JPH04340452A - ガスセンサおよびその製造方法 - 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】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係るガスセンサを示す平面
図

【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

【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

【図４】従来の厚膜型ガスセンサを示す平面図

【符号の説明】

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。