JPS6040946A - 感ガス素子 - Google Patents
感ガス素子Info
- Publication number
- JPS6040946A JPS6040946A JP14882283A JP14882283A JPS6040946A JP S6040946 A JPS6040946 A JP S6040946A JP 14882283 A JP14882283 A JP 14882283A JP 14882283 A JP14882283 A JP 14882283A JP S6040946 A JPS6040946 A JP S6040946A
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- JP
- Japan
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- gas
- substrate
- gas sensitive
- insulating substrate
- heating
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、発熱体を有する感ガス素子に関する。
気体に接触して電気信号を発する感ガス素子には種々の
ものがある。ガス感応体としてＺｎＱ ５ｎ０２系等の
ｎ型半導体を用いるもの、ＮｉＯ，ＣｏＯ等のＰ型半導
体を用いるもの等には、室温よシ高い動作゛温度で作動
させることが必要なものがあり、この場合素子に適轟な
発熱体を具備する必要がある。
ものがある。ガス感応体としてＺｎＱ ５ｎ０２系等の
ｎ型半導体を用いるもの、ＮｉＯ，ＣｏＯ等のＰ型半導
体を用いるもの等には、室温よシ高い動作゛温度で作動
させることが必要なものがあり、この場合素子に適轟な
発熱体を具備する必要がある。
このような感ガス素子には、例えば平板状の絶縁性基板
にガス感応体、発熱体としてのヒータ等を設けるものが
ある。しかし、このような構造では、リード線の取出方
法および懸架方法等に問題があり、このため基台に平板
状の基板を機絨的に固定しリード線を取り出す方法がと
られる。ここで問題となるのは熱損失である。すなわち
基板から基台との固定部を通しての基台への熱伝導があ
るため、基板上のガス感応体の加熱が効率的に行なわれ
なかった。この熱伝導による熱損失を補うためヒータ負
荷が太きくなシ、ひいてはヒータの寿命を縮めることと
なる。また、ケーシング等への熱伝導があるため、ガス
感応体の均一な加熱が充分には行なわれないという問題
点があった。
にガス感応体、発熱体としてのヒータ等を設けるものが
ある。しかし、このような構造では、リード線の取出方
法および懸架方法等に問題があり、このため基台に平板
状の基板を機絨的に固定しリード線を取り出す方法がと
られる。ここで問題となるのは熱損失である。すなわち
基板から基台との固定部を通しての基台への熱伝導があ
るため、基板上のガス感応体の加熱が効率的に行なわれ
なかった。この熱伝導による熱損失を補うためヒータ負
荷が太きくなシ、ひいてはヒータの寿命を縮めることと
なる。また、ケーシング等への熱伝導があるため、ガス
感応体の均一な加熱が充分には行なわれないという問題
点があった。
また、ホコリ等を遮断し、外力からの保訛のため一般に
感ガス素子は、２００メツシュ程度の金網内に基板を収
納した構造をとるが、ホコリ等を完全に遮断することは
困難である。また金網内の空間内に基板が配置されてい
るので、外気温が急徴に変化した場合、この空間内の温
度も変化し、これにともない素子温度が変化してしまい
、正確なガス検知が行なわれなくなる恐れがあった。
感ガス素子は、２００メツシュ程度の金網内に基板を収
納した構造をとるが、ホコリ等を完全に遮断することは
困難である。また金網内の空間内に基板が配置されてい
るので、外気温が急徴に変化した場合、この空間内の温
度も変化し、これにともない素子温度が変化してしまい
、正確なガス検知が行なわれなくなる恐れがあった。
この発明は以上の点を考慮してなされたもので、熱損失
を低減し、発熱体によるガス感応体の加熱を効率的、か
つ均一に行なうことができ、さらに発熱体の寿命の長い
感ガス素子を提供するものである。
を低減し、発熱体によるガス感応体の加熱を効率的、か
つ均一に行なうことができ、さらに発熱体の寿命の長い
感ガス素子を提供するものである。
すなわちこの発明は、測定対象ガスに接触して篭１気抵
抗値の変化するガス感応体及びこのガス感応体を加熱す
る発熱体が形成された絶縁性基板を備えた感ガス素子に
おいて、 前記ガス感応体及び発熱体が形成された絶縁性基板が耐
熱性無機紙に挾持され、前記無機紙を基台に固定するこ
とにより前記絶縁性基板を前記基台に懸架してなること
を特徴とする感ガス素子である。
抗値の変化するガス感応体及びこのガス感応体を加熱す
る発熱体が形成された絶縁性基板を備えた感ガス素子に
おいて、 前記ガス感応体及び発熱体が形成された絶縁性基板が耐
熱性無機紙に挾持され、前記無機紙を基台に固定するこ
とにより前記絶縁性基板を前記基台に懸架してなること
を特徴とする感ガス素子である。
なお本発明において絶縁性基板としてはＡｌ２Ｏ３゜８
ｉ３Ｎ４．ＢＮ、５ｉ０２等のセラミック基板等の耐熱
性かつ絶縁性の基板を用い、ガス感応体の抵抗値を読み
とるだめの電極としてはＡｕ、Ｐｔ等を用い、スクリー
ン印刷法、スパッタリング法、蒸着法等により形成する
。この？ｌ［はガス感応体上で対向して設けられる。又
、応答性２選択性向上のため触媒層を形成してもよい。
ｉ３Ｎ４．ＢＮ、５ｉ０２等のセラミック基板等の耐熱
性かつ絶縁性の基板を用い、ガス感応体の抵抗値を読み
とるだめの電極としてはＡｕ、Ｐｔ等を用い、スクリー
ン印刷法、スパッタリング法、蒸着法等により形成する
。この？ｌ［はガス感応体上で対向して設けられる。又
、応答性２選択性向上のため触媒層を形成してもよい。
この場合電極はガス感応体と基板との間、ガス感応体と
触媒層との間どちらに設けても良い。ガス感応体として
は、一般に用いられる５ｎ０２系。
触媒層との間どちらに設けても良い。ガス感応体として
は、一般に用いられる５ｎ０２系。
ＺｎＯ系、 Ｆｅ２Ｏ３系等の沖［定対象ガスに接触し
てその抵抗値の変化する酸化物半導体等を用いる。この
ＳｎＯ２系、 ＺｎＯ系、 Ｆｅｚｅｓ系酸化物半導体
は、それぞれ８ｎＯ２，ＺｎＯ，ＦｅｚＯａを主成分と
し、必要に応じＮｂ 、Ｓｂ 、Ｓｂ 、Ａｌ 、Ｃｒ
等の副成分が添加されたものである。このガス感応体
は、スパッタリング法、蒸着法、塗布焼結、有機化合物
の熱分解法等により形成はれる。ガス感度、応答性の点
から、スパッタリング法、蒸着法、熱分解法等により形
成された薄膜の方が好ましい。
てその抵抗値の変化する酸化物半導体等を用いる。この
ＳｎＯ２系、 ＺｎＯ系、 Ｆｅｚｅｓ系酸化物半導体
は、それぞれ８ｎＯ２，ＺｎＯ，ＦｅｚＯａを主成分と
し、必要に応じＮｂ 、Ｓｂ 、Ｓｂ 、Ａｌ 、Ｃｒ
等の副成分が添加されたものである。このガス感応体
は、スパッタリング法、蒸着法、塗布焼結、有機化合物
の熱分解法等により形成はれる。ガス感度、応答性の点
から、スパッタリング法、蒸着法、熱分解法等により形
成された薄膜の方が好ましい。
又、触媒層を形成する場合は例えばＡＪ１２０３．５ｉ
０２、ＺｒＯ２等の担体にＰｄ、Ｐｔ等の触媒全屈を担
持させたものを用いる。
０２、ＺｒＯ２等の担体にＰｄ、Ｐｔ等の触媒全屈を担
持させたものを用いる。
発熱体は、ガス感応体が形成された絶縁性基板の裏面に
、例えばＲｎ０２ペースト等を塗布焼成して形成する。
、例えばＲｎ０２ペースト等を塗布焼成して形成する。
また、発熱体上に絶縁体層を介してガス感応体を形成し
ても良い。
ても良い。
本発明においては、ガス感応体及び発熱体が形成された
絶縁性基板を耐熱性無機紙により挾持する。この無機紙
はアルミノシリケート、石英、アルミナ等を材料とする
無機繊維からなるもので、例えば３００℃前後の素子温
度にも耐え、寸だ通気性も有し、断熱性に優れている。
絶縁性基板を耐熱性無機紙により挾持する。この無機紙
はアルミノシリケート、石英、アルミナ等を材料とする
無機繊維からなるもので、例えば３００℃前後の素子温
度にも耐え、寸だ通気性も有し、断熱性に優れている。
前記絶縁性基板は単に無機紙に挾むだけでも良いが、挾
んだ後、絶縁性基板以外の位置で接着剤等により接着し
、カプセル状の無機紙内に絶縁性基板が位置するように
形成しても良い。このように無機紙に挾持されているた
め例えば手で扱かうことも可能であり、取り扱いが容易
となる。
んだ後、絶縁性基板以外の位置で接着剤等により接着し
、カプセル状の無機紙内に絶縁性基板が位置するように
形成しても良い。このように無機紙に挾持されているた
め例えば手で扱かうことも可能であり、取り扱いが容易
となる。
また、この無機紙は断熱性に優れているため、絶縁性基
板に形成された発熱体からの熱は絶縁性基板近傍にとじ
こめられた状態となりガス感応体の温度が均一と疫る。
板に形成された発熱体からの熱は絶縁性基板近傍にとじ
こめられた状態となりガス感応体の温度が均一と疫る。
又、断熱性が良好であるので、基台に固定される無機紙
周辺部は十分温度が低くなる。従って、この固定部から
基台への熱損失が低減され発熱体の負荷が低減式れる。
周辺部は十分温度が低くなる。従って、この固定部から
基台への熱損失が低減され発熱体の負荷が低減式れる。
よって、効率的な加熱が行なわれ発熱体の寿命も向上す
る。
る。
オだ無４λＫＪ（は多孔性であるので、ガス感応体と外
気との接触が良好であり、かつ、この孔は微細であるの
で、ホコリ、外力からガス感応体を保護することができ
る。
気との接触が良好であり、かつ、この孔は微細であるの
で、ホコリ、外力からガス感応体を保護することができ
る。
基台としては、金柄、樹脂、ガラス１ｔ＠釉のものを用
いることができるが、例えばガラスエポキシ基＆等の馳
縁性基板上に情号取用用の配線、ヒータ’ｆｒｙ、 ｉ
ｉ？、用の配６等を形成したもの用いることが好ましい
。また、無彩・４紙の基台への固定は、例えば、坏ジ、
ハトメなどを用いてもよいが、前述のごとく周辺１品度
が十分低いため、エポキシ系等の有機（＆活剤を用いる
ことも可能である。
いることができるが、例えばガラスエポキシ基＆等の馳
縁性基板上に情号取用用の配線、ヒータ’ｆｒｙ、 ｉ
ｉ？、用の配６等を形成したもの用いることが好ましい
。また、無彩・４紙の基台への固定は、例えば、坏ジ、
ハトメなどを用いてもよいが、前述のごとく周辺１品度
が十分低いため、エポキシ系等の有機（＆活剤を用いる
ことも可能である。
以上説明したように、本発明によれば、発熱体によるガ
スＵ＆応体の加熱が効率的かつ均一に打力うことができ
るため、発熱体の寿命が長くなるのに加え、素子温度を
均一かつ一定に保つことができるため、１ｆｔｌｌ定精
度が向上する。
スＵ＆応体の加熱が効率的かつ均一に打力うことができ
るため、発熱体の寿命が長くなるのに加え、素子温度を
均一かつ一定に保つことができるため、１ｆｔｌｌ定精
度が向上する。
以下に本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明素子の平面図及び断面図である。
絶縁性基板としてのＭ２Ｏ３基板（１）の＝方の面には
、例えばＳｎＯ２糸のｎ型の半導体からなるガス感応体
（２）が形成され、裏面には例えばＲｎ０２からなる発
熱体（３）が形成されている。ガス感応体（２）。
、例えばＳｎＯ２糸のｎ型の半導体からなるガス感応体
（２）が形成され、裏面には例えばＲｎ０２からなる発
熱体（３）が形成されている。ガス感応体（２）。
発熱体（３）にはそれぞれ電極（２’） 、 （３つが
形成されており、リード線（２”） 、 （３“）がこ
の電極（２’）。
形成されており、リード線（２”） 、 （３“）がこ
の電極（２’）。
（３′）に接続されている。
本実施例では気孔率的５０〜６０％をもつアルミノシリ
ケート以外を用いた無機紙（４）間に前記Ｍ２Ｏ３基板
（１）を挾持し、このＭ２Ｏ３基板（１）以外の部分は
、例えばリン酸アルミ系、ケイ酸ソーダ系等の接着剤に
よシ貼９合わせカプセル状とした。
ケート以外を用いた無機紙（４）間に前記Ｍ２Ｏ３基板
（１）を挾持し、このＭ２Ｏ３基板（１）以外の部分は
、例えばリン酸アルミ系、ケイ酸ソーダ系等の接着剤に
よシ貼９合わせカプセル状とした。
この時、前記リード線（２／７） 、 （３ＩＩ）は基
台（５）上に形成された導体（６）と接続するため無機
紙（４）の外部に引き出しておく。
台（５）上に形成された導体（６）と接続するため無機
紙（４）の外部に引き出しておく。
また、基台（５）としては導体（６）が形成されたガラ
スエポキシプリント基板を用いた。この基台（５）には
無機紙（４）に挾持されたＡ７１！２０３基板（１）を
豐架するためのり太部（５−１）を形成しておく。
スエポキシプリント基板を用いた。この基台（５）には
無機紙（４）に挾持されたＡ７１！２０３基板（１）を
豐架するためのり太部（５−１）を形成しておく。
また、感ガス素子を外部装置１にに接続するだめのンケ
ット部（５−２）を形成しておくと良い。素子温朕３６
０℃とした時、無機紙厚を０．８ ｍｍで発熱体（３）
から７ｍｍ程要卯１［れた地点で無機紙（４）は高々８
０℃程度の温度であるので、無機紙（４）は、エポキシ
系ｋｍ剤で基台（５）に固定することができた。
ット部（５−２）を形成しておくと良い。素子温朕３６
０℃とした時、無機紙厚を０．８ ｍｍで発熱体（３）
から７ｍｍ程要卯１［れた地点で無機紙（４）は高々８
０℃程度の温度であるので、無機紙（４）は、エポキシ
系ｋｍ剤で基台（５）に固定することができた。
リード線（２“）、（３つは基台（５）上の導体（６）
に例えばハンダ付は等により接続する。
に例えばハンダ付は等により接続する。
以上のようにして形成された感ガス素子について以下の
ごとくｔ１ケ性の測定を行なった。
ごとくｔ１ケ性の測定を行なった。
（１） 素子温度３００℃
ａ）大気中（ａｉｒ ）
ｂ） Ｃ４）１．１０ １０００ ｐｐｍ（１１）素子
温度１００℃ ａ）大気中 ｂ） Ｃｏ １０００ｐｐ１ ０００ｐｐ 素子温度１００℃ 気温２５℃湿度 ３０
〜９０％ ａ）大気中 ｂ） ＣＯ１１０００ｐｐ なお、比較例として無機紙に挾持することなく、′ 基
台に直接絶縁性基板を固定し２００メツシユの金網のケ
ースで覆ったものについても同様の測定を行なった。
温度１００℃ ａ）大気中 ｂ） Ｃｏ １０００ｐｐ１ ０００ｐｐ 素子温度１００℃ 気温２５℃湿度 ３０
〜９０％ ａ）大気中 ｂ） ＣＯ１１０００ｐｐ なお、比較例として無機紙に挾持することなく、′ 基
台に直接絶縁性基板を固定し２００メツシユの金網のケ
ースで覆ったものについても同様の測定を行なった。
測定結果は、それぞれ（１）第２図、 （ｉｉ）第３図
、 ０ｉｉ）紀４図に示した。
、 ０ｉｉ）紀４図に示した。
きくなってしまうからである。さらに第４図から明らか
なように本発明素子においては湿度の影響もうけにくい
ことがわかる。これも無機紙がかなり小でい通気孔を有
しており、ガス感応体へ水分が直接ＨＱするのを防止し
ているためと考えられる。
なように本発明素子においては湿度の影響もうけにくい
ことがわかる。これも無機紙がかなり小でい通気孔を有
しており、ガス感応体へ水分が直接ＨＱするのを防止し
ているためと考えられる。
寸だ、この他にもテリ、ホコリの効果については更に名
う・までもないが、特に海岸地方のＮａ（Ｊミストの多
い場所で使用すると比較例では素子の抵抗変動が大きく
、最大５０％にも及ぶのに対し、本発明の場合は約４％
であった。
う・までもないが、特に海岸地方のＮａ（Ｊミストの多
い場所で使用すると比較例では素子の抵抗変動が大きく
、最大５０％にも及ぶのに対し、本発明の場合は約４％
であった。
この効果はＰ型の半導体素子でも全く同様であった。ま
た無機紙としてアルミノシリケート以外にもシリカ紙、
アルミナｆｆＡ′シ維紙、などを用いたが効果は全回様
であった。
た無機紙としてアルミノシリケート以外にもシリカ紙、
アルミナｆｆＡ′シ維紙、などを用いたが効果は全回様
であった。
第１呉ｊは本発明の感ガス素子の断面区１及び平面図μ
２ ＋ｇ： ＃第３図、第を図は特性変化図。 １・・・ＡＡ！２０３タク板（絶縁性基板）、２・・・
ガス感応体、３・・・発熱体、４・・・耐熱性無機紙、
５・・・基台。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 第２図 相対温良
２ ＋ｇ： ＃第３図、第を図は特性変化図。 １・・・ＡＡ！２０３タク板（絶縁性基板）、２・・・
ガス感応体、３・・・発熱体、４・・・耐熱性無機紙、
５・・・基台。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 第２図 相対温良
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 測定対象ガスに接触して電気抵抗値の変化するガス感応
体及びこのガス感応体を加熱する発熱体が形成された絶
縁性基板を備えた感ガス素子において、 前記ガス感応体及び発熱体が形成された絶縁性基板が耐
熱性無機紙に挾持され、前記無機紙を基台に固定するこ
とによシ前記絶縁性基板を前記基台に懸架してなること
を特徴とする感ガス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882283A JPS6040946A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 感ガス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882283A JPS6040946A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 感ガス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6040946A true JPS6040946A (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=15461492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14882283A Pending JPS6040946A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 感ガス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040946A (ja) |
-
1983
- 1983-08-16 JP JP14882283A patent/JPS6040946A/ja active Pending
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