JPS6375548A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS6375548A JPS6375548A JP22073486A JP22073486A JPS6375548A JP S6375548 A JPS6375548 A JP S6375548A JP 22073486 A JP22073486 A JP 22073486A JP 22073486 A JP22073486 A JP 22073486A JP S6375548 A JPS6375548 A JP S6375548A
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- JP
- Japan
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- heater
- layer
- substrate
- heat
- electrode
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明はセラミックス基板を用いた抵抗形の半導体式ガ
スセンサに関する。
スセンサに関する。
（従来の技術）
半導体式ガスセンサは、半導体とこの半導体に吸着した
ガス分子との間の電荷の移動を、電気伝導の変化として
検出するもので、都市ガス警報器用のセンナなどに広く
使用されている。
ガス分子との間の電荷の移動を、電気伝導の変化として
検出するもので、都市ガス警報器用のセンナなどに広く
使用されている。
近時、半導体式ガスセンサとして、セラミックス基板を
用いた抵抗形のものが開発されている。
用いた抵抗形のものが開発されている。
このガスセンサは、セラミックス基板の一面（前面）に
電極とガスを接触させるための触媒層を形成し、他面（
後面）にヒータを形成した構成をなすもので、ガスが触
媒層に触れた時のガス分子と触媒層との間の電荷の移動
により、電極の電気伝導度すなわち抵抗値が変化し、電
極を流れる電流値が変化してガスの存在を検出する。ヒ
ータには電流を通じて発熱させ触媒層を加熱するが、こ
れは触媒層の感度と応答性を高めるとともに、触媒層の
汚れを除去するためである。
電極とガスを接触させるための触媒層を形成し、他面（
後面）にヒータを形成した構成をなすもので、ガスが触
媒層に触れた時のガス分子と触媒層との間の電荷の移動
により、電極の電気伝導度すなわち抵抗値が変化し、電
極を流れる電流値が変化してガスの存在を検出する。ヒ
ータには電流を通じて発熱させ触媒層を加熱するが、こ
れは触媒層の感度と応答性を高めるとともに、触媒層の
汚れを除去するためである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかして、このように構成した半導体式ガスセンサは、
厚膜化が容易である、小形化であるなどの製造面および
実装面の利点を有するが、その反面欠の様な問題を生じ
ている。すなわち、従来のガスセンサは電極および触媒
層とヒータとをセラミックス基板の互いに相反する面に
形成しているので、ヒータと触媒層との間にはセラミッ
クス基板が介在している。このため、ヒータの熱がセラ
ミックス基板を介して触媒層に伝導するので、熱伝導の
度合が低く触媒層を効果的に加熱できない。また、ヒー
タはセラミックス基板の面に露出して形成するので、ヒ
ータの熱の一部が直接空気中に放出されて触媒層の加熱
に使用されないので、熱損失が大である。そして、触媒
層を効果的に加熱できないとセンナの感度と応答性が低
下するという問題がある。さらに、従来のガスセンサを
製造する場合には、セラミックス基板の一方の面に厚膜
印刷および焼成によりヒータを形成する工程と、セラミ
ックス基板の他方の面に厚膜印刷および焼成によシミ極
を形成する工程を別々に行なっている。このため、製造
工程数が多いとともに、形成されたパターンの密着強度
が弱いためにヒータの信頼性が低いという問題もある。
厚膜化が容易である、小形化であるなどの製造面および
実装面の利点を有するが、その反面欠の様な問題を生じ
ている。すなわち、従来のガスセンサは電極および触媒
層とヒータとをセラミックス基板の互いに相反する面に
形成しているので、ヒータと触媒層との間にはセラミッ
クス基板が介在している。このため、ヒータの熱がセラ
ミックス基板を介して触媒層に伝導するので、熱伝導の
度合が低く触媒層を効果的に加熱できない。また、ヒー
タはセラミックス基板の面に露出して形成するので、ヒ
ータの熱の一部が直接空気中に放出されて触媒層の加熱
に使用されないので、熱損失が大である。そして、触媒
層を効果的に加熱できないとセンナの感度と応答性が低
下するという問題がある。さらに、従来のガスセンサを
製造する場合には、セラミックス基板の一方の面に厚膜
印刷および焼成によりヒータを形成する工程と、セラミ
ックス基板の他方の面に厚膜印刷および焼成によシミ極
を形成する工程を別々に行なっている。このため、製造
工程数が多いとともに、形成されたパターンの密着強度
が弱いためにヒータの信頼性が低いという問題もある。
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、感度が良
く信頼性に優れ且つ製造も容易なセラミックス基板を用
いた抵抗形の半導体式ガスセンサ本発明のガスセンサは
、セラミックスからなる基板と、この基板の表面に形成
されたヒータと。
く信頼性に優れ且つ製造も容易なセラミックス基板を用
いた抵抗形の半導体式ガスセンサ本発明のガスセンサは
、セラミックスからなる基板と、この基板の表面に形成
されたヒータと。
このヒータに重ねて形成された絶縁層と、この絶縁層に
重ねて形成された電極と、この電極に重ねて形成された
ガス感知性物質からなる触媒層とを具備したことを特徴
とするものである。すなわち、ヒータの熱はこのヒータ
を設けた基板の面と同じ面に設けた触媒層に伝導してこ
れを加熱する。また、ガスセンサの製造時に、基板の同
じ面に形成したヒータと絶縁層を同時に焼成する。
重ねて形成された電極と、この電極に重ねて形成された
ガス感知性物質からなる触媒層とを具備したことを特徴
とするものである。すなわち、ヒータの熱はこのヒータ
を設けた基板の面と同じ面に設けた触媒層に伝導してこ
れを加熱する。また、ガスセンサの製造時に、基板の同
じ面に形成したヒータと絶縁層を同時に焼成する。
（実施例）
以下本発明を図面で示す実施例について説明する。
本発明のガスセンサの構成の一実施例を第１図ないし第
４図について説明する。
４図について説明する。
図中１はアルミナ（α２０３）などのセラミックスから
なる四角形の基板で、この基板１の厚さは約０．３〜０
．６閣である。２は例えばタングステン−白金系合金か
らなるヒータで、このヒータ２は基板１の一方の面にそ
の全体にわたシ蛇行して形成されている。ヒータ２の厚
さは約１０〜２０μである。３は絶縁材料例えば基板１
と同じアルミナなどのセラミックスからなる絶縁層で、
この絶縁層３はヒータ２に重ねて基板１の一方の面全体
を覆って形成しである。絶縁層３の厚さは約４０〜６０
μである。４．４はヒータ２と同じ材料からなるヒータ
端子で、このヒータ端子４，４は絶縁層３の表面におい
て２つの角部に分散して形成され、絶縁層３に形成した
スルーホール５′ｆｔ通してヒータ２の各端部に接続し
ている。ヒータ端子４゜４の厚さは約４０〜６０μであ
る。６，６は電極材料、例えば白金等からなる電極で、
この電極６゜６は櫛歯形をなし、絶縁層３０表面に組合
せて形成しである。また、絶縁層３の表面においてヒー
タ端子４，４を形成した一対の角部を除く他の一対の角
部には、電極６，６と同じ材料からなる電極端子７．７
が形成してあシ、この電極端子７゜７は電極６，６と一
体に接続している。電極６゜６と電極端子７，７の厚さ
は約３〜６μである。
なる四角形の基板で、この基板１の厚さは約０．３〜０
．６閣である。２は例えばタングステン−白金系合金か
らなるヒータで、このヒータ２は基板１の一方の面にそ
の全体にわたシ蛇行して形成されている。ヒータ２の厚
さは約１０〜２０μである。３は絶縁材料例えば基板１
と同じアルミナなどのセラミックスからなる絶縁層で、
この絶縁層３はヒータ２に重ねて基板１の一方の面全体
を覆って形成しである。絶縁層３の厚さは約４０〜６０
μである。４．４はヒータ２と同じ材料からなるヒータ
端子で、このヒータ端子４，４は絶縁層３の表面におい
て２つの角部に分散して形成され、絶縁層３に形成した
スルーホール５′ｆｔ通してヒータ２の各端部に接続し
ている。ヒータ端子４゜４の厚さは約４０〜６０μであ
る。６，６は電極材料、例えば白金等からなる電極で、
この電極６゜６は櫛歯形をなし、絶縁層３０表面に組合
せて形成しである。また、絶縁層３の表面においてヒー
タ端子４，４を形成した一対の角部を除く他の一対の角
部には、電極６，６と同じ材料からなる電極端子７．７
が形成してあシ、この電極端子７゜７は電極６，６と一
体に接続している。電極６゜６と電極端子７，７の厚さ
は約３〜６μである。
８は触媒層で、この触媒層８は電極６，６に重ねて絶縁
層３の表面に形成しである。触媒層８はガス感知性物質
すなわち酸化物半導体、例えばセンサの用途に応じてメ
タンガスに感度が大きいＳ ｎ Ｏ２、−酸化炭素に対
して感度が大きいＷＯ３，アルコールに対してガス選択
性の大きいＬａＮｉＯ３などを用いる。触媒層８の厚さ
は約１〜４μである。
層３の表面に形成しである。触媒層８はガス感知性物質
すなわち酸化物半導体、例えばセンサの用途に応じてメ
タンガスに感度が大きいＳ ｎ Ｏ２、−酸化炭素に対
して感度が大きいＷＯ３，アルコールに対してガス選択
性の大きいＬａＮｉＯ３などを用いる。触媒層８の厚さ
は約１〜４μである。
このように構成したガスセンサを使用する場合には、電
極端子７．７を検出回路に接続し、電極６と触媒層８と
電極６とを結んで信号用の電流を流す。ガスが触媒層８
に触れると触媒層８の抵抗値が変化し、信号電流の電流
値が変化するので、検出回路がガスの存在を検出する。
極端子７．７を検出回路に接続し、電極６と触媒層８と
電極６とを結んで信号用の電流を流す。ガスが触媒層８
に触れると触媒層８の抵抗値が変化し、信号電流の電流
値が変化するので、検出回路がガスの存在を検出する。
また、ヒータ端子４，４を電源回路に接続し、ヒータ２
に電流を流して発熱させる。ヒータ２の熱は絶縁層３を
介して触媒層８に伝導し、触媒層８が所定温度に加熱さ
れる。この場合、絶縁層３は前述したように厚さ４０〜
６０μで基板１の厚さに比して大変薄いものである。こ
のため、ヒータ２から絶縁層３を介して触媒層８への熱
伝導は、基板１を介しての熱伝導に比して大変良好であ
り、触媒層８が効果的に加熱される。また、ヒータ２が
基板１と絶縁層３に包囲されているので、ヒータ２の熱
は空気中へ直接放出されることがなく触媒層３の加熱に
有効に利用できる。このため、ヒータ２で触媒層８を充
分加熱してその感度と応答性の向上を図ることができる
。
に電流を流して発熱させる。ヒータ２の熱は絶縁層３を
介して触媒層８に伝導し、触媒層８が所定温度に加熱さ
れる。この場合、絶縁層３は前述したように厚さ４０〜
６０μで基板１の厚さに比して大変薄いものである。こ
のため、ヒータ２から絶縁層３を介して触媒層８への熱
伝導は、基板１を介しての熱伝導に比して大変良好であ
り、触媒層８が効果的に加熱される。また、ヒータ２が
基板１と絶縁層３に包囲されているので、ヒータ２の熱
は空気中へ直接放出されることがなく触媒層３の加熱に
有効に利用できる。このため、ヒータ２で触媒層８を充
分加熱してその感度と応答性の向上を図ることができる
。
次に前述した実施例のガスセンサの製造方法を第５図に
ついて説明する。セラミックス粉末を加圧酸して基板用
のグリーンシート１（便宜上基板と同じ符号を使用する
。）を得、このグリーンシート１の一方の面にヒータ材
料のペーストをスクリーン印刷してヒータ２を形成する
（第５図（、） ） ’。
ついて説明する。セラミックス粉末を加圧酸して基板用
のグリーンシート１（便宜上基板と同じ符号を使用する
。）を得、このグリーンシート１の一方の面にヒータ材
料のペーストをスクリーン印刷してヒータ２を形成する
（第５図（、） ） ’。
久にグリーンシート１０表面にヒータ２と重ねて絶縁層
３を形成する（第５図（ｂ） ）。絶縁層３にはスルー
ホール５を形成する。絶縁層３を形成する方法としては
、絶縁層材料のペーストをスクリーン印刷する方法、グ
リーンシート１と同じセラミックスのグリーンシートを
グリーンシート１の表面に絶縁性接着剤を介して重合接
着する方法がある。次いで、絶縁層３のスルーホール５
にヒータ材料のペーストをスクリーン印刷により充填し
。
３を形成する（第５図（ｂ） ）。絶縁層３にはスルー
ホール５を形成する。絶縁層３を形成する方法としては
、絶縁層材料のペーストをスクリーン印刷する方法、グ
リーンシート１と同じセラミックスのグリーンシートを
グリーンシート１の表面に絶縁性接着剤を介して重合接
着する方法がある。次いで、絶縁層３のスルーホール５
にヒータ材料のペーストをスクリーン印刷により充填し
。
且つ絶縁層３の表面にヒータ端子材料のペーストをスク
リーン印刷してヒータ端子４，４を形成する（第５図（
Ｃ））。さらに、絶縁層３の表面に電極材料のペースト
をスクリーン印刷して電極６，６および電極端子７，７
を形成する（第５図（ｄ））。
リーン印刷してヒータ端子４，４を形成する（第５図（
Ｃ））。さらに、絶縁層３の表面に電極材料のペースト
をスクリーン印刷して電極６，６および電極端子７，７
を形成する（第５図（ｄ））。
このようにして製作した積層体を空気雰囲気中にて例え
ば温度１５００℃で焼成する。この焼成処理によシ積層
体の全体が焼成される。その後、絶縁層３０表面に電極
６に重ねて触媒層材料のペーストをスクリーン印刷して
触媒層８を形成し、この触媒層８を例えば温度５００℃
で焼成する。
ば温度１５００℃で焼成する。この焼成処理によシ積層
体の全体が焼成される。その後、絶縁層３０表面に電極
６に重ねて触媒層材料のペーストをスクリーン印刷して
触媒層８を形成し、この触媒層８を例えば温度５００℃
で焼成する。
（第５図（・））。触媒層材料のペーストの一例として
は、オクチル酸スズにニオビウムレジネートヲ原子比で
１／１００となるように添加し、テレピネオールなどの
有機溶剤とバインダを添加したものを用いる。
は、オクチル酸スズにニオビウムレジネートヲ原子比で
１／１００となるように添加し、テレピネオールなどの
有機溶剤とバインダを添加したものを用いる。
しかして、この製造方法では、基板１の同じ面において
ヒータ２と電極６，６をスクリーン印刷で形成し、これ
ら基板１、ヒータ２および電極６゜６を同時に焼成する
ので、ヒータ２と電極６，６を基板１の異なる面に形成
して個別に焼成する場合に比して製造工程数が少ないと
ともに、各パターンの密着強度も十分強いために、ヒー
タ２の信頼性を高めることができる。
ヒータ２と電極６，６をスクリーン印刷で形成し、これ
ら基板１、ヒータ２および電極６゜６を同時に焼成する
ので、ヒータ２と電極６，６を基板１の異なる面に形成
して個別に焼成する場合に比して製造工程数が少ないと
ともに、各パターンの密着強度も十分強いために、ヒー
タ２の信頼性を高めることができる。
前述した製造方法は１個のガスセンサを製造する場合で
あるが、多数のガスセンサを同時に製造することもでき
る。この場合は、多数の基板を材料取りできる大きさの
基板シートを使用して第５図（ａ）から第５図（、）ま
で示す製造工程を行なって多数のガスセンサを同時に製
造し、その後に各ガスセンサを分割する。
あるが、多数のガスセンサを同時に製造することもでき
る。この場合は、多数の基板を材料取りできる大きさの
基板シートを使用して第５図（ａ）から第５図（、）ま
で示す製造工程を行なって多数のガスセンサを同時に製
造し、その後に各ガスセンサを分割する。
なお、前述した実施例のガスセンサは、１個の基板に１
種類の触媒層を設けた単一機能のものであるが、１個の
基板に異なる物質からなる複数の触媒層を設けて複数の
ガス検出機能をもたせても良い。
種類の触媒層を設けた単一機能のものであるが、１個の
基板に異なる物質からなる複数の触媒層を設けて複数の
ガス検出機能をもたせても良い。
［発明の効果］
以上説明したように本発明のガスセンサによれば、ヒー
タで触媒層を効果的に加熱して感度と応答性を向上でき
、且つヒータを信頼性良く形成できるとともに、製造工
程の減少を図ることができる。
タで触媒層を効果的に加熱して感度と応答性を向上でき
、且つヒータを信頼性良く形成できるとともに、製造工
程の減少を図ることができる。
第１図は本発明のガスセンサの一実施例を示す平面図、
第２図は第１図■−■線に沿う断面図、第３図は同ヒー
タおよび絶縁層を示す平面図、第４図は電極および触媒
層を示す平面図、第５図（＆）〜（、）はガスセンサの
製造工程を示す断面図である。 １・・・基板、２・・・ヒータ、３・・・絶縁層、６・
・・電極、８・・・触媒層。
第２図は第１図■−■線に沿う断面図、第３図は同ヒー
タおよび絶縁層を示す平面図、第４図は電極および触媒
層を示す平面図、第５図（＆）〜（、）はガスセンサの
製造工程を示す断面図である。 １・・・基板、２・・・ヒータ、３・・・絶縁層、６・
・・電極、８・・・触媒層。
Claims (2)
- （１）セラミックスからなる基板と、この基板の表面に
形成されたヒータと、このヒータに重ねて形成された絶
縁層と、この絶縁層に重ねて形成された電極と、この電
極に重ねて形成されたガス感知性物質からなる触媒層と
を具備したことを特徴とするガスセンサ。 - （２）ヒータはタングステン−白金系合金からなるもの
である特許請求の範囲第１項に記載のガスセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22073486A JPS6375548A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | ガスセンサ |
| US07/260,759 US4935289A (en) | 1986-09-18 | 1988-10-21 | Gas sensor and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22073486A JPS6375548A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6375548A true JPS6375548A (ja) | 1988-04-05 |
Family
ID=16755689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22073486A Pending JPS6375548A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6375548A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010145388A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Korea Electronics Telecommun | センサー用酸化物半導体ナノ繊維の製造方法及びそれを利用したガスセンサー |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124994A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Soudenshiya:Kk | Element for detecting gas |
| JPS5686349A (en) * | 1979-12-18 | 1981-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | Production of substrate for gas sensor with heater |
| JPS6177658A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-21 | 日本電気株式会社 | 薄膜ガス検知素子 |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP22073486A patent/JPS6375548A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124994A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Soudenshiya:Kk | Element for detecting gas |
| JPS5686349A (en) * | 1979-12-18 | 1981-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | Production of substrate for gas sensor with heater |
| JPS6177658A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-21 | 日本電気株式会社 | 薄膜ガス検知素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010145388A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Korea Electronics Telecommun | センサー用酸化物半導体ナノ繊維の製造方法及びそれを利用したガスセンサー |
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