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ガラス、セラミッ
ク、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性基板１４
上に、まず下部層２１としてＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ
3、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2等の電気絶縁性材料を０．３〜３
μｍ程度、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法を
用いて形成する。この成膜時においては真空度を１０-6
〜１０-3Ｔｏｒｒ以下にすることが望ましく、後述する
焼締め処理において密度が増し収縮しない様に、高真空
度雰囲気中で成膜し、できるだけ空孔率を減じて高密度
にさせておく必要がある。次に上部層２２として発熱体
層および取出し電極１等を構成するＮｉＣｒ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｉｒ−Ｐｔ合金、ＳｉＣ、ＴａＮ、カンタル合金等
の導電性抵抗発熱材料を０．１〜３μｍ程度、蒸着、ス
パッタリング等により成膜する。この上部層２２を所定
の形状にフォトエッチングしパターン形成する。さらに
保護被覆層１８を積層する場合においては、下部層２１
と同等の電気絶縁性材料を使用し同等の条件にて成膜す
れば良い。ここで上部層２２及び保護被覆層１８は下部
層２１から引続き成膜されるため、表面状態のあらさや
段差が増し、また膜厚が増すほど粒度が大きくなり、空
孔や欠陥を多く含むため焼締め処理後においては下部層
よりさらに収縮させることが可能となり、梁部のそり曲
がりが形成できる。また、上部層２２及び保護被覆層１
８の成膜時においては、下部層の成膜時の場合よりも真
空度を下げて１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒ程度にしておけ
ば、空孔を多く含む膜質が得られ、やはり焼締め処理後
において収縮させることもできる。次に、基板１４に空
洞部１５をエッチングによって形成すると下部層２１、
上部層２２からなる梁部あるいは下部層２１、上部層２
２、保護被覆層１８からなる梁部ができる。さらにこれ
を３５０〜８００℃で焼締めを行えば所定のそり曲がり
形状が得られる。なお、空洞部１５を形成する前に焼締
めを行っても空洞部形成後に上部層２２、保護被覆層１
８の収縮しようとする力により基板１４から束縛されて
いた力が無くなるため、やはりそり曲がり形状が得られ
る。従って焼締め処理と空洞部１５の形成の順序は特定
しなくても可能である。
【０００７】
実施例１ 図６では電熱器の場合を示したものであり、保護被覆層
１８を含めているが無くても良い。電熱器としては周囲
の温度変化に応じて上部層２２の発熱体層自身の電気抵
抗値が変化するので、これを検出すれば温度検出センサ
として利用できるし、周囲の雰囲気の湿度変化に対して
も高湿度の時は発熱部の温度が湿度により熱放散を受け
て下降するので湿度検出センサとしても利用できる。
１８を含めているが無くても良い。電熱器としては周囲
の温度変化に応じて上部層２２の発熱体層自身の電気抵
抗値が変化するので、これを検出すれば温度検出センサ
として利用できるし、周囲の雰囲気の湿度変化に対して
も高湿度の時は発熱部の温度が湿度により熱放散を受け
て下降するので湿度検出センサとしても利用できる。
【０００８】実施例２ また、電熱器として図１２、図１３では流量センサに適
用した場合を示す。一連の共通の空洞部４５上に２コ以
上の電熱器を併設し、一方を発熱素子４２ａ、他方を受
熱素子４２ｂとして用い、各素子は下部層４１、発熱体
層４２、保護被覆層４８の積層構造をなし、材料、形成
条件及び焼締め条件等は図６の場合と同等にすると、図
１３からも明らかな様にそり曲がり形状の梁部を形成
し、強度を維持することができる。なお、図１２におい
て流体が流体の流れ４０方向に向かうと、発熱素子４２
ａに流体が接触した際流体の温度が上昇し、さらに流れ
が進んで高温の流体が受熱素子４２ｂに達すると受熱素
子４２ｂの温度が上昇し、受熱素子の発熱体層４２の抵
抗値が流量に応じて変化するので流量センサとして利用
することができる。ここで、電極部４３は配線接続用ボ
ンディングパッド４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄから
なり４３ａ、４３ｂ間に一定電力を印加して発生するジ
ュール熱により発熱素子４２ａの温度を上昇させ、流体
の温度を受熱素子４２ｂで受けてその時の電気抵抗値を
４３ｃ、４３ｄ間で検出することができる。
用した場合を示す。一連の共通の空洞部４５上に２コ以
上の電熱器を併設し、一方を発熱素子４２ａ、他方を受
熱素子４２ｂとして用い、各素子は下部層４１、発熱体
層４２、保護被覆層４８の積層構造をなし、材料、形成
条件及び焼締め条件等は図６の場合と同等にすると、図
１３からも明らかな様にそり曲がり形状の梁部を形成
し、強度を維持することができる。なお、図１２におい
て流体が流体の流れ４０方向に向かうと、発熱素子４２
ａに流体が接触した際流体の温度が上昇し、さらに流れ
が進んで高温の流体が受熱素子４２ｂに達すると受熱素
子４２ｂの温度が上昇し、受熱素子の発熱体層４２の抵
抗値が流量に応じて変化するので流量センサとして利用
することができる。ここで、電極部４３は配線接続用ボ
ンディングパッド４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄから
なり４３ａ、４３ｂ間に一定電力を印加して発生するジ
ュール熱により発熱素子４２ａの温度を上昇させ、流体
の温度を受熱素子４２ｂで受けてその時の電気抵抗値を
４３ｃ、４３ｄ間で検出することができる。
【０００９】実施例３ 図８、図９は、本発明の１実施例を示したガスセンサ１
０の平面図および断面図であって、略正方形の形状をし
た基板１の上に一体的に構成されている。図示した如
く、基板１の左上角部及び右下角部には台座部１ｂ、１
ｂが形成されており基板１の他の部分に凹所１ａを形成
している。これらの台座部１ｂ、１ｂ間に架橋して電気
的絶縁性材料からなる下部層４ａが形成されており、空
中に張り出した架橋構造を構成している。下部層４ａ上
には一対の検出用リード５ａ、５ｂが端部を互いに対向
させ且つ所定距離離隔して配設されており、その対向領
域部分には所定の半導体材料からなるガス検出層７が形
成されておりガス検出領域を画定している。ガス検出層
７は検出用リード５ａ及び５ｂの対向端部に夫々接触し
て設けられており、ガスの吸着によりその抵抗値が変化
し、その変化を検出することによってガスの検出を行
う。検出用リード５ａ、５ｂは互いに反対方向へブリッ
ジ３上を延在しており、夫々の台座１ｂ、１ｂ上に絶縁
層を介して設けられている検出用電極９ａ、９ｂに接続
されている。下部層４ａ上にはそれぞれ上部層に相当す
る検出用リード５ａ、５ｂと並列的に延在してヒータリ
ード８ｃが設けられており、台座部１ｂ、１ｂ上に夫々
設けられているヒータ用電極８ａ、８ｂに接続されてい
る。このヒータリード８ｃには、電流を印加させて検出
用半導体層７を加熱しガス検出させる。尚、本実施例に
おいては、ガス検出領域を除いて検出用リード５ａ、５
ｂとヒータリード８ｃは電気的絶縁性の材料からなる被
覆層で完全に被覆されており、ブリッジ３上において検
出用リード５ａ、５ｂとヒータリード８ｃとはこの被覆
層によって電気的に分離されている。図９は、図８のＸ
−Ｘ線断面図であり、本発明の「そり曲がり構造」の両
持ち梁部すなわち架橋構造（エアブリッジ形）を端的に
示すものである。下部層４ａはガス検出層７、検出用リ
ード５ａ、５ｂ、ヒータリード８ｃを支持し、電極間の
絶縁を行なう為の絶縁耐熱層である。耐熱性があり絶縁
性が高くヒータ材料と線膨張率の近い材料、例えばＳｉ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5等を使用
する。本実施例では、ＳｉＯ2をスパッタリングによ
り、０．３〜２μｍの厚さに形成している。この時Ａｒ
圧力は１０-3Ｔｏｒｒ以下にして膜の密度を増すように
する。また真空蒸着法によって形成しても良い。検出用
リード５ａ、５ｂ、ヒータリード８ｃのパターンから成
る電気導電材料としては、ＮｉＣｒ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｉｒ
−Ｐｔ合金、ＳｉＣ、ＴａＮ、カンタル等を蒸着、スパ
ッタリング等で０．２〜２μｍの厚さに成膜しフォトエ
ッチングによりパターン形成する。４ｂは、保護被覆層
であり、本実施例では、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、
Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5等を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング
等で０．２〜３μｍ成膜後フォトエッチングする。これ
により、検出用リードとヒータリードとは夫々別々に絶
縁層で取り囲まれることとなり互いに電気的に分離され
る。次にガスセンサとして動作させるために金属酸化物
半導体材料や触媒材料からなる検出部７を併設し３５０
〜８００℃、好ましくは４５０℃で、０．５〜１０ｈｒ
程度加熱処理することによって検出部７の積層の荷重に
も耐えうるそり曲り形状が得られる。金属酸化物半導体
材料としてＳｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｗ、
Ｃｄ、Ｖ等の酸化物をスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等
の方法で形成し、所定の形状にフォトエッチングする。
触媒材料を用いたガスセンサの例であれば図６の電熱器
において保護被覆層１８の代りにＰｄ、Ｐｔ微粒子、あ
るいはＰｔ−Ｐｄ合金等を単独もしくはシリカ・アルミ
ナ・バインダーと混合させて金属酸化物半導体材料の場
合と同等の方法で形成すれば良い。すなわち、Ｐｄを蒸
着、スパッタリングした後にシリカ・アルミナを蒸着、
スパッタリングする工程を交互にくりかえすか、シリカ
・アルミナを成膜した後にＰｄを成膜するなどの方法を
用いる。
０の平面図および断面図であって、略正方形の形状をし
た基板１の上に一体的に構成されている。図示した如
く、基板１の左上角部及び右下角部には台座部１ｂ、１
ｂが形成されており基板１の他の部分に凹所１ａを形成
している。これらの台座部１ｂ、１ｂ間に架橋して電気
的絶縁性材料からなる下部層４ａが形成されており、空
中に張り出した架橋構造を構成している。下部層４ａ上
には一対の検出用リード５ａ、５ｂが端部を互いに対向
させ且つ所定距離離隔して配設されており、その対向領
域部分には所定の半導体材料からなるガス検出層７が形
成されておりガス検出領域を画定している。ガス検出層
７は検出用リード５ａ及び５ｂの対向端部に夫々接触し
て設けられており、ガスの吸着によりその抵抗値が変化
し、その変化を検出することによってガスの検出を行
う。検出用リード５ａ、５ｂは互いに反対方向へブリッ
ジ３上を延在しており、夫々の台座１ｂ、１ｂ上に絶縁
層を介して設けられている検出用電極９ａ、９ｂに接続
されている。下部層４ａ上にはそれぞれ上部層に相当す
る検出用リード５ａ、５ｂと並列的に延在してヒータリ
ード８ｃが設けられており、台座部１ｂ、１ｂ上に夫々
設けられているヒータ用電極８ａ、８ｂに接続されてい
る。このヒータリード８ｃには、電流を印加させて検出
用半導体層７を加熱しガス検出させる。尚、本実施例に
おいては、ガス検出領域を除いて検出用リード５ａ、５
ｂとヒータリード８ｃは電気的絶縁性の材料からなる被
覆層で完全に被覆されており、ブリッジ３上において検
出用リード５ａ、５ｂとヒータリード８ｃとはこの被覆
層によって電気的に分離されている。図９は、図８のＸ
−Ｘ線断面図であり、本発明の「そり曲がり構造」の両
持ち梁部すなわち架橋構造（エアブリッジ形）を端的に
示すものである。下部層４ａはガス検出層７、検出用リ
ード５ａ、５ｂ、ヒータリード８ｃを支持し、電極間の
絶縁を行なう為の絶縁耐熱層である。耐熱性があり絶縁
性が高くヒータ材料と線膨張率の近い材料、例えばＳｉ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5等を使用
する。本実施例では、ＳｉＯ2をスパッタリングによ
り、０．３〜２μｍの厚さに形成している。この時Ａｒ
圧力は１０-3Ｔｏｒｒ以下にして膜の密度を増すように
する。また真空蒸着法によって形成しても良い。検出用
リード５ａ、５ｂ、ヒータリード８ｃのパターンから成
る電気導電材料としては、ＮｉＣｒ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｉｒ
−Ｐｔ合金、ＳｉＣ、ＴａＮ、カンタル等を蒸着、スパ
ッタリング等で０．２〜２μｍの厚さに成膜しフォトエ
ッチングによりパターン形成する。４ｂは、保護被覆層
であり、本実施例では、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、
Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5等を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング
等で０．２〜３μｍ成膜後フォトエッチングする。これ
により、検出用リードとヒータリードとは夫々別々に絶
縁層で取り囲まれることとなり互いに電気的に分離され
る。次にガスセンサとして動作させるために金属酸化物
半導体材料や触媒材料からなる検出部７を併設し３５０
〜８００℃、好ましくは４５０℃で、０．５〜１０ｈｒ
程度加熱処理することによって検出部７の積層の荷重に
も耐えうるそり曲り形状が得られる。金属酸化物半導体
材料としてＳｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｗ、
Ｃｄ、Ｖ等の酸化物をスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等
の方法で形成し、所定の形状にフォトエッチングする。
触媒材料を用いたガスセンサの例であれば図６の電熱器
において保護被覆層１８の代りにＰｄ、Ｐｔ微粒子、あ
るいはＰｔ−Ｐｄ合金等を単独もしくはシリカ・アルミ
ナ・バインダーと混合させて金属酸化物半導体材料の場
合と同等の方法で形成すれば良い。すなわち、Ｐｄを蒸
着、スパッタリングした後にシリカ・アルミナを蒸着、
スパッタリングする工程を交互にくりかえすか、シリカ
・アルミナを成膜した後にＰｄを成膜するなどの方法を
用いる。
【００１０】実施例４ 図１０は、本発明の更に別の実施例を示しており、これ
は前述した実施例の場合には架橋構造としたのに対し
て、片持ち梁構造とした場合である。即ち、本実施例の
ガスセンサ３０は、空中に張り出す部分としてのブリッ
ジ３３を有しているが、このブリッジ３３は架橋構造で
はなく、片持ち梁構造である。従って、基板３１には右
下角部にのみ台座部３１ｂが形成されており、片持ち梁
状のブリッジ３３はそこから空中に張り出して延在して
いる。ブリッジ３３上には、ヒータリード３８ｃと検出
用リード３５ａ及び３５ｂが並設して設けられており、
検出用リード３５ａと３５ｂとは離隔して並設されてお
り、その先端部間に接続してガス検出用の半導体層３７
が形成されている。本実施例では、ヒータリード３８ｃ
は検出用リード３５ａ及び３５ｂを取りまく様に設けら
れている。尚、図１１は、図１０の装置の片持ち梁ブリ
ッジ３３の長手方向に沿っての断面を示している。図１
１は、本発明の「そり曲がり構造」の片持ち梁部（カン
チレバー形）を端的に示すものである。なお、図中３４
ａはヒータリード３８ｃを支持し、電極間の絶縁を行う
ための絶縁耐熱層を示し、３４ｅは絶縁層を示し、３５
は検知用リードを示し、３９は電極を示す。
は前述した実施例の場合には架橋構造としたのに対し
て、片持ち梁構造とした場合である。即ち、本実施例の
ガスセンサ３０は、空中に張り出す部分としてのブリッ
ジ３３を有しているが、このブリッジ３３は架橋構造で
はなく、片持ち梁構造である。従って、基板３１には右
下角部にのみ台座部３１ｂが形成されており、片持ち梁
状のブリッジ３３はそこから空中に張り出して延在して
いる。ブリッジ３３上には、ヒータリード３８ｃと検出
用リード３５ａ及び３５ｂが並設して設けられており、
検出用リード３５ａと３５ｂとは離隔して並設されてお
り、その先端部間に接続してガス検出用の半導体層３７
が形成されている。本実施例では、ヒータリード３８ｃ
は検出用リード３５ａ及び３５ｂを取りまく様に設けら
れている。尚、図１１は、図１０の装置の片持ち梁ブリ
ッジ３３の長手方向に沿っての断面を示している。図１
１は、本発明の「そり曲がり構造」の片持ち梁部（カン
チレバー形）を端的に示すものである。なお、図中３４
ａはヒータリード３８ｃを支持し、電極間の絶縁を行う
ための絶縁耐熱層を示し、３４ｅは絶縁層を示し、３５
は検知用リードを示し、３９は電極を示す。
【００１１】
【効果】本発明は、張り出し部が上方向にわん曲して形
成されているので、ストレスが張り出し部の根元にかか
らず、根元に割れ目が発生することがなく、張り出し部
の膜はがれ現象もない。また、上方向にわん曲している
ので、従来型のように張り出し部が空洞部にたれ下が
り、信頼性が低下するという欠点が解消された。
成されているので、ストレスが張り出し部の根元にかか
らず、根元に割れ目が発生することがなく、張り出し部
の膜はがれ現象もない。また、上方向にわん曲している
ので、従来型のように張り出し部が空洞部にたれ下が
り、信頼性が低下するという欠点が解消された。
【図１】従来から知られている基板上に張り出した梁部
上に検知部を有するガスセンサの平面図である。
上に検知部を有するガスセンサの平面図である。
【図２】図１のガスセンサのＸ−Ｘ線断面図を示す。
【図３】梁部にストレスがかかる状態説明図である。
【図４】梁部にストレスがかかる状態説明図である。
【図５】梁部にストレスがかかる状態説明図である。
【図６】本発明の梁部の製造方法を説明するためのエア
ブリッジ形の本発明ガスセンサの概略図である。
ブリッジ形の本発明ガスセンサの概略図である。
【図７】本発明の梁部の製造方法を説明するためのカン
チレバー形の本発明ガスセンサの概略図である。
チレバー形の本発明ガスセンサの概略図である。
【図８】本発明ガスセンサの梁部を架橋構造とした場合
の１実施例を示した平面概略図である。
の１実施例を示した平面概略図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１０】本発明ガスセンサの梁部を片持ち構造とした
場合の１実施例を示した平面概略図である。
場合の１実施例を示した平面概略図である。
【図１１】図１０のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１２】本発明の流量センサとしての１例を示す平面
図である。
図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。
１ 基板 １ａ 凹所 １ｂ 台座部 ３ ブリッジ ４ａ 下部層 ４ｂ 保護被覆層 ５ａ 検出用リード ５ｂ 検出用リード ７ ガス検出層 ８ａ ヒータ用電極 ８ｂ ヒータ用電極 ８ｃ ヒータリード ９ａ 電極 ９ｂ 電極 １０ ガスセンサ １１ 基板 １３ 壁面 １５ 空洞部 １６ 支持部 １７ 支持部 １８ 保護被覆層 ２０ 発熱部 ２１ 下部層 ２２ 上部層（発熱体） ２３ 取り出し電極 ３０ ガスセンサ ３１ 基板 ３１ｂ 台座部 ３３ ブリッジ ３４ａ 絶縁耐熱層 ３４ｅ 絶縁層 ３５ａ 検出用リード ３５ｂ 検出用リード ３７ ガス検出層 ３８ａ ヒータ用電極 ３８ｂ ヒータ用電極 ３８ｃ ヒータリード ３９ 電極 ３９ａ 電極 ３９ｂ 電極 ４０ 流体 ４１ 下部層 ４２ 発熱体層 ４２ａ 発熱素子 ４２ｂ 受熱素子 ４３ 電極部 ４３ａ 配線接続用ボンディングパッド ４３ｂ 配線接続用ボンディングパッド ４３ｃ 配線接続用ボンディングパッド ４３ｄ 配線接続用ボンディングパッド ４５ 空洞部 ４６ 基板 ４８ 保護被覆層
フロントページの続き (72)発明者 山口 隆行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 太田 和三郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 間中 順二 東京都大田区大森西１丁目９番17号 リコ ー精器株式会社内 (72)発明者 高野 重樹 東京都大田区大森西１丁目９番17号 リコ ー精器株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板、その基板上に空中に張り出して設
けられた電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り
出し部上に設けられたガス感知層を有するガスセンサに
おいて、前記張り出し部が上方向にわん曲していること
を特徴とするガスセンサ。 - 【請求項２】 前記ガス感知層が、金属酸化物半導体よ
りなるガス検知材料である請求項１記載のガスセンサ。 - 【請求項３】 前記ガス感知層が、発熱素子と受熱素子
よりなるガス流量検知部材である請求項１記載のガスセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03262972A JP3085749B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03262972A JP3085749B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688799A true JPH0688799A (ja) | 1994-03-29 |
| JP3085749B2 JP3085749B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=17383110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03262972A Expired - Fee Related JP3085749B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085749B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| JP2003344340A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Glory Ltd | 膜応力可変薄膜及びこれを利用した薄膜ガスセンサ |
| JP2009053068A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| JP2009283437A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Samsung Electronics Co Ltd | マイクロヒーター、マイクロヒーターアレイ、その製造方法及びこれを用いた電子装置 |
| JP2017096917A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | フローセンサ及びその製造方法 |
| CN108318547A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-07-24 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种具有卷曲结构的单悬梁式气体传感器及传感器阵列 |
| CN108519408A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种气体传感器、传感器的制备方法及传感器阵列 |
| CN108519409A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种翘曲的单悬梁式气体传感器、制备方法及传感器阵列 |
| CN112805557A (zh) * | 2018-10-15 | 2021-05-14 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | Mems气体传感器及mems气体传感器的制造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03293553A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-12-25 | Fuji Electric Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP03262972A patent/JP3085749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03293553A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-12-25 | Fuji Electric Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| JP2003344340A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Glory Ltd | 膜応力可変薄膜及びこれを利用した薄膜ガスセンサ |
| JP2009053068A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| JP2009283437A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Samsung Electronics Co Ltd | マイクロヒーター、マイクロヒーターアレイ、その製造方法及びこれを用いた電子装置 |
| JP2017096917A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | フローセンサ及びその製造方法 |
| CN108318547A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-07-24 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种具有卷曲结构的单悬梁式气体传感器及传感器阵列 |
| CN108519408A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种气体传感器、传感器的制备方法及传感器阵列 |
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| CN108318547B (zh) * | 2018-05-11 | 2024-01-23 | 微纳感知(合肥)技术有限公司 | 一种具有卷曲结构的单悬梁式气体传感器及传感器阵列 |
| CN108519408B (zh) * | 2018-05-11 | 2024-04-02 | 微纳感知(合肥)技术有限公司 | 一种气体传感器、传感器的制备方法及传感器阵列 |
| CN108519409B (zh) * | 2018-05-11 | 2024-05-07 | 微纳感知(合肥)技术有限公司 | 一种翘曲的单悬梁式气体传感器、制备方法及传感器阵列 |
| CN112805557A (zh) * | 2018-10-15 | 2021-05-14 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | Mems气体传感器及mems气体传感器的制造方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3085749B2 (ja) | 2000-09-11 |
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|---|---|---|---|
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