JPS631235Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、平板状の絶縁基板上にガスに感応す
る金属酸化物半導体の厚膜と一対の電極とを設け
たタイプのガス感知素子の改良に関するものであ
る。 従来におけるこの種のタイプのガス感知素子
は、絶縁基板を単なる平板状に形成し、その平坦
面上に金属酸化物半導体の厚膜を形成していたた
め、この半導体厚膜が焼結時に基板に対して側端
部分からめくれ上がり易く、製造工程でこのよう
な不良品が多発して歩留りが著しく悪くなるとい
う欠点があつた。 本考案は上記の事情に鑑み、絶縁基板に対する
金属酸化物半導体厚膜の密着性を改善し、焼結時
に基板から金属酸化物半導体厚膜が剥がれること
を防止し得て製造工程での歩留りを大巾に高め、
かつ、製品の信頼性ならびに耐久性も格段に向上
することのできるガス感知素子を提供せんとする
ものであり、その構成は次の通りである。 本考案は、平板状の絶縁基板上に、ガスを吸着
することによつて抵抗値が変化する金属酸化物半
導体の厚膜を設け、該厚膜に一対の電極を接続
し、かつ、該厚膜の周辺全体を囲繞する縁枠を、
該縁枠の上面が厚膜の表面とほぼ同一面上にある
ように基板上に突設し、該縁枠の内面と厚膜の周
辺部とを密着させてなることを特徴とするもので
ある。 尚、この明細書においていう金属酸化物半導体
とは、単一種類の金属酸化物だけを意味するので
はなく、複数種類の金属酸化物を混合したもの、
或いはこのような単一若しくは複合の金属酸化物
に金属触媒を添加したものやシリカ、アルミナ等
を含有せしめたものなども含めた広義の金属酸化
物半導体を意味し、従つて、その素材の選定にあ
たつては、上記の如き広い意味での各種の金属酸
化物半導体の中からガス感応体として適当な任意
のものを採用し得る。 以下、本考案の実施例を図面に依拠して詳述す
る。 １はセラミツク等にて成形した耐熱性の絶縁基
板で、外形を長方形板状に成形すると共に、四方
周辺部全体に、段状に上方へ突出した縁枠２を一
体に連成することにより、基板１の上面側中央部
分に、上記縁枠２にて囲われた凹部３を形成して
なる。この凹部３の表面の左右側端部付近には、
一対の電極４，４′を、蒸着、焼付け、スパツタ
リング等の適宜の手段で付着装備せしめておく。
また、素子の感度を保つために必要なヒーター５
は、上記基板１の裏面に適宜の手段でジグザグ状
等に付着装備せしめ、或いは、基板１の成形に際
してその中間層に埋設することにより、前記電極
４，４′ならびに後述の金属酸化物半導体厚膜か
ら電気的に隔絶するようにして基板１に一体的に
装備せしめておく。６，６′は前記電極４，４′か
ら導出したリード線、７，７′はヒーター５から
導出したリード線である。 ８はガスを吸着することによつて抵抗値が変化
する金属酸化物半導体の厚膜で、これは上記基板
１の凹部３に金属酸化物を充填して焼付けること
により形成される。この場合、予め前記縁枠２の
高さを、要求される半導体厚膜の厚さに相当する
程度としておき、半導体材料を、その表面と上記
縁枠２の上面とがほぼ同一面上にあるように凹部
３に充填し、焼結することにより、一定の厚さの
半導体厚膜８を形成する。このようにして、絶縁
基板１上に半導体厚膜８が設けられ、該厚膜８に
電極４，４′が接続され、かつ、該厚膜８の四周
辺全体が縁枠２で囲繞された構造のガス感知素子
が得られる。 この素子においてガス感応部として働く半導体
厚膜８は、上述せる如き基板１への着設の際に、
縁枠２で囲われた凹部３によつて均一な厚みに保
形されると共に、この半導体厚膜８の四方側端面
部と、前記縁枠２の内側面２ａとの接着力によ
り、基板１からの剥がれが防止されることとな
る。つまり、従来のように単なる平坦面上に金属
酸化物半導体を焼付けるだけでは、焼結時におけ
る熱膨張率等の関係で、特に金属酸化物半導体の
側辺部分が反り上がるような形で基板から剥離し
易くなるが、本考案の構造によると、半導体厚膜
８の四方側端面部と前記縁枠２の内側面２ａとの
接着性によつて上記の如き剥離現象に対する抵抗
力が増大することとなる。 なお、第１図および第２図に示す実施例では、
縁枠２の内側面２ａを垂直面上に形成してあり、
かかる構造によつても上述せる如き作用によつて
充分に半導体厚膜８の剥離防止効果が得られる
が、さらに、第３図に示すように、縁枠２の内側
面２a′を凹部３の底面に対して鋭角的な傾斜面状
に形成しておけば、半導体厚膜８に対る剥離防止
効果を一層高めることができる。 本考案素子を用いた場合の剥離防止効果を示す
実験データを、次に示しておく。この実験は、本
考案の素子と従来の同種タイプの素子とにつき、
焼結時の剥離やひび割れの発生度合を調べたもの
である。本考案の素子としては、第１図および第
２図に示す形状で基板１の長辺を10mm、短辺を３
mm、縁枠２の巾を１mm、縁枠２を含めた基板１の
厚さを１mm、凹部３の深さを0.1mmとし、半導体
材料にSnO₂を使用してこれを上記凹部３に充填
し、800℃で１時間焼成することにより0.1mm厚の
半導体厚膜を形成したものを試料とした。また、
従来素子としては、基板に縁枠のない平板を用
い、その他は本考案素子の試料と同条件で基板上
に半導体厚膜を形成したものを試料とした。これ
らの素子につき、試料100個中の不良品（剥離や
ひび割れを生じたもの）の数は、次の表に示すよ
うになつた。

【表】 この表から明らかなように、本考案の素子は、
従来素子と比べて不良品数が格段に少なくなり、
歩留りが向上される。 以上の如き本考案のガス感知素子を自動換気装
置や警報装置などの各種用途において使用する場
合、前記ヒーター５に適当な電圧を印加して半導
体厚膜８によるガス感応部を加熱せしめると共
に、前記電極４，４′を、電源、及び用途に応じ
た電気作動物もしくはその制御回路等に接続する
ことにより、上記半導体厚膜８が還元性ガスに感
応したときの抵抗値変化を電気的に適宜の出力に
変換して取出すようにすることは、従来のこの種
の素子を用いる場合と同様である。 叙上の如く、本考案のガス感知素子は、平板状
の絶縁基板上に金属酸化物半導体を焼付けてガス
感応部としての半導体厚膜を形成する構造におい
て、該厚膜の周辺全体を囲繞する縁枠を、該縁枠
の上面が厚膜の表面とほぼ同一面上にあるように
基板上に突設し、該縁枠の内面に上記厚膜の周辺
部を密着させているため、上記縁枠の内壁と金属
酸化物半導体との接着性により、特にこの半導体
厚膜の周辺部分に対する止着力が格段に高めら
れ、もつて、従来のように単に平坦面上に金属酸
化物半導体を焼付けた場合では焼結時に半導体厚
膜が周辺部分で絶縁基板からめくれ上がり易かつ
た欠点を上記の構造によつて解消し、製造工程中
でのかかる不良品の発生を防止し得て歩留りを格
段に高めると共に、このような絶縁基板と半導体
厚膜との接着性の強化によつて長期的な使用に対
する信頼性及び耐久性も向上する。また、上記縁
枠により、素子の取扱い中の機械的破損も防止し
得る。その上、上記縁枠の上面が半導体厚膜の表
面とほぼ同一面上にあるようにしているため、半
導体厚膜の厚さが一定に保たれ、製作上の厚さの
ばらつきやそれに伴う感度のばらつきも防止し得
る等の実用性に富んだ多大の効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例を示し、第１図は絶縁基板
の構造を示す斜視図、第２図はガス感知素子の縦
断面図、第３図は別の実施例を示すガス感知素子
の縦断面図である。 １……絶縁基板、２……縁枠、３……凹部、
４，４′……電極、８……金属酸化物半導体厚膜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平板状の絶縁基板上に、ガスを吸着することに
   よつて抵抗値が変化する金属酸化物半導体の厚膜
   を設け、該厚膜に一対の電極を接続し、かつ、該
   厚膜の周辺全体を囲繞する縁枠を、該縁枠の上面
   が厚膜の表面とほぼ同一面上にあるように基板上
   に突設し、該縁枠の内面と厚膜の周辺部とを密着
   させてなることを特徴とするガス感知素子。