JPH10318958A - Ｐｔｃ素子を用いたガスセンサー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はＰＴＣ素子を用いたガスセンサー及び
その製造方法に関する。 【解決手段】本発明の半導体ガスセンサーは、上下面に
上部及び下部電極１０１ａ、１０１ｂが蒸着されたＰＴ
Ｃ発熱素子からなされた発熱支持体１０１と、前記発熱
支持体１０１の上部電極１０１ａの上に塗布された絶縁
層１０２と、前記絶縁層１０２の上に所定間隙を置いて
前記絶縁層１０２の両端で所定長さにわたって蒸着され
た感知膜電極１０３と、前記感知膜電極１０３が蒸着さ
れていない絶縁層１０２及び前記感知膜電極１０３の一
部の上に蒸着された感知膜１０４とから構成されてい
る。本発明のガスセンサーはＰＴＣ素子からなった発熱
支持体１０１がガスセンサーの他の構成要素を支持する
と同時に所定の温度で発熱して感知膜１０４の表面にガ
スが吸着して感知膜が化学反応を起こるのに必要なエネ
ルギーを供給するように構成されており、構造が簡単
で、異常発熱現象が起こらず、熱効率が非常に高くて低
電力で駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスセンサーに関
し、特に、ＰＴＣ発熱素子（半導体ヒーター）を使用し
て構造が簡単で感知特性が安定し、低電力で動作可能な
ガスセンサーに関する。なお、本発明はＰＴＣ発熱素子
が採用されたガスセンサーの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ガスセンサーは現在使用されている多様
なセンサーの内、その用途と原理面で一番基本になるセ
ンサーとして、化学センサーの内、代表的なセンサーで
ある。近頃、ガス使用量が暴増しており、使用されるガ
スの種類も技術水準に比例して多様化されて行くことに
より、ガス事故の頻度も更に高くなっており、その漏洩
を探知し、大気及び室内での特定ガス含有量、特に作業
環境での特定ガス含有量を正確に測定する必要性が台頭
されるようになった。

【０００３】現在使用されているガスセンサーの内、一
番代表的なセンサーは炭化水素系ガスセンサーとして、
産業用、発電用及び家庭用などその用途が多様であり、
使用領域が異なるガスセンサーに比べて非常に広い。
炭化水素系ガスセンサーとしてはバ
ルク型接触燃焼式ガスセンサーと半導体ガスセンサーが
公知である。

【０００４】図１は従来のバルク型接触燃焼式ガスセン
サーの構成を示したものであり、図１（ａ）は発熱体と
電極が一体に形成された直接加熱方式ガスセンサーの構
成を概略的に示したものであり、図１（ｂ）は発熱体と
電極が別度に形成された間接加熱方式ガスセンサーの構
成を概略的に示したものである。

【０００５】図１（ａ）に図示されているガスセンサー
は発熱体の機能を同時に遂行する電極１１と感知部材１
２が一体に焼結されている。電極１１は電源（図示せ
ず）に連結されている。

【０００６】図１（ｂ）に図示されているガスセンサー
は発熱体２１と、前記発熱体２１を囲む管状支持部材２
２と、前記管状支持部材２２の上に被覆されている電極
２３と、前記電極２３の上に塗布されている感知部材２
４とから構成されている。前記発熱体２１、電極２３及
び感知部材１２、２４の材料としては、一般的に酸化錫
（ＳｎＯ₂ ）が使用される。しかし、前記したバルク型
接触燃焼式ガスセンサーは広範囲な感度特性を持ってお
り、直線性は良いが、低い濃度で信号が微弱であるとい
う欠点を持っている。

【０００７】図２ないし図４は従来の半導体ガスセンサ
ーの基本的な構造を示したものである。半導体ガスセン
サーは製造方法によって厚膜型半導体ガスセンサー及び
薄膜型ガスセンサーに区分される。図２は厚膜型半導体
ガスセンサーの基本的な構造を示したものである。図２
（ａ）に断面図で図示されているように、従来の厚膜型
ガスセンサーは支持基板３１と、前記支持基板３１の下
に所定間隙を置いて前記基板３１の両端で所定長さにわ
たって蒸着あるいはプリンティングされた下部電極３２
と、前記下部電極３２が蒸着あるいはプリンティングさ
れていない支持基板３１及び前記下部電極３２の一部の
上に蒸着あるいはプリンティングされた発熱体３３と、
前記支持基板３１の上に所定間隙を置いて前記基板３１
の両端で所定長さにわたって蒸着あるいはプリンティン
グされた上部電極３４と、前記上部電極３４が蒸着ある
いはプリンティングされていない支持基板３１及び前記
上部電極３４の一部の上に蒸着あるいはプリンティング
された感知膜３５とから構成されている。図２（ｂ）は
支持基板３１の上に上部電極３４及び感知膜３５が蒸着
あるいはプリンティングされた状態を示した斜視図であ
り、図２（ｃ）は支持基板３１の下に下部電極３２及び
発熱体３３が蒸着あるいはプリンティングされた状態を
示した斜視図である。

【０００８】従来の厚膜型半導体ガスセンサーの他の例
などが図３に図示されている。図３（ａ）に図示された
厚膜型半導体ガスセンサーの構造は、支持基板３１ａと
上部電極３４ａとの間に絶縁層３６ａが塗布されている
ことを除外すれば、図２に図示された厚膜型半導体ガス
センサーと同一である。即ち、図３（ａ）に図示された
厚膜型半導体ガスセンサーの構造は、支持基板３１ａと
上部電極３４ａとの間に絶縁層３６ａが塗布されている
ことを除外すれば、図２に図示された厚膜型半導体ガス
センサーが支持基板３１ａと、前記支持基板３１ａの下
に所定間隙を置いて前記基板３１ａの両端で所定長さに
わたって蒸着あるいはプリンティングされた下部電極３
２ａと、前記下部電極３２ａが蒸着あるいはプリンティ
ングされていない支持基板３１ａ及び前記下部電極の一
部の上に蒸着あるいはプリンティングされた発熱体３３
ａと、前記支持基板３１ａの上に塗布された絶縁層３６
ａと、前記絶縁層３６ａの上に所定間隙を置いて前記絶
縁層３６ａの両端で所定長さにわたって蒸着あるいはプ
リンティングされた上部電極３４ａと、前記上部電極３
４ａが蒸着あるいはプリンティングされていない絶縁層
３６ａ及び前記上部電極３４ａの一部の上に蒸着あるい
はプリンティングされた感知膜３５ａとから構成されて
いる。

【０００９】図３（ｂ）に図示されている厚膜型半導体
ガスセンサーは、感知膜３５ｂの上に上部電極３４ｂが
蒸着あるいはプリンティングされていることを除外すれ
ば、図３（ａ）に図示された厚膜型半導体ガスセンサー
と同一である。即ち、図３（ｂ）に図示された厚膜型半
導体ガスセンサーは、支持基板３１ｂと、前記支持基板
３１ｂの下に所定間隙を置いて前記基板３１ｂの両端で
所定長さにわたって蒸着あるいはプリンティングされた
下部電極３２ｂと、前記下部電極３２ｂが蒸着あるいは
プリンティングされていない支持基板３１ｂ及び前記下
部電極３２ｂの一部の上に蒸着あるいはプリンティング
された発熱体３３ｂと、前記支持基板３１ｂの上に塗布
された絶縁層３６ｂと、前記絶縁層３６ｂの上に蒸着あ
るいはプリンティングされた感知膜３５ｂと、前記感知
膜３５ｂの上に所定間隙を置いて前記感知膜３５ｂの両
端で所定長さにわたって蒸着あるいはプリンティングさ
れた上部電極３４ｂとから構成されている。

【００１０】支持基板３１、３１ａ、３１ｂはシリコン
あるいはセラミックスで作られ、発熱体３３、３３ａ、
３３ｂ、電極３２、３２ａ、３２ｂ及び電極３４、３４
ａ、３４ｂの材料としては白金Ｐｔ、パラジウムＰｂ、
銀Ａｇ、金Ａｕなどが使用される。感知膜３５、３５
ａ、３５ｂの材料としては酸化錫ＳｎＯ₂ 、酸化チタニ
ウムＴｉＯ₂ などが多用される。

【００１１】一般的に、半導体ガスセンサーの正しい動
作のためには感知膜の表面にガス粒子が吸着されて感知
膜が化学反応を起こるのに必要なエネルギーを供給して
くれるために感知膜の表面をガス種類によって１５０℃
〜５００℃の温度で加熱及び維持する必要がある。発熱
体はこのような温度を感知膜の表面に加して維持するの
に使用される。

【００１２】上記のように構成された厚膜型半導体ガス
センサーにおいては、支持基板３１、３１ａ、３１ｂの
上に発熱体３３、３３ａ、３３ｂを蒸着形成する段階で
最終的に完成されたガスセンサーの特性が決定される。
しかし、従来においては支持基板３１、３１ａ、３１ｂ
の上に発熱体３３、３３ａ、３３ｂを蒸着あるいはプリ
ンティングする時、作業条件あるいは蒸着条件などの影
響で発熱体３３、３３ａ、３３ｂにパターン上の欠陥が
発生する確率が高く、真空装備を使用する時、金属発熱
体素材が酸化される懸念が高くて収率減少は勿論、現場
で使用する時寿命短縮の主な要因として作用する。な
お、主に高温で使用される関係によって支持基板３１、
３１ａ、３１ｂと発熱体３３、３３ａ、３３ｂとの間が
開く現象が頻繁に発生してガスセンサーの安定性を低下
させる場合が多い。

【００１３】そして、発熱体３３、３３ａ、３３ｂが薄
膜あるいは厚膜形態となっており、局部的に厚さあるい
は線幅の不均一による異常発熱現象が発生することにな
る。なお、発熱体３３、３３ａ、３５ｂが金属熱線形態
に構成されて熱効率が低いため、感知膜３５、３５ａ、
３５ｂの表面と吸着ガスとの化学反応が起きるようにす
るためには約１５０℃以上の温度を維持させることから
多くの電力が消耗されるため、バッテリ電源で駆動され
る携帯用ガス検知機などには適用困難な欠点がある。

【００１４】図４は薄膜型半導体ガスセンサーの構造を
示したものである。図４（ａ）に断面図で図示されてい
るように従来の薄膜型ガスセンサーは、下部支持基板４
１と、前記下部支持基板４１の上に所定間隙を置いて前
記基板４１の両端で所定長さにわたって蒸着された下部
電極４２と、前記下部電極４２が蒸着されていない支持
基板４１及び前記下部電極４２の一部の上に蒸着された
薄膜型発熱体４３と、前記発熱体４３の上に配置された
上部支持基板４４と、前記上部支持基板４４が配置され
ていない発熱体４３及び電極４２の上に塗布された絶縁
層４５と、前記上部支持基板４４の上に所定間隙を置い
て前記基板４４の両端で所定長さにわたって蒸着された
上部電極４６と、前記上部電極４６が蒸着されていない
上部支持基板４４及び前記上部電極４６の一部の上に蒸
着された感知膜４７とから構成されている。

【００１５】図４（ｂ）は下部支持基板４１の上に下部
電極４２及び薄膜型発熱体４３が蒸着された状態を示し
た斜視図であり、図４（ｃ）は上部支持基板４４の上に
上部電極４６及び感知膜４７が蒸着された状態を示した
斜視図である。

【００１６】支持基板４１、４４はアルミナなどの材料
で作られ、発熱体４３及び電極４２、４６の材料として
は白金Ｐｔ、パラジウムＰｂ、銀Ａｇ、金Ａｕなどが使
用される。感知膜４７の材料としては酸化錫ＳｎＯ₂ 、
酸化チタニウムＴｉＯ₂ などが多用される。

【００１７】前記のように構成された薄膜型半導体ガス
センサーにおいても、先に言及した厚膜型半導体ガスセ
ンサーの場合と同様に、下部支持基板４１の上に薄膜型
発熱体４３を蒸着する時、作業条件あるいは蒸着条件な
どの影響で発熱体４３にパターン上の欠陥が発生する確
率が非常に高く、真空装備を使用する時、金属発熱体素
材が酸化される懸念が高くて収率減少は勿論、現場で使
用する時寿命短縮の主な要因として作用する。なお、主
に高温で使用される関係で支持基板４１と発熱体４３と
の間が開く現象が頻繁に発生してガスセンサーの安定性
を低下させる場合が多い。そして、薄膜型ガスセンサー
においても、発熱体４３が薄膜形態になっており、局部
的に厚さあるいは線幅の不均一による異常現象が発生す
ることになる。なお、発熱体４３が金属熱線形態に構成
されていて熱効率が低いため、感知膜４７の表面と吸着
ガスとの化学反応が起こるようにするためには約１５０
℃以上の温度を維持させることから多くの電力が消耗さ
れるため、バッテリ電源で駆動される携帯用ガス検知機
に更に適用困難な欠点がある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前記
した従来の厚膜型及び薄膜型ガスセンサーの欠点を解消
するために創案されたものであって、構造が簡単で、低
電力で駆動が可能であり、ガス感知動作が安定化し、従
来のガスセンサーより寿命が延長され、二つ以上のガス
を同時に個別的に感知することができる半導体ガスセン
サーを提供することを目的とする。本発明の更に他の目
的は基板と発熱体が一体に構成され、基板と発熱体の間
が開く現象を防止できる半導体ガスセンサーを提供する
ものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明の一つの実施の形態に従って、上下面に
上部及び下部電極がそれぞれ蒸着されているＰＴＣ発熱
素子からなった発熱支持体と前記発熱支持体の上部電極
の上に塗布された絶縁層と、前記絶縁層の上に所定間隙
を置いて前記絶縁層の両端で所定長さにわたって蒸着さ
れた感知膜電極と、前記感知膜電極が蒸着されていない
絶縁層及び前記感知膜電極の一部の上に蒸着された感知
膜とから構成されることを特徴とするガスセンサーが提
供される。

【００２０】本発明の更に他の実施の形態に従って、上
下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸着されているＰＴ
Ｃ素子からなった発熱支持体と、前記発熱支持体の上部
電極の上に上部絶縁層と、上記発熱支持体の下部電極の
上に塗布された下部絶縁層と、前記上部絶縁層の上に所
定間隙を置いて前記上部絶縁層の両端で所定長さにわた
って蒸着された上部感知膜電極と、前記下部絶縁層の上
に所定間隙を置いて前記下部絶縁層の両端で所定長さに
わたって蒸着された下部感知膜電極と、前記上部感知膜
電極が蒸着されていない上部絶縁層及び前記上部感知膜
電極の一部の上に蒸着された上部感知膜と、前記下部感
知膜電極が蒸着されていない下部絶縁層及び前記下部感
知膜電極の一部の上に蒸着された下部感知膜とから構成
されることを特徴とするガスセンサーが提供される。

【００２１】なお、本発明は前記のように構成される半
導体ガスセンサーの製造方法を提供することを特徴とす
る。前記した目的を達成するために本発明の一つの実施
の形態に従って、上下面に上部及び下部電極がそれぞれ
蒸着されているＰＴＣ素子からなった発熱支持体を準備
し、前記発熱支持体の上部電極の上に絶縁層を塗布し、
前記絶縁層の上に所定間隙を置いて前記絶縁層の両端で
所定長さにわたって感知膜電極を蒸着し、前記感知膜電
極が蒸着されていない絶縁層及び前記感知膜電極の一部
の上に感知膜を蒸着する段階から構成されることを特徴
とするガスセンサーの製造方法が提供される。

【００２２】本発明の更に他の実施の形態に従って、上
下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸着されているＰＴ
Ｃ素子からなった発熱支持体を準備し、前記発熱支持体
の上部電極の上に上部絶縁層を塗布し、前記下部電極の
上に下部絶縁層を塗布し、前記上部絶縁層の上に所定間
隙を置いて前記上部絶縁層の両端で所定長さにわたって
上部感知膜電極を蒸着し、前記下部絶縁層の上に所定間
隙を置いて前記下部絶縁層の両端で所定長さにわたって
下部感知膜電極を蒸着し、前記上部感知膜電極が蒸着さ
れていない上部絶縁層及び前記上部感知膜電極の一部の
上に上部感知膜を蒸着し、前記下部感知膜電極が蒸着さ
れていない下部絶縁層及び前記下部感知膜電極の一部の
上に下部感知膜を蒸着する段階とから構成されることを
特徴とするガスセンサーの製造方法が提供される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を詳細に説明することとする。図５は本発明によるＰＴ
Ｃ素子を用いた半導体ガスセンサーの一つの実施の形態
を示した断面図である。これに図示したように本発明の
半導体ガスセンサーは、上下面に上部及び下部電極１０
１ａ、１０１ｂが蒸着されたＰＴＣ発熱素子からなる発
熱支持体１０１と、前記発熱支持体１０１の上部電極１
０１ａの上に塗布された絶縁層１０２と、前記絶縁層１
０２の上に所定間隙を置いて前記絶縁層１０２の両端で
所定長さにわたって蒸着された感知膜電極１０３と、前
記感知膜電極１０３が蒸着されていない絶縁層１０２及
び前記感知膜電極１０３の一部の上に蒸着された感知膜
１０４とから構成されている。

【００２４】本発明においては、発熱支持体１０１が半
導体セラミックスであるＰＴＣ素子で構成されており、
これは本発明の主な特徴である。発熱支持体１０１をＰ
ＴＣ素子とする構成により、ガスセンサーの異なる構成
要素を支持すると共に所定の温度で発熱して感知膜１０
４の表面にガスが吸着された時化学反応を起こす適正温
度で感知膜１０４を加熱する。

【００２５】ＰＴＣ素子は正温度係数（ＰＴＣ）の抵抗
−温度特性を有し、電圧−電流特性では電圧−電流曲線
で電流極大点に到達する前には正抵抗特性を、その後に
は正電力特性を表わす。正電力領域で周囲温度が低くな
ると電流が高くなって電力が大きくなり、周囲温度が高
くなると電流が小さくなり、電力も小さくなって発熱温
度が自動的に制御される。このような自己発熱制御機能
を有する正温発熱体素子がＰＴＣ素子である。このよう
なＰＴＣ素子の安定した発熱温度を感知膜に印加するこ
とによりガスセンサーのガス感知機能を安定化させる。
本発明の発熱支持体１０１に使用されるＰＴＣ素子の厚
さは、ガスセンサーの駆動電力消耗を減らすために１ｍ
ｍ以下と薄いものであるほど望ましい。本発明のＰＴＣ
素子は感知膜１０４の表面と吸着ガスが化学反応を起こ
すのに必要なエネルギーを供給するために所定の温度、
例えば、１５０℃ないし５００℃の温度で発熱する。感
知膜１０４の材料としては酸化錫（ＳｎＯ₂ ）、酸化チ
タニウム（ＴｉＯ₂）などの酸化物が主に使われてお
り、絶縁層１０２は酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）などの材料と
なっている。

【００２６】図５に図示されている本発明の半導体ガス
センサーの製造工程が図７に詳細に図示されている。図
７に図示されているように、本発明のＰＴＣ素子を用い
た半導体ガスセンサーの製造工程は上下面に上部及び下
部電極１０１ａ、１０１ｂがそれぞれ蒸着されているＰ
ＴＣ素子からなった発熱支持体１０１を準備することか
ら始まる。前記発熱支持体１０１が準備された後、前記
発熱支持体１０１の上部電極１０１ａの上に絶縁層１０
２を塗布した後、前記絶縁層１０２の上に所定間隙を置
いて前記絶縁層１０２の両端で所定長さにわたって感知
膜電極１０３を蒸着する。その後、前記感知膜電極１０
３が蒸着されていない絶縁層１０２及び前記感知膜電極
１０３の一部の上に感知膜１０４を蒸着する。

【００２７】以下、前記のように構成された本発明によ
るＰＴＣ素子を用いたガスセンサーの作用を説明するこ
ととする。図５の発熱支持体１０１の上部電極１０１ａ
と下部電極１０１ｂの両端にＰＴＣが適正温度を維持す
るのに必要な直流あるいは交流電圧を印加すると、発熱
支持体１０１を構成するＰＴＣ素子がＰＴＣ固有特性に
よって発熱をすることになる。この時、熱エネルギーは
ＰＴＣ上部または下部に蒸着された感知膜１０４まで伝
達されて感知膜１０４の表面温度が増加することにな
る。このように加熱された感知膜１０４の表面にガス粒
子が吸着されると、熱によってガス粒子が分解されて感
知膜１０４物質と化学反応をすることになり、この時、
感知膜１０４の内部抵抗が変わることになる。感知膜１
０４の上に吸着されるガス粒子が多ければ内部抵抗の変
化幅が大きくなり、吸着されるガス粒子が少なければ内
部抵抗の変化幅が小さくなる。このように抵抗変化幅が
大きくなったり小さくなったりする程度によってガスの
量が多いのか少ないのかを測定することになる。このよ
うに測定された感知膜１０４の内部抵抗値は感知膜１０
４の両端に連結された感知膜電極１０３を通じて検出さ
れる。

【００２８】本発明によるＰＴＣ素子を用いた半導体ガ
スセンサーの更に他の実施の形態が図６に図示されてい
る。これに図示したように、本発明の半導体ガスセンサ
ーは上下面に上部及び下部電極２０１ａ、２０１ｂが蒸
着されたＰＴＣ発熱素子からなる発熱支持体２０１と、
前記発熱支持体２０１の上部電極２０１ａの上に塗布さ
れた上部絶縁層２０２と、前記発熱支持体２０１の下部
電極２０１ｂの上に塗布された下部絶縁層２０３と、前
記上部絶縁層２０２の上に所定間隙を置いて前記上部絶
縁層２０２の両端で所定長さにわたって蒸着された上部
感知膜電極２０４と、前記下部絶縁層２０３の上に所定
間隙を置いて前記下部絶縁層２０３の両端で所定長さに
わたって蒸着された下部感知膜電極２０５と、前記上部
感知膜電極２０４が蒸着されていない上部絶縁層２０２
及び前記感知膜電極２０４の一部の上に蒸着された上部
感知膜２０６と、前記下部感知膜電極２０５が蒸着され
ていない下部絶縁層２０３及び前記下部感知膜電極２０
５の一部の上に蒸着された下部感知膜２０７とから構成
されている。

【００２９】図６に図示されている本発明によるガスセ
ンサーの実施の形態の場合、図５に図示された実施の形
態の場合と同様に、発熱支持体２０１がＰＴＣ素子で形
成される。発熱支持体２０１をＰＴＣ素子と構成するこ
とにより、ガスセンサーの異なる構成要素を支持すると
共に所定の温度で発熱して感知膜２０６、２０７の表面
にガスが吸着された時化学反応を起こす適正温度で感知
膜２０６、２０７を加熱する。本発明の発熱支持体２０
１に使用されるＰＴＣ素子の厚さは、ガスセンサーの駆
動電力消耗を減らすために１ｍｍ以下と薄いものである
ほど望ましい。本発明のＰＴＣ素子は感知膜２０６、２
０７の表面と吸着ガスが化学反応を起こるのに必要なエ
ネルギーを供給するために所定の温度、例えば、１５０
℃ないし５００℃の温度で発熱する。図６に図示されて
いる構造のガスセンサーの特徴は、単一形センサーで同
時に２種以上のガスを検知できるということにある。例
えば、図６の上部感知膜２０６はメタンガスに適合な感
知物で処理し、下部感知膜２０７はＣＯガスに適合な感
知物で処理すると、一つのガスセンサーで二つのガス
（メタン、ＣＯ）の量を同時に検知できる。

【００３０】図６に図示されている本発明の半導体ガス
センサーの製造工程が図８に詳細に図示されている。図
８に図示されているように、本発明のＰＴＣ素子を用い
た半導体ガスセンサーの製造工程は上下面に上部及び下
部電極２０１ａ、２０１ｂがそれぞれ蒸着されているＰ
ＴＣ素子からなった発熱支持体２０１を準備することか
ら始まる。前記発熱支持体２０１が準備された後、前記
発熱支持体２０１の上部電極２０１ａの上に上部絶縁層
２０２を塗布し、前記発熱支持体２０１の下部電極２０
１ｂの上に下部絶縁層２０３を塗布する。その後、前記
上部絶縁層２０２の上に所定間隙を置いて前記上部絶縁
層２０２の両端で所定長さにわたって上部感知膜電極２
０４を蒸着し、前記下部絶縁層２０３の上に所定間隙を
置いて前記下部絶縁層２０３の両端で所定長さにわたっ
て下部感知膜電極２０５を蒸着する。上部感知膜電極２
０４及び下部感知膜電極２０５の蒸着が完了すると、前
記上部感知膜電極２０４が蒸着されている上部絶縁層２
０２及び前記上部感知膜電極２０４の一部の上に上部感
知膜２０６を蒸着し、前記下部感知膜電極２０５が蒸着
されていない下部絶縁層２０３及び前記下部感知膜電極
２０５の一部の上に下部感知膜２０７を蒸着する。上記
のように構成された本発明によるＰＴＣ素子を用いたガ
スセンサーの作用は、図５と関連して先に説明した本発
明の実施の形態と同一であるため、これに対する詳細な
説明は省略することにする。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＰＴ
Ｃ素子を用いた半導体ガスセンサーにおいては、支持基
板と発熱体を別度で構成する従来の厚膜型及び薄膜型半
導体ガスセンサーとは異なり、従来の支持基板と発熱体
とを一体に構成した発熱支持体を採用することにより構
造が簡単で、ガスセンサーの製造工程段階が減ることに
なる。また、発熱体と支持基板とが一体に形成されるこ
とにより、発熱体を支持基板の上に蒸着する必要がない
ため、局部的な厚さあるいは線幅の不均一による異常発
熱現象は生じない。そして、従来の厚膜型及び薄膜型半
導体ガスセンサーの発熱体が金属熱線形態となっている
ことに反して、本発明においては発熱体の表面の全体が
発熱表面になるため、熱効率が高く、従って、低電力で
駆動が可能なので、バッテリ電源で駆動される携帯用ガ
ス感知器に適用できる。なお、本発明の発熱支持体を構
成するＰＴＣ発熱素子のＰＴＣ固有特性である自己温度
維持(補正）機能によって、周囲温度雰囲気に大きな影
響を受けずに一定した自己温度が維持されるのでガスセ
ンサーのガス感知特性が安定する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のバルク型接触燃焼式ガスセンサーの構造
を示したものであり、図１（ａ）は発熱体と電極とが一
体に形成された直接加熱方式ガスセンサーの概略図示図
であり、図１（ｂ）は発熱体と電極とが別度に形成され
た間接加熱方式ガスセンサーの概略図示図である。

【図２】従来の厚膜型半導体ガスセンサーの構造の一例
を示したものであり、図２（ａ）は厚膜型半導体ガスセ
ンサーの断面図であり、図２（ｂ）は支持基板の上に上
部電極及び感知膜が蒸着あるいはプリンティングされた
状態を示した斜視図であり、図２（ｃ）は支持基板の下
に下部電極及び発熱体が蒸着あるいはプリンティングさ
れた状態を示した斜視図である。

【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は従来の厚膜型半導
体ガスセンサーの構造の異なる例などを示した例示図で
ある。

【図４】従来の薄膜型半導体ガスセンサーの構造を示し
たものであり、図４（ａ）は薄膜型半導体ガスセンサー
の断面図であり、図４（ｂ）は下部支持基板の上に下部
電極及び薄膜型発熱体が蒸着された状態を示した斜視図
であり、図４（ｃ）は上部支持基板の上に上部電極及び
感知膜が蒸着された状態を示した斜視図である。

【図５】本発明によるＰＴＣ素子を用いた半導体ガスセ
ンサーの一つの実施の形態を示した断面図である。

【図６】本発明によるＰＴＣ素子を用いた半導体ガスセ
ンサーの更に他の実施の形態を示した断面図である。

【図７】図５に図示された本発明の半導体ガスセンサー
の製造工程図である。

【図８】図６に図示された本発明の半導体ガスセンサー
の製造工程図である。

【符号の説明】

１０１、２０１： 発熱支持体 １０１ａ、２０１ａ：上部電極 １０１ｂ、２０１ｂ：下部電極 １０２：絶縁層 １０３：感知膜電極 １０４：感知膜 ２０２：上部絶縁層 ２０３：下部絶縁層 ２０４：上部感知膜電極 ２０５：下部感知膜電極 ２０６：上部感知膜 ２０７：下部感知膜

フロントページの続き (72)発明者 キドン、キム 大韓民国、ソウル、カンジンク、クンジャ ドン、68−14 (72)発明者 スンイク、チャ 大韓民国、キュンギドー、アンヤンシ、ド ンガンク、ホエ２ドン、935−８

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸
   着されているＰＴＣ発熱素子からなった発熱支持体と、 前記発熱支持体の上部電極の上に塗布された絶縁層と、 前記絶縁層の上に所定間隙を置いて前記絶縁層の両端で
   所定長さにわたって蒸着された感知膜電極と、 前記感知膜電極が蒸着されていない絶縁層及び前記感知
   膜電極の一部の上に蒸着された感知膜とから構成される
   ことを特徴とするガスセンサー。
2. 【請求項２】 上下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸
   着されているＰＴＣ素子からなった発熱支持体と、 前記発熱支持体の上部電極の上に塗布された上部絶縁層
   と、 前記発熱支持体の下部電極の上に塗布された下部絶縁層
   と、 前記上部絶縁層の上に所定間隙を置いて前記上部絶縁層
   の両端で所定長さにわたって蒸着された上部感知膜電極
   と、 前記下部絶縁層の上に所定間隙を置いて前記下部絶縁層
   の両端で所定長さにわたって蒸着された下部感知膜電極
   と、 前記上部感知膜電極が蒸着されていない上部絶縁層及び
   前記上部感知膜電極の一部の上に蒸着された上部感知膜
   と、 前記下部感知膜電極が蒸着されていない下部絶縁層及び
   前記下部感知膜電極の一部の上に蒸着された下部感知膜
   とから構成されることを特徴とするガスセンサー。
3. 【請求項３】 前記ＰＴＣ素子の厚さは１ｍｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項２記載のガスセンサー。
4. 【請求項４】 前記ＰＴＣ素子は１５０℃ないし５００
   ℃の温度で発熱することを特徴とする請求項２記載のガ
   スセンサー。
5. 【請求項５】 上下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸
   着されているＰＴＣ素子からなった発熱支持体を準備
   し、 前記発熱支持体の上部電極の上に絶縁層を塗布し、 前記絶縁層の上に所定間隙を置いて前記絶縁層の両端で
   所定長さにわたって感知膜電極を蒸着し、 前記感知膜電極が蒸着されていない絶縁層及び前記感知
   膜電極の一部の上に感知膜を蒸着する段階とから構成さ
   れることを特徴とするガスセンサーの製造方法。
6. 【請求項６】 上下面に上部及び下部電極がそれぞれ蒸
   着されているＰＴＣ素子からなった発熱支持体を準備
   し、 前記発熱支持体の上部電極の上に上部絶縁層を塗布し、 前記発熱支持体の下部電極の上に下部絶縁層を塗布し、 前記上部絶縁層の上に所定間隙を置いて前記上部絶縁層
   の両端で所定長さにわたって上部感知膜電極を蒸着し、 前記下部絶縁層の上に所定間隙を置いて前記下部絶縁層
   の両端で所定長さにわたって下部感知膜電極を蒸着し、 前記上部感知膜電極が蒸着されていない上部絶縁層及び
   前記上部感知膜電極の一部の上に上部感知膜を蒸着し、 前記下部感知膜電極が蒸着されていない下部絶縁層及び
   前記下部感知膜電極の一部の上に下部感知膜を蒸着する
   段階とから構成されることを特徴とするガスセンサーの
   製造方法。
7. 【請求項７】 前記ＰＴＣ素子の厚さは１ｍｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項６に記載のガスセンサーの製
   造方法。
8. 【請求項８】 前記ＰＴＣ素子は１５０℃ないし５００
   ℃の温度で発熱することを特徴とする請求項６に記載の
   ガスセンサーの製造方法。