JPS63223551A - 半導体式ガスセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ガス漏れ警報器などに用いる半導体式ガス
センサに関する。

（従来の技術） 近年、ガス漏れによる爆発事故が多発するようになり、
必要に迫られてガス漏れ警報器を取付ける家庭が増えて
いる。

このような家庭用のガス漏れ警報器に用いられるガスセ
ンサとしては、たとえば半導体式ガスセンサがあり、そ
の−例を第６図に示す。

第６図において、１は本体の基部となるステムで、その
ステム１にはリードビン２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆが植設されている。そして、こ
れらリードビンにそれぞれリード線３を介して絶縁管４
が接続される。この絶縁管４は、内部にヒータを内蔵す
るとともに、外周面に一対の電極を対向して設け、その
各電極の上に感ガス体を設けたもので、リード線３によ
り、ヒータの両端がリードビン２ｂ、２ｅ、一方の電極
がリードビン２ａ、２ｃ、他方の電極がリードビン２ｄ
。

２ｆに電気的に接続される。なお、ステム１には図示し
ていないネットキャップが被せられる。

すなわち、ヒータで絶縁管４を熱した状態において、大
気中のガスの濃度に応じて各電極間の感ガス体の抵抗値
が変化する。これをセンサ出力として取出すものである
。

ところで、このような従来の半導体式ガスセンサでは、
絶縁管４がリードＩｊ１３によって保持される形となっ
ているが、リードＩ！３としては白金（Ｐｔ）等の細線
（約０．１φ）が採用されており、しかもリード線３と
絶縁管４との接続部はリード線が感ガス体に対して潜り
込んだ状態となっているため、過度の衝撃が加わるとリ
ード線３が断線したり、感ガス体の破損を招くなどの問
題がある。

そこで、最近、絶縁基板にヒータを内蔵し、その絶縁基
板の上面に一対の電極を対向して設け、さらにその各電
極の上に感ガス体を設けて平板形の素子を形成し、それ
をリードフレームにて保持するようにした半導体式ガス
センサが開発されつつある。これは、保持部材としてリ
ードフレームを採用し、しかもリードフレームと感ガス
体との非接触状態を保つことにより、衝撃に対する十分
な強度および安全を確保し、半導体式ガスセンサの弱点
と云われている耐久性を改善するものである。

（発明が解決しようとする問題点） ただし、そのような平板形の素子の場合、従来の絶縁管
形のものに比べて各電極の対向部分が少なくなり、この
ため各電極間の感ガス体の抵抗値がＭΩオーダの絶縁抵
抗レベルとなり、適正な検知が困難になるという問題が
ある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、平板形の素子でありながら各
電極間の感ガス体の抵抗値を低く抑えることができ、こ
れにより常に適正な検知を可能とする信頼性にすぐれた
半導体式ガスセンサを提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 絶縁基板と、この絶縁基板に内蔵されたヒータと、前記
絶縁基板の上面の対角線上に相対向して設けられた一対
の電極と、これら電極上に設けられた感ガス体とからな
る。

（作用） 絶縁基板の上面の対角線上に各電極を設けていることに
より、各電極の対向部分が多くなり、各ｉ！ｆｉｔ！ｌ
の感ガス体の抵抗値を低く抑えることができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図および第２図において、１１は本体の基部となる
ステムで、そのステム１１にリードビン１２ａ、１２ｂ
、１２ｃ、１２ｄが植設サレテイる。そして、これらリ
ードビンにそれぞれリードフレーム１３を介して矩形状
の絶縁基板１４が接続される。つまり、リードビンおよ
びリードフレームにより、絶縁基板１４が保持される。

ここで、リードフレーム１３は、厚さが約１００ミクロ
ンの板状のもので、純ニッケルを材質としている。絶縁
基板１４は、アルミナを主成分（９３％）とするセラミ
ックを材質としている。

絶縁基板１４は、白金（Ｐｔ）−タングステン（Ｗ＞か
らなるヒータ１５を内蔵するとともに、上面の対角線上
に一対の電極（金）１６．１７を対向配設している。さ
らに、絶縁基板１４の上面には上記電極１６．１７の全
周を被覆するように感ガス体１８が設けられる。この感
ガス体１８は、膜状のものをスクリーン印刷法などで印
刷した後、高温焼成（５００℃〜８００℃）することに
より形成される。

さらに、絶縁基板１４の上面の四隅には対角の位置にそ
れぞれ電極リード用ポンディングパッド１９．１９およ
びヒータリード用ポンディングパッド２０．２０が設け
られる。電極リード用ポンディングパッド１９．１９は
電極１６．１７とそれぞれ電気的に導通され、ヒータリ
ード用ポンディングパッド２０．２０はヒータ１５の両
端とそれぞれ電気的に導通される。しかして、電極リー
ド用ポンディングパッド１９．１９に対してり一ドフレ
ーム１３の一端がパラレルギャップウエルダにて接合さ
れ、そのリードフレーム１３の他端はリードビン１２ｂ
、１２ｄの上部に同じくパラレルギャップウェルダにて
接合される。一方、ヒータリード用ポンディングパッド
２０．２０に対してリードフレーム１３の一端がパラレ
ルギャップウェルダにて接合され、そのリードフレーム
１３の他端はリードビン１２ａ、１２ｃの上部に同じく
パラレルギャップウェルダにて接合される。

なお、ステム１１上にはネットキャップ２１が被せられ
る。

つぎに、上記のような構成において作用を説明する。

リードビン１２８．１００間に電圧が印加されると、ヒ
ータ１５が発熱し、絶縁基板１４が熱せられる。この状
態において、大気中に所定のガスが存在すると、それに
感ガス体１８が反応し、ガスの濃度に応じて電極１６．
１７間の抵抗値が変化する。そして、抵抗値変化がセン
サ出力としてリードビン１２ｂ、１２ｄから取出される
。

ところで、第３図に示すように、絶縁基板１４の長手方
向の辺の長さをＬｌ、短手方向の片の長さをＬ２、電極
１６および電極１７の全長をＬ３とすれば、Ｌ３は下式
で表わされる。

Ｌ３−　１１”＋Ｌ２” つまり、電極１６．１７を単に絶縁基板１４の長手方向
に配設するようなことはせず、対角線上に配設すること
により、電極１６．１７の全長Ｌ３を最大限に延ばすこ
とができる。

このように、電極１６．１７の全長Ｌ３を長くすること
により、電極１６．１７の対向部分が多くなり、平板形
の素子でありながら電極１６゜１７間の感ガス体１８の
抵抗値を低く抑えることができる。

すなわち、第４図（ａ）（ｂ）は電極の対向部分の長さ
と電極間抵抗との関係を示したもので、長さしの電極Ａ
Ｉ　、Ａ２を距離ｄの間隔で配設した場合、電極Ａ１．
Ａ２間の抵抗値Ｒは下式で表わされ、Ｌが長いほど抵抗
値Ｒが小さくなることが判かる。

Ｒｃｃｄ／Ｌ また、電極の長さを延ばすだけでなく、Ｎ極１６をコの
字形としてその中に電極１７を挿入する形としているの
で、電極１６．１７の対向部分はざらに多くなり、電ｗ
Ａ１６．１７間の感ガス体１８の抵抗値を十分に低く抑
えることができる。

すなわち、第５図（ａ）（ｂ）は電極Ａ１をコの字形と
してその中に電ＭＡ　Ａ　２を挿入した場合を示すもの
で、一方の対向部分において生じる抵抗値Ｒと他方の対
向部分において生じる抵抗値Ｒとの合成抵抗（Ｒ、／　
２　）を得ることができる。

こうして、電極１６．１７間の感ガス体１日の抵抗値を
小さく抑えることができるので（ＭΩオーダの絶縁抵抗
レベルにはならない）、適正なセンサ出力を得ることが
できる。つまり、適正な検知を行なうことができ、十分
な信頼性を確保することができる。しかも、電極１６．
１７間の感ガス体の抵抗値を所望の値に設定することも
でき、よってセンサ使用回路（警報器回路等）の容易な
設計が可能となる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、絶縁基板と、この
絶縁基板に内蔵されたヒータと、前記絶縁基板の上面の
対角線上に相対向して設けられた一対の電極と、これら
電極上に設けられた感ガス体とを設けたので、平板形の
素子でありながら各電極間の感ガス体の抵抗値を低く抑
えることができ、これにより常に適正な検知を可能とす
る信頼性にすぐれた半導体式ガスセンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体的な構成を示す斜視
図、第２図は同実施例における要部の具体的な構成を示
す斜視図、第３図は同実施例における絶縁基板と電極と
の寸法的な関係を示す図、第４図（ａ）（ｂ）は同実施
例における電極の対向部分の長さと電極間抵抗との関係
を説明するためのもので、（ａ）は電極の形状を示す図
、（ｂ）は電極間抵抗の等価回路を示す図、第５図（ａ
）（ｂ）は同実施例における電極の対向部分の長さと電
極間抵抗との関係を同じく説明するためのもので、（ａ
）は電極の形状を示す図、（ｂ）は電極間抵抗の等価回
路を示す図、第６図は従来における半導体式ガスセンサ
の一例を概略的に示す斜視図である。 １４・・・絶縁基板、１５・・・ヒータ、１６．１７・
・・電極、１８・・・感ガス体。 第　１　図 第　２　図 第３図 （ａ） 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁基板と、この絶縁基板に内蔵されたヒータと、前記
   絶縁基板の上面の対角線上に相対向して設けられた一対
   の電極と、これら電極上に設けられた感ガス体とを具備
   したことを特徴とする半導体式ガスセンサ。