JPS6249251A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS6249251A JPS6249251A JP18904385A JP18904385A JPS6249251A JP S6249251 A JPS6249251 A JP S6249251A JP 18904385 A JP18904385 A JP 18904385A JP 18904385 A JP18904385 A JP 18904385A JP S6249251 A JPS6249251 A JP S6249251A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- lead
- substrate
- etching
- combustible gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、可燃性のガスの検出に用いるガスセンサに関
し、特に燃焼形のガスセンサに関する。
し、特に燃焼形のガスセンサに関する。
ガスセンサには、大別して吸着形と燃焼形とがおる。
このうち吸着形のガスセンサとし、ては、例えば酸化ス
ズ（Ｓｎｕｇ）のようなＮ形半導体が可燃性ガスを吸着
することでキャリア密度に変化を生じ、その電気抵抗値
が変化することをもってガス濃度′に測定する原理のも
のがある。
ズ（Ｓｎｕｇ）のようなＮ形半導体が可燃性ガスを吸着
することでキャリア密度に変化を生じ、その電気抵抗値
が変化することをもってガス濃度′に測定する原理のも
のがある。
しかし、このようｉｌＪ＆着形ガスセンザセン可燃性ガ
ス以外の吸着物による電気抵抗値の変化の影響による誤
動作が避けら７″Ｉないという欠点がある０こ扛に対し
燃焼形のガスセンサは、加熱媒体と酸化触媒とを使って
可燃性ガスを燃焼させ、そ“の結釆生ずる燃焼熱に基く
加熱媒体の温度上昇（Ｃよる電気抵抗等の変化ＶＣよっ
てガス濃度を測定しようというものでおる。
ス以外の吸着物による電気抵抗値の変化の影響による誤
動作が避けら７″Ｉないという欠点がある０こ扛に対し
燃焼形のガスセンサは、加熱媒体と酸化触媒とを使って
可燃性ガスを燃焼させ、そ“の結釆生ずる燃焼熱に基く
加熱媒体の温度上昇（Ｃよる電気抵抗等の変化ＶＣよっ
てガス濃度を測定しようというものでおる。
ここで触媒を用いるのは、できるだけ低い温度で燃焼を
実現させて引火を防ぐためで、触媒としては従来白金が
よく用いられている。
実現させて引火を防ぐためで、触媒としては従来白金が
よく用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点Ｊ
しかし、白金金酸化触媒に用いる燃焼形ガス七／すの欠
点は、白金が代表的な可燃性ガスのひとつであるメタン
（ＣＨ４）に対してはとんと触媒作用を発揮しないとい
う点にある。メタンに感応させようとするならば、８０
０℃以上に加熱する必要があり、実際上白金を用いる意
味がない。のみならず、従来の燃焼形ガスセンサは、加
熱媒体としてフィラメントを用いているため熱Ｗ ｆｉ
ｔが大春く、低濃度のガスを検出できないという欠点が
あった。
点は、白金が代表的な可燃性ガスのひとつであるメタン
（ＣＨ４）に対してはとんと触媒作用を発揮しないとい
う点にある。メタンに感応させようとするならば、８０
０℃以上に加熱する必要があり、実際上白金を用いる意
味がない。のみならず、従来の燃焼形ガスセンサは、加
熱媒体としてフィラメントを用いているため熱Ｗ ｆｉ
ｔが大春く、低濃度のガスを検出できないという欠点が
あった。
このような問題点を解決するために、本発明は基板に設
けた凹部空間にかけわたした＃膜部材」−にパラジウム
を酸化触媒として有する薄膜状のヒ〜りおよび薄膜状の
感熱センサを配設（７だものである。
けた凹部空間にかけわたした＃膜部材」−にパラジウム
を酸化触媒として有する薄膜状のヒ〜りおよび薄膜状の
感熱センサを配設（７だものである。
ヒータに電流を通じて力１熱しておくと、接触した可燃
性ガスがパラジウムを触媒として燃焼する。
性ガスがパラジウムを触媒として燃焼する。
パラジウムは、Ｉ１燃性ガス全般に対し、てすぐれ次触
媒作用を有し、特にメタンに対しては約４００℃の低温
で燃焼を実現できる。しかも、基板自体からは熱的Ｊ注
とんど絶縁さ扛た薄膜部材上Ｖこ薄膜状のヒータおよび
感熱センサが形成さ７１．るためきわめて微小な市、流
でヒータは４００℃程度まで加熱さｌｊＬるとともに発
生した熱は：自効にセンダに伝えら７する。
媒作用を有し、特にメタンに対しては約４００℃の低温
で燃焼を実現できる。しかも、基板自体からは熱的Ｊ注
とんど絶縁さ扛た薄膜部材上Ｖこ薄膜状のヒータおよび
感熱センサが形成さ７１．るためきわめて微小な市、流
でヒータは４００℃程度まで加熱さｌｊＬるとともに発
生した熱は：自効にセンダに伝えら７する。
第１図（、）は本発明の一実施例を示す平面図、同図（
ｂ）は（゛のｂ−ｂ断面図である。図中１はシリコン基
板、２はシリコン基板１０表面に形成し７た電４気的絶
縁膜であるが、シリコン基＋ｆ１１の表面にｔまくほみ
１Ａが設けら７′ｌ、その上に上記絶縁膜２からガるマ
イクロブリッジ２Ａをかけわたし声構造をとっでいる。
ｂ）は（゛のｂ−ｂ断面図である。図中１はシリコン基
板、２はシリコン基板１０表面に形成し７た電４気的絶
縁膜であるが、シリコン基＋ｆ１１の表面にｔまくほみ
１Ａが設けら７′ｌ、その上に上記絶縁膜２からガるマ
イクロブリッジ２Ａをかけわたし声構造をとっでいる。
とのような構造は、例えば次のようにし２て形成さＶ、
る。すなわち、第２図に承りようにシリコンχ板１の両
面に絶縁膜２として例えばＳ Ｉ Ｏｎ ’＊たはＳ
１８Ｎ４膜を周知の方法により形成１〜、同じく周知の
ホトリソグラフィおよびエツチングにより絶縁膜２の一
方に第３図に示したような開口３をあける。これをマス
クとしてシリコン基＆１に異方性エツチングを施すとと
により、絶縁膜２０マイクロブリツジ２Ａが形成される
。
る。すなわち、第２図に承りようにシリコンχ板１の両
面に絶縁膜２として例えばＳ Ｉ Ｏｎ ’＊たはＳ
１８Ｎ４膜を周知の方法により形成１〜、同じく周知の
ホトリソグラフィおよびエツチングにより絶縁膜２の一
方に第３図に示したような開口３をあける。これをマス
クとしてシリコン基＆１に異方性エツチングを施すとと
により、絶縁膜２０マイクロブリツジ２Ａが形成される
。
とのようなマイクロブリッジ構造の形成方法については
、例えば％ＴＩＡＦ＠５８−２４４９６４号（昭和５８
年１２月２７日出願）に詳しいが、シリコンの結晶面に
よりエツチング速度の違いを利用したものであり、シタ
がってシリコン基板１の結菖面の方向および開口３の形
状・配置を適尚に設足する心太がある。なお、本実施例
では１．７ｍｍＸ１．７ｍｍＸ０．３ｍｍ（厚さ１１）
のシリコン基板１を用い、これに厚さｔ、＝０．２〜０
．５μｍの絶縁膜２を形成した。壕だマイクロブリッジ
２人の寸法は長さＬ＝４００μｍ１幅Ｗ＝ ２００μｍ
とし、くほみ１Ａの深さｄは１２５μｍとした０このマ
イクロブリッジ３の土に、パラジウム（Ｐｄ ）の厚さ
１００Ａ程度の薄膜を薄着によね形成し、ホトリソグラ
フィおよびエツチング（Ｃよりパターニングし、てＰｄ
導線４を形成した。
、例えば％ＴＩＡＦ＠５８−２４４９６４号（昭和５８
年１２月２７日出願）に詳しいが、シリコンの結晶面に
よりエツチング速度の違いを利用したものであり、シタ
がってシリコン基板１の結菖面の方向および開口３の形
状・配置を適尚に設足する心太がある。なお、本実施例
では１．７ｍｍＸ１．７ｍｍＸ０．３ｍｍ（厚さ１１）
のシリコン基板１を用い、これに厚さｔ、＝０．２〜０
．５μｍの絶縁膜２を形成した。壕だマイクロブリッジ
２人の寸法は長さＬ＝４００μｍ１幅Ｗ＝ ２００μｍ
とし、くほみ１Ａの深さｄは１２５μｍとした０このマ
イクロブリッジ３の土に、パラジウム（Ｐｄ ）の厚さ
１００Ａ程度の薄膜を薄着によね形成し、ホトリソグラ
フィおよびエツチング（Ｃよりパターニングし、てＰｄ
導線４を形成した。
実際の使用に当っては、Ｐｄ導線４に一定電流金流し、
温度が４００℃程度となるようにしておく。
温度が４００℃程度となるようにしておく。
Ｈ＊ 、ＣＯ、ＣＨ４６るいは一般式Ｃｍ Ｈｍで弄
わされるその他の炭化水素ガス等の０■燃性ガスが、こ
の４００℃に加熱さｌ、たＰｄ導線４に触扛ると、空気
中の酸素と反応して燃焼する。このとき発生する熱によ
り、Ｐｄ４＋ＩＪ４の温度がさらに上昇し、□−４−・ その抵抗値が増大する。今、ＰｄＪ線４に目、一定電流
が流しであるから、Ｐｄ導線４での電圧降下の増大を測
定することにより、この可燃性ガスの存在を検知するこ
とができる。つまり、本実施例ではＰｄ導線４が酸化触
媒およびヒータならびに感熱センサのすべてを兼ねてい
る。
わされるその他の炭化水素ガス等の０■燃性ガスが、こ
の４００℃に加熱さｌ、たＰｄ導線４に触扛ると、空気
中の酸素と反応して燃焼する。このとき発生する熱によ
り、Ｐｄ４＋ＩＪ４の温度がさらに上昇し、□−４−・ その抵抗値が増大する。今、ＰｄＪ線４に目、一定電流
が流しであるから、Ｐｄ導線４での電圧降下の増大を測
定することにより、この可燃性ガスの存在を検知するこ
とができる。つまり、本実施例ではＰｄ導線４が酸化触
媒およびヒータならびに感熱センサのすべてを兼ねてい
る。
これに対し、第４図はヒータ兼感熱センサとしてパーマ
ロイ等の通常の測温抵抗材料からなる導線５を形成する
とどもに、さらにその上にＰｄ薄膜層６を形成して触媒
としたものである。
ロイ等の通常の測温抵抗材料からなる導線５を形成する
とどもに、さらにその上にＰｄ薄膜層６を形成して触媒
としたものである。
また第５図は、ヒータとしての導線７と感熱センサとし
ての導線８とを別々に隣接（７て設け、その上にＰｄｗ
ｉ膜層６を形成したもので、導線Ｔ上でパラジウムを触
媒として燃焼さ扛たガスにより加熱された空気によって
導線８が加熱され、その抵抗の変化ｙｃよりガス検出が
可能である。
ての導線８とを別々に隣接（７て設け、その上にＰｄｗ
ｉ膜層６を形成したもので、導線Ｔ上でパラジウムを触
媒として燃焼さ扛たガスにより加熱された空気によって
導線８が加熱され、その抵抗の変化ｙｃよりガス検出が
可能である。
いずれも、シリコン卑板１とは熱的にほぼ絶縁された薄
膜部材からなるマイクロブリッジ３上にガスセンサが構
成さ扛、かつヒータおよび感熱センサともに薄膜状で熱
容ｊｔｒｉきわめて小さいζ−とことから、きわめて微
小の電流でヒータを４００Ｕ程度まで加熱でき、かつそ
の燃焼熱θ有効にセンサの温度を１列させるため応答性
が速く、かつ低濃度のガスの検出も可能である利点全方
する。
膜部材からなるマイクロブリッジ３上にガスセンサが構
成さ扛、かつヒータおよび感熱センサともに薄膜状で熱
容ｊｔｒｉきわめて小さいζ−とことから、きわめて微
小の電流でヒータを４００Ｕ程度まで加熱でき、かつそ
の燃焼熱θ有効にセンサの温度を１列させるため応答性
が速く、かつ低濃度のガスの検出も可能である利点全方
する。
なお、絶縁膜２により、くほみ１Ａを完全に橋絡するマ
イクロブリッジ３を構成する代りに第６図に示したよう
なカンチレバー（ｅａｎｔｌｌｅｖｅｒ）９を構成し、
その土に酸化触媒と［７てパラジウムを有するヒータお
よび感熱センダを配するようにしても、同様の効果を得
ることができる。このようなカンチレバー構造も前述し
たと同様の手法により形成できる。
イクロブリッジ３を構成する代りに第６図に示したよう
なカンチレバー（ｅａｎｔｌｌｅｖｅｒ）９を構成し、
その土に酸化触媒と［７てパラジウムを有するヒータお
よび感熱センダを配するようにしても、同様の効果を得
ることができる。このようなカンチレバー構造も前述し
たと同様の手法により形成できる。
以上費、明したように、本発明によれば、基板の凹部空
間にかけわたした薄膜部拐」二に酸化触媒としてパラジ
ウムを有する薄膜状のヒータおよび薄膜状の感熱センサ
を配設したことにより、メタンを含む可燃性ガスを速い
応答性で、しかも低濃度まで検出することが可能となる
。
間にかけわたした薄膜部拐」二に酸化触媒としてパラジ
ウムを有する薄膜状のヒータおよび薄膜状の感熱センサ
を配設したことにより、メタンを含む可燃性ガスを速い
応答性で、しかも低濃度まで検出することが可能となる
。
第１図（い、（ｂ）は本発明の−・実施例を４（す平面
図およびｂ−ｂ断面図、第２［ツｊおよび第３図はイ二
の製造方法を説明するだめの断Ｉ１１」図および平面図
、第４図および第５図は千“４１ぞｔｔ４発明の他の実
施例１示す平面図、第６図は本発明のさらに他の実施例
を示す断面図である。 １・・・・シリコン基板、ＩＡ−ψ・・くばみ、２・・
・φ絶縁膜、３・・・ｅマ・イタ１ゴブリツジ、４・・
・・Ｉ）ｄ導線、５，７．８・・・・導線、６１１ ＠
・−Ｐｄ薄膜層、９＠＊ｓｅカンチレバー。
図およびｂ−ｂ断面図、第２［ツｊおよび第３図はイ二
の製造方法を説明するだめの断Ｉ１１」図および平面図
、第４図および第５図は千“４１ぞｔｔ４発明の他の実
施例１示す平面図、第６図は本発明のさらに他の実施例
を示す断面図である。 １・・・・シリコン基板、ＩＡ−ψ・・くばみ、２・・
・φ絶縁膜、３・・・ｅマ・イタ１ゴブリツジ、４・・
・・Ｉ）ｄ導線、５，７．８・・・・導線、６１１ ＠
・−Ｐｄ薄膜層、９＠＊ｓｅカンチレバー。
Claims (1)
- 凹部を有する基板の上記凹部空間に薄膜部材をかけわた
し、この薄膜部材上に酸化触媒としてパラジウムを有す
る薄膜状のヒータおよび薄膜状の感熱センサを配設して
なるガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904385A JPS6249251A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904385A JPS6249251A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249251A true JPS6249251A (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=16234337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18904385A Pending JPS6249251A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6249251A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243817A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Sharp Corp | シリコンマイクロセンサの製造方法 |
| WO2016066003A1 (zh) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | 中国矿业大学 | 基于硅加热器的mems甲烷传感器及其制备方法与应用 |
| WO2016132934A1 (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ヤマハファインテック株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP18904385A patent/JPS6249251A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243817A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Sharp Corp | シリコンマイクロセンサの製造方法 |
| WO2016066003A1 (zh) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | 中国矿业大学 | 基于硅加热器的mems甲烷传感器及其制备方法与应用 |
| WO2016132934A1 (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ヤマハファインテック株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ |
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