JPS63109358A - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明は、可燃性ガス、毒性ガス、酸素、水蒸気等の雰
囲気成分を検出するためのセンサと、その製造方法とに
関する。本発明は特に、ヒータとしての金属発熱体をセ
ンサの支持体としたセンサと、その製造方法とに関する
。

［従来技術］ 雰囲気成分の検出に用いられるセンサには、基本的に２
種の形状がある。第１のものでは、雰囲気感応物質を塊
状に焼結し、ヒータと電極とを取り付ける。第２のもの
では、絶縁性の基体に雰囲気感応物質を支持させ、これ
にヒータと電極とを取り付ける。いずれのものも構造は
複雑で、量産性やセンサの小形化、あるいはセンサの熱
容量等に付いて、制約を課している。

これらの制約は、ヒータをセンサの支持体とし、このヒ
ータ上に層状の雰囲気感応物質を担持させることができ
れば解消する。即ち塊状の焼結体にヒータや電極を接続
することが不要となる。また絶縁基体が不要となる。絶
縁基体に設けたヒータ、通常はｐｔ等の蒸着膜や印刷膜
、と外部とを接続するリードが不要となる。これらのこ
とはセンサを小形化し、その熱容量を減少させる。また
センサには雰囲気感応物質の焼結体や絶縁基体がなく、
センサの支持体としてのヒータは極く小さな重量を支え
るに足るもので良いことになる。

［発明の課題］ 本発明は、ヒータをセンサの支持体とし、このヒータ上
に雰囲気感応物質層を支持させたセンサと、その製造方
法とを提供することを課題とする。

ＥＲ明の構成コ 本発明では、ｐｔやＰｄ−Ｉｒ合金等の貴金属、あるい
はＦｅ−Ｃｒ−Ａ１合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等の卑金属の
表面に耐熱絶縁性被覆を施し、金属発熱体とする。この
ような被覆は、プラズマＣＶＤ。

スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、あるい
はＣＶＤ、更にはアルミナゾル等のゾル状物質の塗布と
焼成等により設けることが出来る。

被覆の製造条件を選べば、容易に緻密で金属に強固に結
合した被覆が得られる。次に被覆上に雰囲気感応物質層
を設ければ、センサとすることができる。

雰囲気感応物質と金属発熱体とは絶縁被覆により隔離さ
れ、両者を分離することができる。また雰囲気感応物質
の多くは金属酸化物であり、金属への結合強度は低い。

しかし絶縁被覆は通常セラミックにより構成され、雰囲
気感応物質が脱落、あるいは剥離する可能性はほとんど
ない。

次にこのセンサの形状は金属発熱体自体により定まり、
極く小さなものとすることができる。その結果、発熱体
は自重程度の重量を支えるに足るもので鼻く、センサは
小形化し、熱容量も減少する。

このようなセンナの製造は、一般に次のようにして行な
われる。

ｌ）金属発熱体の表面に露出部を残して耐熱絶縁性被覆
を施す。

２）被覆上に雰囲気感応物質層を設ける。

３）雰囲気感応物質層に電極を接続する。なお電極の取
り付けは、雰囲気感応物質層を設ける前でも、後でも良
い。

４）発熱体や電極をステムに接続し、外部との接続を可
能にする。

これらの工程のうち複雑なものは、電極の取り付けとそ
のステムへの接続である。しかしこれらの工程が必要な
ことは従来のセンサ、例えば絶縁基体に膜状の雰囲気感
応物質を設けたもの、でも変わらない。そして他の工程
はいずれも単純で、均一な取り扱いができ、量産性に富
んでいる。

［実施例］ センサの構造 第１図〜第３図に、基本的実施例を示す。第１図におい
て、（２）はセンサ、（４）はハウジングであり、その
上部から図示しないカバーで覆ってセンサの防爆と保護
とを行う。（６）はハウジングに固着したヒータステム
、（８）は同じくハウジングに固着した電極ステムであ
る。（１０）はセンサ本体で、耐熱絶縁性被覆を施した
金属発熱体（１４）の表面に、雰囲気感応物質層（２０
）を支持させ、感応物質層（２０）に一対の電極（２４
）、（２６）を接続しである。センサ本体（１０）は、
ハウジング（４）の中空部に収容される。

第２図、第３図に移って、（１４）はＰｔ１　Ｉｒ。

Ｐｄ８Ｏ−１ｒ２０、Ｐｔ−ＺＧＳ（Ｐｔの結晶粒界に
ＺｒＯ＊粒子を析出させたもの）等の貴金属や、Ｗ、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、等の卑金属の金属発熱体
である。発熱体（１４）の材質は貴金属、卑金属を問わ
ないが、耐熱耐酸化性、耐熱耐還元性等の雰囲気への耐
久性が高く、高抵抗で抵抗値が安定したものが好ましい
。これらの内好ましいものは、高抵抗の卑金属発熱体で
あり、実施例ではカンタル（スエーデンガデリウス社の
Ｆｅ−０ｒ−Ａ１合金、カンタルはガブリウス社の商標
）を用いた。発熱体（１４）はここではワイヤ状とし、
その線径は雰囲気感応物質層（２０）を支持し、電極（
２４）、（２６）を接続し得る程度のものであれば良い
。線径は具体的には１０μ程度でも充分であるが、線引
き加工の困難性を考慮し、２０〜８０μ程度が好ましい
。

発熱体（１４）には、必要に応じ金等の良導体の被覆（
１６）を設ける。これは発熱体（１４）が−様に発熱し
、ステム（６）付近での発熱が有効に利用されないため
である。即ち直接雰囲気感応物質層の加熱に利用し得な
い部分を低抵抗化し、消費電力を節減する。なお良導体
被覆（１６）は後述の絶線被覆の外側に設けても良い。

その場合は、適宜の位置で発熱体（１４）と良導体被覆
（１６）を接続する。消費電力の節減よりも、発熱体（
１４）の抵抗値を増太さ仕ることのほうが重要な場合、
良導体被覆（１６）を設ける必要がないことは当然であ
る。

（１８）は耐熱絶縁性被覆で、ステム（６）への溶接等
による接続部を残して、発熱体（１４）の表面に設ける
。被覆（１８）の材質は使用雰囲気に対して安定で、発
熱体（１４）や後述の雰囲気感応物質層と反応しないも
のを用いる。被覆（１８）は発熱体（１４）への付着強
度が高く、発熱体（１４）と後述の雰囲気感応物質層と
の一絶縁抵抗が高いものを用いる。被ｆｆ１（１８）の
材質としては、アルミナ、シリカ等の金属酸化物、Ｓ　
ｒ　Ｃｓ　Ｓ　１３Ｎ４．　Ｂ　Ｎｓ等のセラミック等
を用いる。この内好ましいものはアルミナ、シリカ等の
金属酸化物である。なおここで言う絶縁性とは、雰囲気
感応物質層の内部抵抗に対して充分大きな絶縁抵抗を有
するとの意味であり、例えば低抵抗の５ｎＯｙを雰囲気
感応物質層として用いる場合、高抵抗のＴｉｄｙを絶縁
性被覆（１８）として用いることも可能である。また被
覆（１８）の他の作用は、発熱体（１４）を雰囲気から
遮断し保護する点にある。

被覆（１８）の厚さは、充分な付着強度と絶縁性が得ら
れる範囲で任意のものを用いえる。好ましい厚さは５０
Ａ−１０μ、より好ましくは１００Ａ〜５μである。

（２０）は雰囲気感応物質層である。その材質は被検出
成分に応じて定めれば良く、例えば可燃性ガスや毒性ガ
スを検出する場合、５ｎＯａや　Ｉｎ２Ｏ３、あるいは
ＦｅｔＯ＋等の金属酸化物半導体を用いる。またＯ７を
検出する場合、ＢａＳｎＯ３やＬａＮ１ｐｓ、あるＮ）
はＮｉＯ等の金属酸化物半導体を用いる。また雰囲気中
の湿度を検出する場合、ＭｇＣｒ、Ｏ，やＴ　ｉ　Ｏ２
等のセラミックを用いる。これらのものは水蒸気を物理
吸着し、吸着水の電気伝導度から湿度を検出できる。湿
度の検出の場合、周知のように感応物質層（２０）は雰
囲気中のダストや油分により汚染され、感応物質層（２
０）をヒートクリーニングし汚染を除（必要がある。ま
た他の材質としては、アンチモン酸（Ｈｔ　ｓ　ｂｔ　
ｏ　ｅ）やリン酸アンチモン（Ｈ８ｂＰｆｆｉＯ，）等
のプロトン導電体を用いる。これらのプロトン導電体は
Ｈ６の濃度差により起電力を生じ、Ｈｔの検出に用いる
ことができる。なおこの場合は例えば、電極の一方を雰
囲気から遮断し、２つの電極間に水素濃度の差を形成さ
せ、起電力を発生させるようにする。

即ち雰囲気感応物質層（２０）の材質は、雰囲気成分に
より電気的特性が変化するものであれば良い。

雰囲気感応物質層（２０）の厚さは、発熱体（１４）が
支持しえる範囲であれば良い。例えば感応物質層（２０
）を真空蒸着やスパッタリング等により形成する場合、
好ましい厚さは１００Ａ〜５μであり、粉体の塗布やデ
ィッピングによる場合、１μ〜５０μが好ましい。なお
雰囲気感応物質層（２０）自体は既に周知のものであり
、周知技術の範囲で自由に変更できる。

（２４）、（２６）は電極であり、ここでは２０μ程度
の線径の金線を用いる。電極（２４）、（２６）はフリ
ットレスの金ペースト（２８）により感応物質層（２０
）に接続し、溶接によりステム（８）に固着する。電極
（２４）、（２６）は絶縁層（１８）上に形成して、そ
の後感応物質層（２０）を設けても良い。

第４図（ｄ）に移って、（３２）はカバーであり、（３
４）は金網からなる通気孔で、ハウジング（４）に固着
してセンサ（２）を完成する。

このようなセンサの構造は、種々の変更が可能である。

第５図のセンサ（５２）は、金の良導体被覆（１６）を
廃止し、消費電力の節減よりもヒータの高抵抗化を重視
したものである。またこのセンサ（５２）では、絶縁性
被覆（１８）上に蒸着等により金の膜状電極（３０）を
設け、これを電極（２４）。

（２６）に接続するようにしている。これは雰囲気感応
物質層（２０）と電極との接続を改良することを意図し
たものである。

第６図のセンサ（６２）では、発熱体（１４）を電極に
兼用し、感応物質層（２０）の下部で絶縁性被覆（１８
）を二部除き、感応物質層（２０）を電極（２４）と発
熱体（１４）とに接続している。

また第７図、第８図のセンサ（７２）では、板状の発熱
体（１５）を用い、耐熱絶縁性被覆（Ｉ９）を施し、そ
の上から雰囲気感応物質層（２１）を印刷等により設け
ている。また板状発熱体（１５）は中間で面積を減少さ
せ、中心部での集中的発熱と熱伝導による熱損失の軽減
を行っている。即ち発熱体（１５）には中間に２つのく
びれ部（７６）を設け、熱伝導による損失を減少させる
。またこの部分の発熱量を増し、中心部（７４）を均一
に加熱する。

さらにくびれ部（７６）の外方の面積を増し、この部分
での発熱を抑制する。

センサの製造 第３図を基に、センサの製造方法を説明する。

勿論これは製造方法の１例に過ぎず、他の製法をを排除
するものではない。適当な線径のワイヤ（１４）を用意
し、所定の間隔て金ペーストを印刷、あるいは金を蒸着
し、良導体被覆（１６）を設ける（第３図ａ、ｂ）。

次いでステム（６）への溶接部に対応する位置をマスキ
ング等により残し、耐熱絶縁性被覆（１８）を設ける（
第３図Ｃ）。被覆（１８）の形成方法として最も好まし
いものは、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、イオンプ
レーティングである。プラズマＣＶＤの場合、例えばア
ルミニウムのアルコキシド等の有機化合物をＡｒ等のプ
ラズマに注入し、ワイヤ（１４）に吹き付は皮膜を完成
する。またスパッタリングの場合、例えば低酸素分圧中
でのアルミニウムの反応性スパッタリングにより皮膜を
設ける。イオンプレーティングの場合も同様である。絶
縁性被覆（１８）はアルミニウムの蒸着膜の酸化や、ア
ルミナゾルの塗布と焼結、あるいはアルミニウムのイソ
プロポキシド ＡＩ（０−ＣＨ−（ＣＨ３）ｔ）ａ の熱分解等でも設けることができる。

被覆の付着強度や絶縁強度は、プラズマＣＶＤ。

スパッタリング、イオンプレーティングがほぼ同等で、
蒸着がこれに次ぎ、ゾルの焼成ではより低い。イソプロ
ポキシド等の有機化合物の熱分解は、実験室的には最も
簡単な手法であるが、付着強度、絶縁強度とも最も低か
った。ゾルの焼成やイソプロボキシド等の有機化合物の
熱分解の問題は、皮膜に多数のピンホールが残る点にあ
り、ゾルの塗布と焼成、あるいは有機化合物の熱分解を
３〜ＩＯ回程度繰り返しピンホールを埋めると、付着強
度や絶縁強度が改善される。例えば電極（２４）と発熱
体（１４）との抵抗をＩＭΩ以上とするには、プラズマ
ＣＶＤの場合５０Ａのアルミナ膜で充分である。しかし
アルミナゾルの場合、塗布と焼成とを３〜５回程度行う
必要が有った。またアルミニウムのイソプロポキシドを
含浸し熱分解してアルミナ皮膜とする場合、７〜ＩＯ回
程度含浸と焼成とを繰り返す必要が有った。

絶縁性被覆の材質には、例えばアルミナ、シリカ等の金
属酸化物を用い、中性雰囲気で使用する場合には５ｉＣ
１ＳｉｓＮ＋、ＢＮＳＴｉＣ等も用い得る。上記の例で
はアルミナに付いて説明したが、アルミナゾルをシリカ
ゾルに代え、アルミニウムのイソプロポキシドをテトラ
エチルシリケート等に代えれば、同様に実施できる。

プラズマＣＶＤを用いる場合、５０Ａのアルミナ被覆で
も充分な絶縁強度と付着強度とが得られた。従って被覆
の厚さは好ましくは５０．Ａ以上、より好ましくは１０
０Ａ以上とする。被覆の厚さの上限には本質的意味はな
く、好ましくは１０μ以下、より好ましくは５μ以下と
する。

被覆（１８）のマスキングは、被覆の不要な位置にナイ
ロン等の樹脂をコートし膜の付着を妨げる、あるいは付
着した膜を部分的にエツチングすることにより行う。例
えばアルミナ膜のエツチングの場合、膜の形成後にフォ
トレジストを塗布し、感光させてレジストを除き、エツ
チングする。エツチング液にはアルミナの場合、ＨＦ　
（室温エツチング）、や温リン酸が好ましい。またシリ
カの場合にも、室温のＨＦが好ましい。

雰囲気感応物質層（２０）は、蒸着、スパッタリング、
粉体の塗布や印刷、あるいはデツピングにより設ける（
第３図ｄ）。また熱分解等によりこれらの物質に転化す
る材料を、被覆（１８）上で分解しても良い。

感応物質層（２０）を設けた後に、電極（２４）。

（２６）を接続しく第３図ｅ）、ハウジング（４）に収
容して、センサ（２）を完成する。ハウジングを第４図
により説明する。図において（８０）は一連のリードフ
レームであり、ステム（６）、（８）を予め設けである
。リードフレーム（８０）にハウジング（４）を溶着等
で固定し、第４図（ａ）のらのを得る。

これに感応物質層（２０）を設けた発熱体（１４）を溶
接等で固定し、次いで電極を取り付ける（第４図ｂ）。

電極（２４）、（２６）の取り付けは例えば金ペースト
（２８）を用いて行い、６００〜８００℃程度で熱処理
し、ペーストを固化させる。またステム（８）に電極（
２４）、（２６）を溶接等で接続する。なお発熱体（１
４）をステム（６）に溶接した後に感応物質層（２０）
を形成させても良く、また電極（２４）、（２６）を発
熱体（１４）に取り付けた後にステムへの取り付けを行
っても良い。

これらの作業の後、通気孔（３４）を設けた上部カバー
（３２）をハウジング（４）に溶着しく第４図Ｃ）、リ
ードフレームの余分な部分をカットし、ステムを折り曲
げて、センサ（２）を完成する（第４図ｄ）。これらの
工程は、電極（２４）、（２６）のセット以外は、はぼ
自動的に行うことができ、均一な特性のセンサが得られ
ると共に、量産性にも富んでいる。

付帯回路 これらのセンサでの問題は、発熱体（１４）の抵　　　
　　　　　□抗値が低い点にある。即ち、雰囲気感応物
質層（２０）の形成や、その特性は薄膜型や厚膜型のセ
ンサとして周知であり、問題は発熱体の抵抗値に集中す
る。そしてセンサの使用温度は、ガスセンサの場合で３
００〜４００℃程度が多く、湿度センサのヒートクリー
ニングの場合でも３００’Ｃ程度が多い。プロトン導電
体の場合、使用温度は室温〜２００℃程度が多く、室温
で用いる場合には３００℃程度でのヒートクリーニング
を行うのが普通である。ステム（６）、（６）間の間隔
を２ｍｍとし、ワイヤ状の発熱体を用いた場合に付いて
、ヒータ特性を表１に示す。

表　ｌ　ヒータ特性＊ 材　　質と　線径（μ）抵抗値（Ω）電力（ｍＷ）Ｐｄ
−Ｉｒ　　２０μ　　　　　３　　　　８０（金被覆な
し） Ｐｄ−Ｉｒ　　２０μ　　　　　２　　　　５０（金被
覆有り） Ｐｔ　　　　　１０μ　　　　　３　　　　６０Ｆｅ−
Ｏｒ−Ａ１　４０μ　　３．３　　１００＊　抵抗値は
室温での抵抗値を、電力は３００℃への加熱に必要な電
力を示す、 Ｐｄ−ＩｒはＰ　ｄ８０ｗｔ％、Ｉ　ｒ２０ｗｔ％の合
金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金は、ガブリウス社のカンタル
で、組成はほぼＦ　ｅ７０ｗｔ％、Ｃｒ２５ｗｔ％、Ａ
１５ｗｔ％、また電極（２４）、（２６）はいずれも線
径２０μの金線。

発熱体（１４）の長さを不必要に長くすれば、ヒータの
抵抗値を増すことができる。しかしこれはセンサの構造
を複雑にする。次ぎに３Ωの抵抗で８０ｍＷの電力を得
る条件は、５００ｍＶ、１７０ｍＡ程度である。このこ
とは、電圧が低いため電源の安定化を難しくする。また
通常用いられる５ｖ程度の電源から０．５ｖまで電圧を
低下させると、安定化電源での電圧降下が大きく、電力
ロスと電源の大形化を導く。更に必要な電流は１００〜
２００ｍＡと大きく、電源の容量はますます増大する。

この点を考慮した付帯回路を第９図に示す。図のセンサ
は第１図の２つの１ｉ極（２４）、（２６）を用いたも
ので、（Ｅｂ）は５ｖ程度の安定化電源で、その出力（
Ｖ　ｃｃ）を回路各部の電源とする。（Ｒ１）はｌＯΩ
程度の保護抵抗、（’ｒｒ＋）はトランジスタ、（Ｃ１
）は１００μＦ程度のコンデンサ、（Ｔｒｔ）はトラン
ジスタ等のスイッチ、（８０）はＩＫＨｚ程度の周波数
でデユーティ比１／１００程度のパルスを発生させる発
振回路、（Ｒ１）は１００ＫΩ程度の負荷抵抗である。

（Ｃ２）はコンデンサ（Ｃυの出力平滑用のコンデンサ
、（Ｄｌ）は基準電位発生用のツェナーダイオード、（
Ａ　＋）は誤差増幅器である。

この回路の動作を第１１図に示す。電源（Ｅ’ｂ）の出
力は、保護抵抗とトランジスタ（Ｔｒｙ）を介してコン
デンサ（Ｃ１）に充電される。コンデンサ（ＣＩ）の電
圧はコンデンサ（Ｃ２）で取り出され、基準電位と比較
して、トランジスタ（Ｔ　ｒｔ）が制御され、常にコン
デンサ（Ｃ８）の電圧が一定に保たれる。トランジスタ
（Ｔｒｔ）がオンすると、ヒータ（１４）はパルス的に
通電され、センサの加熱が行なわれる。この場合コンデ
ンサ（Ｃ１）を利用するので、電源（Ｅｂ）の負荷はほ
ぼ一定であり、その負荷電流は５Ｖ１８０ｍＷから、２
０ｍＡ程度となる。即ち負荷電流は小さく、電源（Ｅｂ
）への負担が小さい。センサ（２）はパルス的に加熱さ
れるが、パルスはＩＫＨｚ程度であり、センサの熱時定
数（１００ｍｓｅｃ程度）よりも、充分短い間隔で加熱
が行なわれる。従って電源の負荷電流は小さく、電圧の
降下に伴う電力ロスは少なく、しかもセンサ温度は一定
に保たれる。コンデンサ（Ｃ８）の容量が経時変化する
ことに備え、コンデンサと抵抗（１４）との時定数を１
回のパルスのオン時間よりも充分長くする。この例では
、コンデンサの容量が１００μＦ１抵抗が３Ωで、時定
数は３００μｓｅｃ程度となる。一方パルスの幅は１０
μ５ｅａ１度で、パルスの持続時間ではコンデンサ（Ｃ
、）の出力は、その容量によらず一定である。好ましい
回路条件は、トランジスタ（Ｔｒｔ）のオン−オフ周波
数がセンサの熱時定数の５倍以上、コンデンサ（Ｃ２）
の容量がヒータ（１４）との時定数でパルス幅の５倍以
上である。トランジスタ（Ｔｒｔ）のパルス幅は、オン
−オフ周波数と加熱に必要なデユーティ比から自動的に
定まる。ここで誤差増幅器（Ａ１）は設けなくとも良く
、その入力は発熱体（１４）への電圧を平滑したもので
も良い。また２つのトランジスタ（Ｔｒυ、（Ｔｒｙ）
は適宜のスイッチに置き換えることが出来、トランジス
タ（Ｔｒｙ）は設けなくとも良い。

次ぎに雰囲気感応物質層（２０）に負荷抵抗（Ｒ１）を
接続し、その出力（Ｖｏｕｔ）から検出を行う。なお湿
度センサの場合、常時はヒータを使用せず、ヒートクリ
ーニングを行う時にヒータに通電すれば良い。またプロ
トン導電体等の起電力を用しするセンサでは、雰囲気感
応物質層（２０）の起電力を測定すれば良い。

第１Ｏ図に、発熱体（１４）を電極に兼用したセンサ（
６２）への回路を示す。このセンサでは、雰囲気感応物
質層（２０）への印加電圧をヒータ電圧から取り出す。

そこでトランジスタ（Ｔｒｔ）のオンに同期したパルス
でサンプリング回路（８２）を動作させて、電源のオン
−オフに伴うノイズを除く。

このようなサンプリング回路は周知であり、また単なる
コンデンサと抵抗とを用いた積分回路としても良い。

センサ特性 ＳｎＯ！を用いｔこガスセンサを例に、センサ特性を説
明する。線径４０μ（直径）のＦｅ−Ｃｒ−Ａ１合金（
１４）に、プラズマＣＶＤにより、厚さ１Ｍ程度のアル
ミナ被膜（１８）を施した。これに５ｎＯｔ膜（ＳｎＯ
ｔ９７ｗｔ％、触媒のＰｄ０３ｗｔ％）をスパッタリン
グし、５０００Ａ程度の厚さの雰囲気感応物質層（２０
）とした。金ペースト（２８）を用いて、線径２０μの
電極（２４）、（２６）を取り付はセンサを完成した。

常温での発熱体（１４）の抵抗値は３，３Ω、３００℃
への加熱電力は１００ｍＷ、熱時定数は１００ｍ５ｅｃ
程度であった。なお発熱体（１４）や電極（２４）等の
線径をより小さくすれば、消費電力や熱容虫、熱時定数
、ヒータの抵抗値を更に改善できることは明らかである
。また電極と発熱体との絶縁抵抗はＩＯＭΩ程度で、発
熱体（１４）に通電し、センサに室温と８００°Ｃとの
間の熱サイクルを１００回経験させたが絶縁抵抗は変化
しなかった。

なおＦｅ−０ｒ−Ａ１合金等の卑金属合金線は１１００
０ｐｐ程度のＳＯ３やＨ，Ｓ下では徐々に腐蝕される。

しかしアルミナ被膜を施すと、合金線（１４）は雰囲気
から遮断され、腐蝕が防止された。

さらにＳ　ｎ　Ｏを膜の金属表面への付着強度は低く、
そのままでは電極（２４）’、（２６）とＳｎＯ，膜間
の応力で、膜が剥離する。しかしアルミナ被膜を施すと
付着強度は改善され、膜の剥離も防止される。

またＳｎ０ｗ膜には必要に応じ各種の添加物を加え、さ
らにその表面を適当な酸化触媒で被覆し妨害ガスを酸化
により除去するようにしても良い。

２０℃相対湿度６５％の雰囲気を用い、空気中、各１１
０００ｐｐのエタノール中、ＣＯ中、Ｈ２中、イソブタ
ン中での抵抗値を測定した。イソブタンは可燃性ガスを
代表するものである。３００℃でのエタノールやＣＯ等
への応答特性を、第１２図に示す。また表２に３００℃
での各雰囲気中での抵抗値を、表３に４００℃での抵抗
値を示す。

空気中　　　　　　　２．４Ｍ エタノール　　　　　　４０Ｋ ＣＯ２００Ｋ Ｈ，３５０に 表　３　センサ特性　４００℃ 空気中　　　　　　　１．２Ｍ エタノール　　　　　　５０に イソブタン　　　　　４００Ｋ ）（、３００に 補足 一般に卑金属の発熱体（１４）を用いると、発熱体中の
卑金属成分と雰囲気感応物質層（２０）との反応により
、雰囲気感応物質層（２０）が被毒される恐れがある。

しかし本発明では、雰囲気感応物質層（２０）と反応（
１４）とは、耐熱絶縁性被覆（１８）とにより分離され
ており、雰囲気１悠応物質層（２０）の被毒の恐れはな
い。

［発明の効果］ 本発明では、ヒータをセンサの支持体とし、このヒータ
上に雰囲気感応物質層を支持させたセンサと、その製造
方法とが得られる。このようなセンサは、ｌ）小形で、
２）熱容量が小さく、３）熱時定数ら短く、４）消費電
力は軽減され、５）製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例のセンサの正面図である。 第２図は、実施例でのセンサ本体を示す断面図である。 第３図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ実施例のセンサの製
造工程を示す斜視図である。 第４図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ実施例のセンサの組
み立て工程を示す正面図である。 第５図は、変形例でのセンサ本体を示す断面図である。 第６図は、さらに池の変形例でのセンサ本体を示す断面
図である。 第７図は、他の実施例のセンサの要部正面図である。 第８図は、第７図の■−■方向断面図である。 第９図は、実施例のセンサに適した付帯回路の回路図で
ある。 第１θ図は、他の付帯回路の回路図である。 第１１図は、第９図、第１０図の付帯回路の特性図であ
る。 第１２図は、実施例のセンサのガス感度特性を示す特性
図である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属発熱体表面に耐熱絶縁性被覆を施すと共に、
   この被覆上に雰囲気感応物質層を設け、かつ雰囲気感応
   物質層に少なくとも１個の電極を接続したことを特徴と
   するセンサ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、 金属発熱体を雰囲気感応物質層の支持体としたことを特
   徴とするセンサ。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、 金属発熱体は金属の線材であることを特徴とするセンサ
   。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、 金属発熱体は金属板であることを特徴とするセンサ。
5. （５）特許請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、 金属発熱体の一部に導電性被覆を施したことを特徴とす
   るセンサ。
6. （６）金属発熱体の表面に露出部を残して耐熱絶縁性被
   覆を施す工程、 この被覆上に雰囲気感応物質層を設ける工程、雰囲気感
   応物質層の特性を検出するための少なくとも１個の電極
   を設ける工程、 及び金属発熱体の露出部をステムに接続する工程を有す
   ることを特徴とする、センサの製造方法。
7. （７）特許請求の範囲第６項記載のセンサの製造方法に
   おいて、 プラズマＣＶＤにより耐熱絶縁性被覆を設けることを特
   徴とする、センサの製造方法。
8. （８）特許請求の範囲第６項記載のセンサの製造方法に
   おいて、 スパッタリングにより耐熱絶縁性被覆を設けることを特
   徴とする、センサの製造方法
9. （９）特許請求の範囲第６項記載のセンサの製造方法に
   おいて、 イオンプレーティングにより耐熱絶縁性被覆を設けるこ
   とを特徴とするセンサの製造方法。
10. （１０）特許請求の範囲第６項記載のセンサの製造方法
    において、 ゾル状物質の塗布と焼成とにより、耐熱絶縁性被覆を設
    けることを特徴とする、センサの製造方法。
11. （１１）特許請求の範囲第６項記載のセンサの製造方法
    において、 金属発熱体の一部に導電性被覆を施した後、発熱体の表
    面に耐熱絶縁性被覆を施すことを特徴とするセンサの製
    造方法。