JPH04340452A - Gas sensor and manufacture thereof - Google Patents

Gas sensor and manufacture thereof

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JPH04340452A
JPH04340452A JP11200291A JP11200291A JPH04340452A JP H04340452 A JPH04340452 A JP H04340452A JP 11200291 A JP11200291 A JP 11200291A JP 11200291 A JP11200291 A JP 11200291A JP H04340452 A JPH04340452 A JP H04340452A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
resistance value
voltage
gas sensor
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP11200291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Kubota
窪田 一成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH04340452A publication Critical patent/JPH04340452A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a gas sensor excellent in the stability of a heater resistance value by forming the shape within the main surface of the substrate of a heater so as to have a parallelogram or quadrilateral and applying a voltage pulse to the heater to adjust the resistance value thereof. CONSTITUTION:A heater is printed on an alumina substrate by screen printing in a parallelogram or quadrilateral and prepared by baking paste based on ruthenium oxide. At this time, the paste adjusted so that the resistance value of the heater 21 becomes higher than a resistance value for obtaining necessary temp. is used because the resistance value of the heater is lowered when high pulse like voltage is applied. The prepared heater 21 is connected to a voltage applying machine 22 through a switch and high pulse like voltage is applied to the heater. After the application of the voltage, the resistance value of the heater 21 is measured by a digital multimeter 23 through a switch 25. The applied voltage is 250-400V and the pulse width thereof is 5-10mus and, when the resistance value of the heater 21 does not reach a predetermined value by one application, the voltage is repeatedly applied.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明はガス漏れ警報器に用い
るガスセンサおよびその製造方法に係り、特にガスセン
サのヒータおよびその抵抗値の調整方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor used in a gas leak alarm and a method for manufacturing the same, and more particularly to a heater for a gas sensor and a method for adjusting its resistance value.

【0002】0002

【従来の技術】金属酸化物半導体をガス感応体とするガ
スセンサを一般家庭用ガス漏れ警報器に用いる場合、検
知対象ガスであるメタン, 水素およびイソブタンを検
知して、ガス漏れ警報器を作動させるに必要な出力を得
るためには、ガスセンサは常時350 〜400 ℃に
加熱しておく必要がある。
[Prior Art] When a gas sensor using a metal oxide semiconductor as a gas sensitive body is used in a general household gas leak alarm, it detects methane, hydrogen, and isobutane, which are the target gases, and activates the gas leak alarm. In order to obtain the necessary output, the gas sensor must be constantly heated to 350-400°C.

【0003】図4は従来の厚膜型ガスセンサを示す平面
図である。スクリーン印刷法でアルミナ基板12上にヒ
ータ11として酸化ルテニウムペーストが印刷され、焼
成後、抵抗値を調整して所定電圧により350 〜40
0 ℃の温度が設定される。13, 14はヒータ電極
、15, 16はリード線である。
FIG. 4 is a plan view showing a conventional thick film gas sensor. A ruthenium oxide paste is printed as a heater 11 on an alumina substrate 12 using a screen printing method, and after firing, the resistance value is adjusted to 350 to 40 by a predetermined voltage.
A temperature of 0°C is set. 13 and 14 are heater electrodes, and 15 and 16 are lead wires.

【0004】抵抗値の調整は、従来、レーザ光線をヒー
タに照射し、ヒータの一部を蒸発させて切り込み17を
入れ、抵抗値を高くすることにより調整するいわゆるレ
ーザトリミング法が行われてきた。
Conventionally, the resistance value has been adjusted by a so-called laser trimming method in which the heater is irradiated with a laser beam to evaporate a portion of the heater and make a cut 17 to increase the resistance value. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のレ
ーザトリミング法によるヒータにおいては、長期間通電
して使用すると、徐々に抵抗値が低下して、ヒータ電力
が大きくなり、ガスセンサの温度が高くなるという問題
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in heaters based on the conventional laser trimming method, when the current is turned on for a long period of time, the resistance value gradually decreases, the heater power increases, and the temperature of the gas sensor increases. There was a problem.

【0006】ヒータが、通電使用中に、その抵抗値が変
化する原因は、まだ明らかではないが、レーザ照射によ
り抵抗体に切り込みを入れて、抵抗体の形状を変化させ
るため、切り込みが入った場所の周囲に電流の集中がお
こり、温度が部分的に高くなり、熱的な劣化を促進する
ものと推定される。
[0006] The reason why the resistance value of the heater changes while it is being energized is not yet clear, but the cut is made because laser irradiation makes a cut in the resistor and changes the shape of the resistor. It is presumed that current concentration occurs around the area, causing local temperatures to rise and accelerating thermal deterioration.

【0007】従って、抵抗体の形状を変えることなく、
抵抗値を調節することができれば、通電使用中に抵抗値
が変化し、ヒータ電流が大きくなり、ガスセンサの温度
が高くなるという問題は解決される。
Therefore, without changing the shape of the resistor,
If the resistance value can be adjusted, the problem of the resistance value changing during energized use, increasing the heater current, and increasing the temperature of the gas sensor can be solved.

【0008】この発明は、抵抗体の平面形状を変えるこ
となく抵抗値を調整することにより、長期にわたり抵抗
値が変化せず安定性に優れるガスセンサおよびその製造
方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gas sensor and a method for manufacturing the same, in which the resistance value does not change over a long period of time and has excellent stability by adjusting the resistance value without changing the planar shape of the resistor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明の
第1形態によれば基板上にヒータと二つの電極を有し、
ヒータは酸化ルテニウムの厚膜であり、二つの電極と接
触して積層され、この際電極間における基板主面内の外
形を定める二辺が相互に平行であり、電極はその対向す
る二辺が相互に平行であるように構成することにより達
成される。
[Means for Solving the Problems] According to a first embodiment of the present invention, the above-mentioned object has a heater and two electrodes on a substrate,
The heater is a thick film of ruthenium oxide, which is laminated in contact with two electrodes, in which case the two sides that define the outer shape within the main surface of the substrate between the electrodes are parallel to each other, and the two opposing sides of the electrodes are parallel to each other. This is achieved by configuring them so that they are parallel to each other.

【0010】また、本発明の第2の形態によれば、第一
の工程と第二の工程を有し、第一の工程は基板上に二つ
の電極を離間して形成し、次いで酸化ルテニウムからな
る厚膜状のヒータを二つの電極と接して設ける工程であ
り、第二の工程は上記ヒータに電圧パルスを印加してヒ
ータ抵抗値を調整するものであるとすることにより達成
される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first step and a second step. The second step is achieved by applying a voltage pulse to the heater to adjust the heater resistance value.

【0011】[0011]

【作用】ヒータの相対する二辺が平行であるのでヒータ
内の電流密度が均一になる。ヒータに電圧パルスを印加
してヒータ抵抗値を調整するのでヒータに切り込み部を
導入せず、ヒータの形状を変えることなく抵抗値を調整
できる。
[Operation] Since the two opposing sides of the heater are parallel, the current density within the heater becomes uniform. Since the heater resistance value is adjusted by applying a voltage pulse to the heater, the resistance value can be adjusted without introducing a notch into the heater and without changing the shape of the heater.

【0012】0012

【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1はこの発明の実施例に係るガスセンサを示す平
面図である。本図で1は酸化ルテニウムを主成分とする
ヒータ、2は一辺が2.5mmの正方形をした厚さ0.
5mmのアルミナ基板、3と4は白金製のヒータ電極、
5と6はリード線である。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a gas sensor according to an embodiment of the invention. In this figure, 1 is a heater whose main component is ruthenium oxide, and 2 is a square heater with a side of 2.5 mm and a thickness of 0.
5mm alumina substrate, 3 and 4 are platinum heater electrodes,
5 and 6 are lead wires.

【0013】図2はヒータに高電圧のパルスを印加する
装置を示す配置図である。21は抵抗値が調整されるヒ
ータ、22はパルス状高電圧を発生させる印加電圧機、
23はヒータの抵抗値を測定するデジタルマルチメータ
、24, 25はスイッチである。
FIG. 2 is a layout diagram showing a device for applying high voltage pulses to the heater. 21 is a heater whose resistance value is adjusted; 22 is an applied voltage machine that generates a pulsed high voltage;
23 is a digital multimeter for measuring the resistance value of the heater, and 24 and 25 are switches.

【0014】印加電圧機、デジタルマルチメータ, ス
イッチは全て、コンピュータ26により制御される。ヒ
ータの抵抗値が1回のパルス状高電圧の印加で、所定の
値に達しないときは、2回, 3回と同一操作を繰り返
す。
The applied voltage machine, digital multimeter, and switch are all controlled by computer 26. If the resistance value of the heater does not reach the predetermined value with one application of pulsed high voltage, repeat the same operation two or three times.

【0015】パルス状高電圧の印加電圧とパルス幅は、
1回のパルス印加により、抵抗値の変化が0.5〜1.
5%になるよう選定される。電圧としては250 〜4
00 V, パルス幅は5〜10μsである。変化が小
さいと調整に時間を要し、また変化が大きすぎると、所
定抵抗値におさめることが困難となる。
The applied voltage and pulse width of the pulsed high voltage are as follows:
With one pulse application, the resistance value changes by 0.5 to 1.
It is selected to be 5%. The voltage is 250~4
00 V, pulse width is 5-10 μs. If the change is small, it will take time to make the adjustment, and if the change is too large, it will be difficult to keep the resistance to a predetermined value.

【0016】高電圧をパルス状に印加して、ヒータの抵
抗値を調整するには、次の手順による。まず、スクリー
ン印刷法で、アルミナ基板上に印刷された、酸化ルテニ
ウムを主成分とするヒータ用ペーストは、850 ℃で
15分間焼成される。このとき、ヒータの抵抗値が必要
な温度を得るための抵抗値より、高くなるように調整さ
れたペーストが用いられる。これは、酸化ルテニウムを
主成分とする発熱抵抗体は、パルス状高電圧が印加され
ると抵抗値が低減するからである。
The following procedure is used to adjust the resistance value of the heater by applying a high voltage in a pulsed manner. First, a heater paste containing ruthenium oxide as a main component, printed on an alumina substrate by screen printing, is fired at 850° C. for 15 minutes. At this time, a paste is used in which the resistance value of the heater is adjusted to be higher than the resistance value for obtaining the required temperature. This is because the resistance value of a heating resistor mainly composed of ruthenium oxide decreases when a pulsed high voltage is applied.

【0017】必要な温度を得るための抵抗値より高めの
抵抗値に作製されたヒータ21は、スイッチ24を介し
て、電圧印加機22に接続され、パルス状高電圧が印加
される。パルス状高電圧を印加した後、ヒータの抵抗値
はスイッチ25を介してデジタルマルチメータで測定さ
れる。
The heater 21, which has a resistance value higher than that required to obtain the required temperature, is connected to a voltage applying device 22 via a switch 24, and a pulsed high voltage is applied thereto. After applying the pulsed high voltage, the resistance value of the heater is measured with a digital multimeter via the switch 25.

【0018】図3は、この発明の実施例に係るガスセン
サにつきそのヒータ電力の経時変化を従来のガスセンサ
と対比して示す線図である。ヒータはそれぞれ次のよう
にして作製された。まず、この発明によるヒータは、焼
成後のヒータ抵抗値が22kΩの酸化ルテニウムペース
トが印刷され、焼成された。ついで、電圧400 V,
 2μsのパルス状高電圧を印加し、抵抗値を室温 (
25℃) で20kΩに調整した。従来のレーザトリミ
ング法によるヒータは、焼成後のヒータ抵抗値が18k
Ωの酸化ルテニウムペーストが印刷され、焼成された後
、レーザトリミング法により、抵抗値を20kΩに調整
した。
FIG. 3 is a diagram showing the change over time in the heater power of the gas sensor according to the embodiment of the present invention in comparison with a conventional gas sensor. Each heater was manufactured as follows. First, in the heater according to the present invention, a ruthenium oxide paste having a heater resistance value of 22 kΩ after firing was printed and fired. Then, the voltage was 400 V,
A pulsed high voltage of 2 μs was applied, and the resistance value was adjusted to room temperature (
(25°C) and adjusted to 20 kΩ. The heater using the conventional laser trimming method has a heater resistance value of 18k after firing.
After the ruthenium oxide paste of Ω was printed and fired, the resistance value was adjusted to 20 kΩ by a laser trimming method.

【0019】ヒータはいずれも、AC100 Vが印加
された時、ヒータ電力は0.52Wとなる。従来のレー
ザトリミング法により作製したヒータ (曲線32) 
は、通電期間が長くなると、ヒータ電力が増大する傾向
を示している。 しかし、この発明により作製したヒータ (曲線31)
 は、通電期間が長くなってもヒータ電力は一定であり
、安定である。ヒータ電力の変化はヒータの抵抗値が変
化したものであり、この発明により作製したヒータは、
長期間の通電で、抵抗値が変化しないで、安定であるこ
とを示している。
When AC 100 V is applied to each heater, the heater power is 0.52 W. Heater manufactured by conventional laser trimming method (curve 32)
shows a tendency that the heater power increases as the energization period becomes longer. However, the heater made according to this invention (curve 31)
The heater power is constant and stable even if the energization period becomes long. The change in heater power is due to the change in resistance value of the heater, and the heater manufactured according to this invention has the following characteristics:
This shows that the resistance value does not change even when energized for a long period of time, indicating that it is stable.

【0020】[0020]

【発明の効果】この発明によれば基板上にヒータと二つ
の電極を有し、ヒータは酸化ルテニウムの厚膜であり、
二つの電極と接触して積層され、この際電極間における
基板主面内の外形を定める二辺が相互に平行であり、電
極はその対向する二辺が相互に平行であるので、ヒータ
の電流分布が均一であり、ヒータ抵抗値が一定で、ヒー
タ温度の安定化し信頼性に優れるガスセンサが得られる
[Effects of the Invention] According to the present invention, a heater and two electrodes are provided on the substrate, and the heater is a thick film of ruthenium oxide.
Two electrodes are laminated in contact with each other, and in this case, the two sides that define the outer shape of the main surface of the substrate between the electrodes are parallel to each other, and the two opposite sides of the electrodes are parallel to each other, so the current of the heater is A gas sensor with uniform distribution, constant heater resistance, stable heater temperature, and excellent reliability can be obtained.

【0021】また他の発明によれば第一の工程と第二の
工程を有し、第一の工程は基板上に二つの電極を離間し
て形成し、次いで酸化ルテニウムからなる厚膜状のヒー
タを二つの電極と接して設ける工程であり、第二の工程
は上記ヒータに電圧パルスを印加してヒータ抵抗値を調
整するものであるので、ヒータに切り込みを導入するこ
となくヒータ抵抗値を調整することができ電流分布の均
一性のよいヒータを調製することが可能となりヒータ温
度が安定化し信頼性に優れるガスセンサが得られる。
According to another invention, there are a first step and a second step. This is the process of installing a heater in contact with the two electrodes, and the second process is to adjust the heater resistance by applying a voltage pulse to the heater, so the heater resistance can be adjusted without introducing a cut into the heater. It is possible to prepare a heater that can be adjusted and has good uniformity of current distribution, the heater temperature is stabilized, and a gas sensor with excellent reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明の実施例に係るガスセンサを示す平面
FIG. 1 is a plan view showing a gas sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】ヒータに高電圧のパルスを印加する装置を示す
配置図
[Figure 2] Layout diagram showing a device that applies high voltage pulses to the heater

【図3】この発明の実施例に係るガスセンサにつきその
ヒータ電力の経時変化を従来のガスセンサと対比して示
す線図
FIG. 3 is a diagram showing the change in heater power over time of the gas sensor according to the embodiment of the present invention in comparison with that of a conventional gas sensor.

【図4】従来の厚膜型ガスセンサを示す平面図[Figure 4] Plan view showing a conventional thick film gas sensor

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    ヒータ 2    アルミナ基板 3    電極 4    電極 5    リード線 6    リード線 21    ヒータ 22    電圧印加機 23    デジタルマルチメータ 24    スイッチ 25    スイッチ 26    コンピュータ 1 Heater 2 Alumina substrate 3 Electrode 4 Electrode 5 Lead wire 6 Lead wire 21 Heater 22 Voltage application machine 23 Digital multimeter 24 Switch 25 Switch 26 Computer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にヒータと二つの電極を有し、ヒー
タは酸化ルテニウムの厚膜であり、二つの電極と接触し
て積層され、この際電極間における基板主面内の外形を
定める二辺が相互に平行であり、電極はその対向する二
辺が相互に平行であることを特徴とするガスセンサ。
Claim 1: A heater and two electrodes are provided on a substrate, the heater is a thick film of ruthenium oxide, and is laminated in contact with the two electrodes, defining the outer shape within the main surface of the substrate between the electrodes. A gas sensor characterized in that two sides are parallel to each other, and the electrodes have two opposite sides parallel to each other.
【請求項2】第一の工程と第二の工程を有し、第一の工
程は基板上に二つの電極を離間して形成し、次いで酸化
ルテニウムからなる厚膜状のヒータを二つの電極と接し
て設ける工程であり、第二の工程は上記ヒータに電圧パ
ルスを印加してヒータ抵抗値を調整するものであること
を特徴とするガスセンサの製造方法。
2. A first step and a second step, the first step is to form two electrodes on a substrate at a distance, and then a thick film heater made of ruthenium oxide is formed between the two electrodes. A method for manufacturing a gas sensor, characterized in that the second step is to apply a voltage pulse to the heater to adjust the heater resistance value.
【請求項3】請求項2記載の製造方法において電圧は2
50 ないし400 Vであり、パルス幅は5〜10μ
sであることを特徴とするガスセンサの製造方法。
3. In the manufacturing method according to claim 2, the voltage is 2
50 to 400 V, pulse width 5 to 10μ
A method for manufacturing a gas sensor, characterized in that: s.
JP11200291A 1991-05-17 1991-05-17 Gas sensor and manufacture thereof Pending JPH04340452A (en)

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