JPH0823540B2 - 半導体式ガスセンサ - Google Patents

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、
その一例を第３図に示す。

第３図において、１は本体の基台となるステムで、そ
のステム１にはリードピン2a,2b,2c,2d,2e,2fが植設さ
れている。そして、これらリードピ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ピン2
b,2e、一方の電極がリードピン2a,2c、他方の電極がリ
ードピン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。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記絶縁管４はリード線３によって保持さ
れる形となっているが、リード線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。

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、衝撃に対して十分な強度
を発揮することができる耐久性および信頼性にすぐれた
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） 複数のリードピンを有する基台と、ヒータを内蔵した
絶縁基板と、この絶縁基板の上面に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、前記絶縁
基板に設けられ前記ヒータの両端および各電極がそれぞ
れ接合される複数のボンディングパッドと、これらボン
ディングパッドと前記各リードピンとを接続する複数の
リードフレームとを設け、これらリードフレームにより
前記絶縁基板を保持する。

（作用） 絶縁基板の保持にリードフレームを採用し、しかもリ
ードフレームと絶縁基板との接続にボンディングを採用
していることにより、十分な機械的強度をもって絶縁基
板を保持することができる。

（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は本体の基台となる
ステムで、そのステム11にリードピン12a,12b,12c,12d
が植設されている。そして、これらリードピンにそれぞ
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、リードピンおよびリードフレームによ
り、絶縁基板14がステム11の上部に保持される。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ボンディングパッド19,19およびヒ
ータリード用ボンディングパッド20,20が設けられる。
電極リード用ボンディングパッド19,19は電極16,17とそ
れぞれ電気的に導通され、ヒータリード用ボンディング
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、電極リード用ボンディングパッド1
9,19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
はリードピン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、ヒータリード用ボンデ
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の他端はリードピン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。

リードピン12a,12c間に電圧が印加されると、ヒータ1
5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
ードピン12b,12dから取出される。

一方、絶縁基板14の保持に従来のような細線とは異な
るリードフレーム13を採用しているので、たとえ過大な
衝撃が加わってもリードフレーム13が切れるようなこと
がない。しかも、リードフレーム13と絶縁基板14との接
続にボンディングを採用しているので、リードフレーム
13と感ガス体18との非接触状態を保つことができ、従来
のような感ガス体の破損を防ぐことができる。つまり、
十分な機械的強度をもって絶縁基板14を保持することが
できる。

特に、リードフレーム13の材質である純ニッケルは、
各種金属と合金を形成し易く、パラレルギャップウェル
ダなどによる溶接部の接合強度に関して高強度が得られ
ること、さらには絶縁基板14が高温（約300℃〜500℃）
に熱せられてもそれに反して十分な耐酸化性を確保し、
かつ大気中の水分による対腐蝕性にすぐれるという利点
がある。

実際に、高さ1.5mから落下させる試験を行なったが、
構造上の損傷や特性上の変化は見られなかった。

したがって、設置箇所の変更が頻繁になされたりして
も、それに影響を受けることなく十分な耐久性を確保す
ることができ、ひいては信頼性の向上となる。

また、各ボンディングパッドを絶縁基板14の上面に設
けているので、接合作業が容易である。

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、複数のリードピ
ンを有する基台と、ヒータを内蔵した絶縁基板と、この
絶縁基板の上面に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、前記絶縁基板に設けられ前
記ヒータの両端および各電極がそれぞれ接合される複数
のボンディングパッドと、これらボンディングパッドと
前記各リードピンとを接続する複数のリードフレームと
を設け、これらリードフレームにより前記絶縁基板を保
持するようにしたので、衝撃に対して十分な強度を発揮
することができる耐久性および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。 13……リードフレーム、14……絶縁基板、15……ヒー
タ、16,17……電極、18……感ガス体、19……電極リー
ド用ボンディングパッド、20……ヒータリード用ボンデ
ィングパッド。

フロントページの続き (72)発明者 松坂 孝 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 一本松 正道 大阪府大阪市東区平野町５丁目１番地 大 阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−103959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−230151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−159744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−223552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205554（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のリードピンを有する基台と、ヒータ
   を内蔵した絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられ
   た一対の電極と、これら電極上に設けられた感ガス体
   と、前記絶縁基板に設けられ前記ヒータの両端および各
   電極がそれぞれ接合される複数のボンディングパッド
   と、これらボンディングパッドと前記各リードピンとを
   接続する複数のリードフレームとを具備し、これらリー
   ドフレームにより前記絶縁基板を保持することを特徴と
   する半導体式ガスセンサ。
2. 【請求項２】リードフレームは、材質が純ニッケルであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
   式ガスセンサ。
3. 【請求項３】各ボンディングパッドは、絶縁基板の上面
   に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の半導体式ガスセンサ。