JPS63295954A

JPS63295954A - ガス感応素子

Info

Publication number: JPS63295954A
Application number: JP62132454A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takenaka; 寛竹中; Kazumitsu Ueda; 上田　和光; Junji Kajiwara; 梶原　淳治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1988-12-02

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】産業上の利用分野本発明は、ガス洩れ警報器等に用いられるガスセンサに
使われるガス感応素子に関するものである。

従来の技術近年、都市ガスやプロパンガスなどの可燃性ガスが洩れ
て火災や爆発に至るのを阻止するために、ガス洩れ警報
器が開発されており、可燃性ガスのガス洩れを感知する
ガスセンサとして金属酸化物半導体の感応素子を備えた
ものが広く使用されている。

従来のガスセンサの構造を、特願昭６０−２４７９０７
号の発明を例として、第４図を参照して説明する。

第４図は、従来のガスセンサの部分破砕斜視図を示し、
ヒータ３ｏを固定接続したヒータ用リードピン３１ａ、
３１ｂに電圧を印加し、ヒータ３０に近接して配置され
た可燃性ガス漏洩感知用のガス感応素子３２を加熱して
いる。漏洩した可燃性ガスがガス感応素子３２に接触す
ると、ガス感応素子３２の電気抵抗値が城少し、この電
気抵抗値の減少変化を、ガス感応素子３２に植設された
リード線３３１Ｌ　、３３ｂと、リード線３３２Ｌ、３
３ｂを固定接続している感応素子用リードピン３ｊＬＬ
。

３４ｂとを介して、警報回路が検出し、ベルやブザーを
鳴動させてガス洩れを警報する。なお、ヒータ用リード
ピン３１１Ｌ、３１ｂとガス感応素子用リードピン３４
１Ｌ　、３４ｂは、ヘッダ３５に植設され、ヒータ３ｏ
およびガス感応素子３２等は、防爆用金網３６に被覆さ
れている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記の従来の構成では、感応素子３２の酸
形成は、ヒータ３０や感応素子３２に埋設されたリード
線３３Ｌ　、３３ｂと、各リードピア３１１Ｌ、３１ｂ
、３ｔａ、３４ｂとの結線など工法的に非常に複雑で、
量産性に欠けるという問題があった。

すなわち、例えば感応素子３２の成形の場合、感応素子
３２は下記の方法で製造される。

所定のプレス金型にリード線３３ａ、３３ｂを装着し、
上方よりガス感応素子材料粉末を充填した後プレスして
成形する。続いて成形品を金型から抜き取る。こうして
製造する成形品の形状はリード線が直径０．１ｍｍの細
線で、感応素子３２が直径１．６１１１１１．高さ２１
１１１１で非常に小さい、という扱いにくいものである
ということだけでなく、リード線３３ａ　、３３ｂの埋
設率の制御、感応素子３２の形状寸法を決定する成型圧
力や、充填するガス感応素子材料粉末の量などの制御等
、安定な性能を有するセンサを製造するために微妙な調
整を必要とし、しかも手作業であるという生産性に欠け
る問題点をもっていた。

また、例えば感応素子３２に埋設されたリード線３３８
Ｌ　、３３ｂと、各リードピア３４ＷＬ、３４ｂとの結
線の場合、下記の方法で結線される。

ヘッダ３６に固定された４本のリードピン３１ａ。

３１ｂ、３４ａ、３４ｂのうちヒータ用リードビン３１
　ａ　、　３１　ｂにはあらかじめヒータ３ｏをボンデ
ィングしておく。

このヒータ付ヘッダに感応素子３２を装着するために、
焼成した感応素子３２をピンセットで壊さないように挾
み、ヒータ３０の一方エリ、出来るだけヒータ３０の内
側に触れないよう慎重に挿入し、感応素子用リードピン
３４１Ｌ　、３４ｂにリードｉ３３＆　ｔ　３３ｂをポ
ンディングする。

こうして結線する場合、内径が約２．２ｍｍのヒータ３
０に直径１．５閣の円筒上の感応素子を破損しない工う
に挿入するとか、温度分布を一定にするために感応素子
の微妙な位置決めをするとか、手作業として実施せざる
を得ない工程を経なければならない問題があった。

しかも感応素子の成形などについては周囲温湿度等の環
境などにより、成形体にクラックやワレが生じたりして
歩留りがかなり低下するなどの問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、製造上最
も複雑で生産性の悪い感応素子成形工程やボンディング
工程を必要としないで生産することのできる量産性に富
んだガス感応素子を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段この目的を達成するために本発明のガス感応素子は絶縁
基板の一方主面上に形成された感応膜とこの感応膜に接
続される対向電極と、この対向電極に接続される電極端
子部と、上記絶縁基板の他方主面に形成され、上記感応
膜を加熱するヒータ部と、このヒータ部に接続されるヒ
ータ端子部と、上記ヒータ部を取り囲む位置に配置され
た熱遮断部とを設けた構成を有している。

作用この構成によってガス感応膜は印刷等により膜状に形成
でき、ヒータや電極も印刷等により膜状に形成できる上
、ヒータ部の周囲に設けられた遮断部によってセラミッ
ク基板の熱伝導が遮断されるため、ヒータ端子部とり−
ドビンとの接合部、或いは、電極端子部とり−ドピンと
の接合部は加熱されないので電気的及び機械的接合に最
も容易で信頼性の高いハンダ付が可能となる。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図ａ、ｂは本発明の一実施例であるガス感応素子の
表面と裏面の平面図、第２図はそのガス感応素子を使用
したガスセンサの部分破砕斜視図、第３図はそのガス感
応素子とリードピンの接合部の部分断面図である。

図において１はム７！２０５を主成分とする大きさは約
１０順（縦）×１６順（横）×約０．２誼（厚）のセラ
ミック基板で、四隅に直径約１ｍの半円形の窪み２，３
，４．５を有する。

６．７はセラミック基板１の中央部に設けられた矩形状
の孔である。

８．９はセラミック基板の一方主面１ａの面上の孔６．
７に囲まれた部分に厚膜印刷焼成により設けられた対向
する一対の電極で、ガス感応膜１゜に接続されている。

１１．１２は各々、電極８．９に接続された電極端子部
ムで、窪み２，３の周囲に厚膜印１ｉｉＩＪ焼成により
設けられている。また、このセラミック基板１のもう一
方の面１ｂの窪み２，３の周囲に電極端子部Ｂ、１３．
１４が厚膜印刷焼成により設けられている。

１５はセラミック基板の他方工面１ｂの面上の孔６．７
に囲まれた部分に厚膜印刷焼成により設けられたヒータ
で、ガス感応膜１０を加熱することが出来る。

１６．１７はヒータ１５の両端に接続されたヒータ端子
部人で窪み４，５の周囲に厚膜印刷焼成により設けられ
ている。また、このセラミック基板１のもう一方の面１
ａの窪み４，６の周囲にヒータ端子部Ｂ１Ｂ、１９が厚
膜印刷焼成により設けられている。

２０．２１．２２．２３ははんだで、各々リードピン２
４と電極端子部Ａ１１と電極端子部Ｂ１３゜また、リー
ドピン２６と電極端子部ム１２と電極端子部Ｂ１４、そ
して、リードピン２６とヒータ端子部Ａ１６とヒータ端
子部Ｂ１８、そしてまた、リードピン２７とヒータ端子
部ム１７とヒータ端子部Ｂ１ｓを、窪み２，３，４．５
の処で、電気的に接続すると同時にセラミック基板１を
固定支持している。

２８はリードピン２４　、２５　、２６　、１７を固定
支持する樹脂ベースである。

２９は天井が四角形にくり抜かれた窓をもってオリ、そ
の窓に１００メツシユのステンレス製二重金網からなる
防爆ネットが取付けられたキャップでガス感応素子全体
を覆うように樹脂ベース２８に取付けられている。

尚、電極端子部Ｂの１３．１４、或いは、ヒータ端子部
Ｂの１８．１９は必ずしも必要としない。

しかし、はんだ２０，２１．２２．２３のセラミック基
板１に対する馴染みよりも良好で、より強固に固定でき
る。

以上のように構成された本実施例のガス感応素子を使用
したガスセンサについて以下その動作を説明する。

本実施例のガス感応素子を使用したガスセンサは、測定
すべき個所に実装されたＩＣソケットあるいは真空管ソ
ケットなどに挿入され、或いはプリント基板に直接ハン
ダ付けされ、そのヒーター１５に通電することによりセ
ラミック基板１が２００〜８００’（、に加熱される。

、この状態においてＧＯなどの還元性ガスが存在すると
、ガス感応膜１ｏの表面にガスが接触して吸着反応など
の化学反応がおこり、ガス感応膜１０の抵抗値が低下す
る。

この変化値を電極８，９から、電極端子邦人の１１．１
２を介してリードピン２４．２５で検出することにより
、ガスの濃度を検知することができる。

以上のように本実施例によれば、この構成によって感応
膜は印刷等により膜状に形成でき、また感応膜と電極と
ヒータとを備えた部分は孔によって囲まれているため、
ヒータめ熱はセラミック基板の全体に放熱されることが
ないので、リードピンとセラミック基板は比較的低温で
、はんだ付けによって結線できる量産性に富んだガス感
応素子を提供することができる。

尚、熱遮断部としてセラミック基板に細孔を多数個設け
た場合、熱遮断の効果だけでなくセラミック基板の機械
的強度を弱めることがない効果も得られることはいうま
でもない。

また、熱遮断部としてセラミック基板に溝を設けた場合
も、熱遮断の効果だけでなく、細孔の場合以上の機械的
強度を得ることが出来ることもいうまでもない。

発明の効果絶縁基板の一方主面上に形成された感応膜と、この感応
膜に接続される対向電極と、この対向電極に接続される
電極端子部と、上記絶縁基板の他、方主面に形成され、
上記感応膜を加熱するヒータ部と、このヒータ部に接続
されるヒータ端子部と、上記ヒータ部を取り囲む位置に
配置された熱遮断部とを設けた構成を有する。

従って、セラミック基板に設けられた孔はガス感応膜を
加熱するためのヒータからの熱が、アルミナ基板全体へ
発散するのを防ぐことができ、この効果によって、ガス
感応膜を低電力で効率的に加熱することができるととも
に、アルミナ基板の四隅にあるリードピンとの接合部に
はヒータからの熱が伝わって来ないため比較的低温に保
つことができ、電気的な接続と機械的な固定とを行なう
のに非常に便利なはんだ付けが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本実施例のガス感応素子の表面の平面図
、裏面の平面図、第２図は本実施例のガス感応素子を用
いたガスセンサの部分破砕斜視は第３図はセラミック基
板とリードピンの接合部の部分断面図、第４図は従来の
ガスセンサの斜視図である。１・・・・・・セラミック基板、２，３，４．５・・・
・・・窪み、６．７・・・・・・孔、８．ｅ・・・・・
・電極、１ｏ・・・・・・ガス感応膜、１１．１２・・
・・・・′電極端子部、１３゜１４・・・・・・電極端
子部、１５・・・・・・ヒータ、１６゜１７・・・・・
・ヒータ端子部、１８．１９・・・・・・ヒータ端子部
、２０，２１．２２．２３・・・・・・はんだ、２４゜
２５．２６．２７・・・・・・リードピン、２８・・・
・・・位（月旨ベース、２９・・・・・・防爆ネットの
キャップ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
″セラミック基版　ｆｌ／Ｚ−彎じ隔ｌ涌子部ハ２６３
、咲５．−窪Ｊｆｔ３，１４−　電」歪＠子部β第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板の一方主面上に形成された感応膜と、こ
の感応膜に接続される対向電極と、この対向電極に接続
される電極端子部と、上記絶縁基板の他方主面に形成さ
れ、上記感応膜を加熱するヒータ部と、このヒータ部に
接続されるヒータ端子部と、上記ヒータ部を取り囲む位
置に配置された熱遮断部とを設けたことを特徴とするガ
ス感応素子。
（２）熱遮断部が絶縁基板に形成された貫通孔である特
許請求の範囲第１項記載のガス感応素子。
（３）貫通孔は複数形成されてなる特許請求の範囲第２
項記載のガス感応素子。
（４）熱遮断部が絶縁基板に形成された溝である特許請
求の範囲第１項記載のガス感応素子。