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JP2018205078A - Semiconductor gas detection element and manufacturing method of semiconductor gas detection element - Google Patents

Semiconductor gas detection element and manufacturing method of semiconductor gas detection element Download PDF

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JP2018205078A
JP2018205078A JP2017109719A JP2017109719A JP2018205078A JP 2018205078 A JP2018205078 A JP 2018205078A JP 2017109719 A JP2017109719 A JP 2017109719A JP 2017109719 A JP2017109719 A JP 2017109719A JP 2018205078 A JP2018205078 A JP 2018205078A
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gas
detection electrode
substrate
semiconductor
sensitive
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JP2017109719A
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Inventor
靖久 北川
Yasuhisa Kitagawa
靖久 北川
中谷 忠司
Tadashi Nakatani
忠司 中谷
三橋 弘和
Hirokazu Mihashi
弘和 三橋
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New Cosmos Electric Co Ltd
Original Assignee
New Cosmos Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】被検知ガスの選択性を向上させることが可能な半導体式ガス検知素子を提供する。【解決手段】この半導体式ガス検知素子100は、基板1と、上面が露出するように基板1上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極2と、ヒータ部により加熱され、被検知ガスに接触する感応部3と、を備え、感応部3は、基板1の表面に沿う方向において、検知電極2と隣接し、かつ、検知電極2の内側面と接触した状態で基板1上に配置されている。【選択図】図1A semiconductor gas detection element capable of improving the selectivity of a gas to be detected is provided. The semiconductor gas detection element 100 is heated by a substrate 1, a detection gas detection electrode 2 including a heater portion disposed on the substrate 1 so that an upper surface is exposed, and a heater portion. A sensitive portion 3 that contacts the detection gas, and the sensitive portion 3 is adjacent to the detection electrode 2 in the direction along the surface of the substrate 1 and is in contact with the inner surface of the detection electrode 2 on the substrate 1. Is arranged. [Selection] Figure 1

Description

この発明は、半導体式ガス検知素子および半導体式ガス検知素子の製造方法に関し、特に、基板を備える半導体式ガス検知素子および半導体式ガス検知素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor gas detection element and a method for manufacturing a semiconductor gas detection element, and more particularly to a semiconductor gas detection element including a substrate and a method for manufacturing the semiconductor gas detection element.

従来、基板を備える半導体式ガス検知素子が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, a semiconductor type gas detection element provided with a substrate is known (for example, refer to patent documents 1).

上記特許文献1には、基板と、検知電極と、基板内に設けられるヒータと、検知電極に接触状態で基板上に配置されるガス感応部とを備える半導体式ガス検知素子が開示されている。   Patent Document 1 discloses a semiconductor-type gas detection element including a substrate, a detection electrode, a heater provided in the substrate, and a gas sensitive part disposed on the substrate in contact with the detection electrode. .

特開2016−70704号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-70704

上記特許文献1に開示された半導体式ガス検知素子の分野では、従来より、被検知ガスの選択性(雰囲気ガス内から目的の被検知ガスを適切に選択する性質)を向上させることが望まれている。詳細には、半導体式ガス検知素子を用いたガスセンサでは、被検知ガス(たとえばメタン)よりも燃焼温度の低い易燃性ガス(たとえばアルコールや水素などの妨害ガス)が存在すると、被検知ガスの濃度が所定のしきい値に達していなくても被検知ガスが存在すると誤検知してしまう場合があるため、被検知ガスの選択性を向上させることが課題として存在する。   In the field of the semiconductor gas detection element disclosed in Patent Document 1, it has been desired to improve the selectivity of the gas to be detected (property to appropriately select the target gas to be detected from the atmosphere gas). ing. Specifically, in a gas sensor using a semiconductor gas detection element, if a flammable gas (for example, an interfering gas such as alcohol or hydrogen) having a lower combustion temperature than the gas to be detected (for example, methane) exists, Even if the concentration does not reach the predetermined threshold value, if the detected gas exists, it may be erroneously detected. Therefore, there is a problem to improve the selectivity of the detected gas.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、被検知ガスの選択性を向上させることが可能な半導体式ガス検知素子を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a semiconductor type gas detection element capable of improving the selectivity of a gas to be detected. It is.

この発明の第1の局面による半導体式ガス検知素子は、基板と、上面が露出するように基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極と、ヒータ部により加熱され、被検知ガスに接触する感応部と、を備え、感応部は、基板の表面に沿う方向において、検知電極と隣接し、かつ、検知電極の側面と接触した状態で基板上に配置されている。   A semiconductor gas detection element according to a first aspect of the present invention is heated by a substrate, a detection electrode of a detection gas including a heater portion arranged on the substrate so that the upper surface is exposed, and a detection target. A sensitive portion that contacts the gas, and the sensitive portion is disposed on the substrate in a direction along the surface of the substrate, adjacent to the detection electrode and in contact with the side surface of the detection electrode.

この発明の第1の局面による半導体式ガス検知素子では、上記のように、上面が露出するように基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極と、ヒータ部により加熱され、被検知ガスに接触する感応部と、を設け、感応部を、基板の表面に沿う方向において、検知電極と隣接し、かつ、検知電極の側面と接触した状態で基板上に配置する。これにより、検知電極がヒータ部を含んでいるので、検知電極の露出する上面を加熱することができる。このため、検知電極の上面で易燃性ガスを燃焼除去することができるので、被検知ガスに対する易燃性ガスの濃度を低くすることができる。その結果、被検知ガスの選択性を向上させることができる。また、検知電極の上面の略すべてを露出させるようにすれば、検知電極の上面の一部が露出していない場合と比較して、易燃性ガスをより効果的に燃焼除去することができるので、被検知ガスの選択性をより効果的に向上させることができる。また、検知電極がヒータ部を含んでいるので、検知電極の側面を介して、感応部を側面から加熱することができる。   In the semiconductor-type gas detection element according to the first aspect of the present invention, as described above, the detection electrode of the gas to be detected including the heater unit disposed on the substrate so that the upper surface is exposed, and the heater unit are heated, A sensitive portion that is in contact with the gas to be detected, and the sensitive portion is disposed on the substrate adjacent to the detection electrode and in contact with the side surface of the detection electrode in a direction along the surface of the substrate. Thereby, since the detection electrode contains the heater part, the upper surface which a detection electrode exposes can be heated. For this reason, since the flammable gas can be burned and removed on the upper surface of the detection electrode, the concentration of the flammable gas with respect to the detected gas can be lowered. As a result, the selectivity of the gas to be detected can be improved. Further, if almost all of the upper surface of the detection electrode is exposed, the flammable gas can be burned and removed more effectively than in the case where a part of the upper surface of the detection electrode is not exposed. Therefore, the selectivity of the gas to be detected can be improved more effectively. Further, since the detection electrode includes the heater part, the sensitive part can be heated from the side surface via the side surface of the detection electrode.

上記第1の局面による半導体式ガス検知素子において、好ましくは、検知電極は、基板上において蛇行形状を有する検知電極パターンから形成され、感応部は、検知電極パターンの間に充填されるように配置されている。このように構成すれば、検知電極を、基板上において蛇行させることにより、基板の面積を大きくすることなく検知電極の長さを大きく確保することができる。このため、半導体式ガス検知素子をより小型化することが可能となる。また、検知電極を基板上において蛇行させ検知電極の間に感応部を配置することにより、検知電極パターンと感応部とがより大きな面積で接触するように、半導体式ガス検知素子を構成することができる。   In the semiconductor gas detection element according to the first aspect, preferably, the detection electrode is formed of a detection electrode pattern having a meandering shape on the substrate, and the sensitive portion is arranged to be filled between the detection electrode patterns. Has been. If comprised in this way, the length of a detection electrode can be ensured large without enlarging the area of a board | substrate by meandering a detection electrode on a board | substrate. For this reason, it is possible to further reduce the size of the semiconductor gas detection element. In addition, the semiconductor gas detection element can be configured so that the detection electrode pattern and the sensitive portion are in contact with each other in a larger area by meandering the detection electrode on the substrate and disposing the sensitive portion between the detection electrodes. it can.

この場合、好ましくは、蛇行形状を有する検知電極パターンは、平面視で互いに略平行に隣り合って配置される複数の第1部分と、互いに隣り合う第1部分の端部同士を接続する第2部分とを含み、感応部は、互いに隣り合う第1部分の内側面と、第2部分の内側面とに接触した状態で、検知電極パターンの間に配置されている。このように構成すれば、互いに隣り合う第1部分と、第1部分の端部を接続する第2部分とにより、感応部の周囲を概ね囲むことができるので、検知電極からの熱を効率的に感応部に伝達して、感応部を効率よく加熱することができる。   In this case, it is preferable that the detection electrode pattern having a meandering shape is connected to a plurality of first portions arranged adjacent to each other substantially in parallel in a plan view, and a second portion connecting ends of the first portions adjacent to each other. The sensitive portion is disposed between the detection electrode patterns in contact with the inner surface of the first portion and the inner surface of the second portion that are adjacent to each other. If comprised in this way, since the circumference | surroundings of a sensitive part can be substantially enclosed by the 1st part which mutually adjoins, and the 2nd part which connects the edge part of a 1st part, the heat | fever from a detection electrode is efficient. Can be transmitted to the sensitive part to heat the sensitive part efficiently.

上記第1の局面による半導体式ガス検知素子において、好ましくは、感応部は、検知電極よりも大きな厚みを有している。このように構成すれば、感応部の厚みが検知電極の厚みよりも小さい場合と比較して、感応部と検知電極との接触面積を大きく確保することができるので、検知電極からの熱を効果的に感応部に伝達して、感応部を加熱することができる。また、感応部の厚みが検知電極の厚みよりも小さい場合と比較して、感応部のガスに接触する表面積を大きくできるので、ガス感度を高めることができる。   In the semiconductor gas detection element according to the first aspect, preferably, the sensitive portion has a thickness larger than that of the detection electrode. With this configuration, the contact area between the sensitive portion and the detection electrode can be secured larger than when the thickness of the sensitive portion is smaller than the thickness of the detection electrode. Can be transmitted to the sensitive part and the sensitive part can be heated. Moreover, since the surface area which contacts the gas of a sensitive part can be enlarged compared with the case where the thickness of a sensitive part is smaller than the thickness of a detection electrode, gas sensitivity can be raised.

上記第1の局面による半導体式ガス検知素子において、好ましくは、MEMS技術を用いて形成されたMEMSセンサである。このように構成すれば、半導体式ガス検知素子を小型化させることができるので、ヒータ部を含む検知電極に電流を流して加熱する際に、少量の電流により、易燃性ガスを燃焼可能な温度まで、検知電極を温度上昇させることができる。また、少量の電流により、被検知ガスを検知可能な温度まで、検知電極を介して感応部を温度上昇させることができる。すなわち、半導体式ガス検知素子を含むガスセンサの省電力化を図ることができる。   The semiconductor-type gas detection element according to the first aspect is preferably a MEMS sensor formed using MEMS technology. If comprised in this way, since a semiconductor type gas detection element can be reduced in size, when an electric current is sent and heated to the detection electrode containing a heater part, a flammable gas can be combusted with a small amount of electric current. The temperature of the sensing electrode can be increased to the temperature. Moreover, the temperature of the sensitive part can be raised through the detection electrode to a temperature at which the gas to be detected can be detected with a small amount of current. That is, it is possible to save power of the gas sensor including the semiconductor type gas detection element.

この発明の第2の局面による半導体式ガス検知素子の製造方法は、撥水処理されるとともに、上面が露出するように基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極パターンを形成する工程と、検知電極パターン間に半導体ペーストを充填することにより感応部を形成する工程とを備える。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor gas detection element, wherein a detection electrode pattern of a detection gas including a heater portion disposed on a substrate is formed so as to be water-repellent and exposed on an upper surface. And a step of forming a sensitive part by filling a semiconductor paste between detection electrode patterns.

この発明の第2の局面による半導体式ガス検知素子の製造方法では、上記のように、上面が露出するように基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極パターンを形成する工程と、検知電極パターン間に半導体ペーストを充填することにより感応部を形成する工程とを設ける。これにより、検知電極パターンがヒータ部を含んでいるので、検知電極パターンの露出する上面を加熱することができる。このため、検知電極パターンの上面で易燃性ガスを燃焼除去することができるので、被検知ガスに対する易燃性ガスの濃度を低くすることができる。その結果、被検知ガスの選択性を向上させることができる。また、検知電極の上面の略すべてを露出させるようにすれば、検知電極の上面の一部が露出していない場合と比較して、易燃性ガスをより効果的に燃焼除去することができるので、被検知ガスの選択性をより効果的に向上させることができる。   In the method of manufacturing a semiconductor type gas detection element according to the second aspect of the present invention, as described above, the step of forming the detection electrode pattern of the detection gas including the heater portion arranged on the substrate so that the upper surface is exposed. And a step of forming a sensitive part by filling a semiconductor paste between detection electrode patterns. Thereby, since the detection electrode pattern includes the heater part, the upper surface where the detection electrode pattern is exposed can be heated. For this reason, since the flammable gas can be burned and removed on the upper surface of the detection electrode pattern, the concentration of the flammable gas with respect to the detected gas can be lowered. As a result, the selectivity of the gas to be detected can be improved. Further, if almost all of the upper surface of the detection electrode is exposed, the flammable gas can be burned and removed more effectively than in the case where a part of the upper surface of the detection electrode is not exposed. Therefore, the selectivity of the gas to be detected can be improved more effectively.

本発明によれば、上記のように、被検知ガスの選択性を向上させることができる。   According to the present invention, the selectivity of the gas to be detected can be improved as described above.

本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子の全体構成を示した平面図である。It is the top view which showed the whole structure of the semiconductor type gas detection element by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子の全体構成を示した模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an overall configuration of a semiconductor gas detection element according to an embodiment of the present invention. 図1の500−500線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 500-500 line | wire of FIG. 図1の600−600線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 600-600 line of FIG. 図2のX部の拡大図である。It is an enlarged view of the X section of FIG. 本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子を含むガスセンサの回路図である。It is a circuit diagram of the gas sensor containing the semiconductor type gas detection element by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子の第1段階の製造工程を(a)〜(d)に順に示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the 1st step of the semiconductor type gas detection element by one Embodiment of this invention in order to (a)-(d). 本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子の第2段階の製造工程を(a)〜(c)に順に示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the 2nd step of the semiconductor type gas detection element by one Embodiment of this invention in order to (a)-(c). 比較例による半導体式ガス検知素子の全体構成を示した平面図である。It is the top view which showed the whole structure of the semiconductor type gas detection element by a comparative example. 比較例による半導体式ガス検知素子のガス濃度とセンサ出力との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the gas concentration of the semiconductor type gas detection element by a comparative example, and a sensor output. 本発明の実施例による半導体式ガス検知素子のガス濃度とセンサ出力との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the gas concentration of the semiconductor type gas detection element by the Example of this invention, and a sensor output.

以下、本発明を具現化した実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1〜図8を参照して、本発明の一実施形態による半導体式ガス検知素子100の構成について説明する。   With reference to FIGS. 1-8, the structure of the semiconductor type gas detection element 100 by one Embodiment of this invention is demonstrated.

(半導体式ガス検知素子の構成)
図1に示すように、半導体式ガス検知素子100は、基板1と、検知電極2と、感応部3と、を備えている。検知電極2と感応部3とは、基板1の一方面(後述するA1方向側の面)に接触している。また、半導体式ガス検知素子100には、基板1上に配置されるリード線4が設けられている。
(Configuration of semiconductor gas detector)
As shown in FIG. 1, the semiconductor gas detection element 100 includes a substrate 1, a detection electrode 2, and a sensitive part 3. The detection electrode 2 and the sensitive portion 3 are in contact with one surface of the substrate 1 (surface on the A1 direction side described later). The semiconductor gas detection element 100 is provided with a lead wire 4 disposed on the substrate 1.

なお、図1では、便宜的に、感応部3にハッチングを付している。図1のハッチングは、断面を示すものではない。   In FIG. 1, for convenience, the sensitive unit 3 is hatched. The hatching in FIG. 1 does not show a cross section.

半導体式ガス検知素子100は、超微細構造の電子部品の製造技術であるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により形成されている。すなわち、半導体式ガス検知素子100は、半導体製造プロセスなどに基づき形成される極めて小型の素子(MEMSセンサ)である。半導体式ガス検知素子100(基板1の後述する被支持部11a)は、たとえば、一辺の大きさLが約0.1mmの矩形(略正方形)の平板形状を有している。   The semiconductor gas detection element 100 is formed by a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique that is a technique for manufacturing an ultra-fine electronic component. That is, the semiconductor gas detection element 100 is an extremely small element (MEMS sensor) formed based on a semiconductor manufacturing process or the like. The semiconductor gas detection element 100 (a supported portion 11a to be described later of the substrate 1) has, for example, a rectangular (substantially square) flat plate shape with a side L of about 0.1 mm.

半導体式ガス検知素子100は、電源部(図示せず)に接続され、電源部から電流が供給されるように構成されている。たとえば、半導体式ガス検知素子100は、電源部としての小型のリチウムイオン電池から10秒毎に(10秒周期で)0.1秒だけパルス電流が供給されるように構成されている。   The semiconductor gas detection element 100 is connected to a power supply unit (not shown) and is configured to be supplied with current from the power supply unit. For example, the semiconductor gas detection element 100 is configured such that a pulse current is supplied from a small-sized lithium ion battery as a power supply unit for 0.1 seconds every 10 seconds (in a cycle of 10 seconds).

半導体式ガス検知素子100は、電圧計(図示せず)により検知電極2の両端21間の電気抵抗が測定されることによって行われる被検知ガスの検知に利用される。なお、検知電極2の両端21間の電気抵抗とは、検知電極2と感応部3との合成抵抗である。回路構成については後述する。   The semiconductor gas detection element 100 is used for detection of a gas to be detected, which is performed by measuring the electrical resistance between both ends 21 of the detection electrode 2 with a voltmeter (not shown). The electrical resistance between both ends 21 of the detection electrode 2 is a combined resistance of the detection electrode 2 and the sensitive part 3. The circuit configuration will be described later.

(基板の構成)
図1に示すように、基板1は、基板1の一方表面側に設けられる絶縁膜11と、以下に説明するA2方向側から絶縁膜11を接触状態で支持する支持基板部12(図2参照)とを含んでいる。絶縁膜11は、たとえば、二酸化ケイ素により形成されている。支持基板部12は、たとえば、シリコン(ケイ素)を主成分とする材料により形成されている。
(Substrate structure)
As shown in FIG. 1, a substrate 1 includes an insulating film 11 provided on one surface side of the substrate 1 and a support substrate portion 12 that supports the insulating film 11 in contact with the A2 direction described below (see FIG. 2). ). The insulating film 11 is made of, for example, silicon dioxide. The support substrate portion 12 is made of, for example, a material whose main component is silicon (silicon).

絶縁膜11は、検知電極2および感応部3が接触状態で一方表面側(以下に説明するA1方向側)に配置される被支持部11aと、被支持部11aを支持する支持部11bとを含んでいる。   The insulating film 11 includes a supported portion 11a disposed on one surface side (A1 direction side described below) and a supporting portion 11b that supports the supported portion 11a while the detection electrode 2 and the sensitive portion 3 are in contact with each other. Contains.

ここで、以下の説明では、基板1の厚み方向をA方向とし、そのうちの基板1の絶縁膜11側をA1方向とし、A1方向の逆方向をA2方向とする。また、A方向に直交し、基板1の被支持部11aの互いに対向する一対の一方端面10aが延びる方向をB方向とする。また、A方向に直交し、基板1の被支持部11aの互いに対向する一対の他方端面10bが延びる方向をC方向とする。すなわち、A方向およびB方向に直交する方向をC方向とする。なお、B方向およびC方向は、基板1の表面に沿った方向である。   Here, in the following description, the thickness direction of the substrate 1 is the A direction, the insulating film 11 side of the substrate 1 is the A1 direction, and the opposite direction of the A1 direction is the A2 direction. Further, a direction in which a pair of one end faces 10a of the supported portion 11a of the substrate 1 which are orthogonal to the A direction extend is defined as a B direction. In addition, a direction in which a pair of the other end surfaces 10b of the supported portion 11a of the substrate 1 which are orthogonal to the A direction extends is defined as a C direction. That is, let the direction orthogonal to the A direction and the B direction be the C direction. The B direction and the C direction are directions along the surface of the substrate 1.

被支持部11aは、平面視において(A方向から見て)、矩形形状を有している。図2に示すように、支持基板部12には、A方向において被支持部11aと重なる範囲、および、被支持部11aと重なる範囲を囲む所定範囲において、A2方向に窪む凹部12aが設けられている。すなわち、被支持部11aと支持基板部12とは、互いに空間を隔てて配置されており、互いに離間している。   The supported portion 11a has a rectangular shape in plan view (viewed from the direction A). As shown in FIG. 2, the support substrate portion 12 is provided with a recess 12a that is recessed in the A2 direction in a range that overlaps the supported portion 11a in the A direction and a predetermined range that surrounds the range that overlaps the supported portion 11a. ing. That is, the supported portion 11a and the support substrate portion 12 are arranged with a space therebetween and are separated from each other.

図1に示すように、支持部11bは、複数(4個)設けられている。また、複数の支持部11bは、それぞれの内側の一端が矩形形状の被支持部11aの互いに異なる隅部(角部)に接続されている。また、複数の支持部11bは、それぞれの外側(被支持部11aに接続される側とは逆側)の一端が、支持基板部12に固定されている。また、図2に示すように、上記の通り、凹部12aにより支持基板部12と被支持部11aとが互いに離間しているため、被支持部11aは、支持部11bにより浮いた状態で支持されている。また、図1に示すように、複数の支持部11bは、被支持部11aと一体的に形成されている。また、複数の支持部11bは、平面視において(A方向から見て)、それぞれ、被支持部11aを中心とする同一方向(A1方向側から見て反時計回り方向)に折れ曲がるL字形状を有している。   As shown in FIG. 1, the support part 11b is provided with two or more (four pieces). In addition, each of the plurality of support portions 11b has one inner end connected to different corners (corner portions) of the rectangular supported portion 11a. In addition, one end of each of the plurality of support portions 11b (on the side opposite to the side connected to the supported portion 11a) is fixed to the support substrate portion 12. Further, as shown in FIG. 2, as described above, since the support substrate portion 12 and the supported portion 11a are separated from each other by the recess 12a, the supported portion 11a is supported in a floating state by the support portion 11b. ing. Moreover, as shown in FIG. 1, the some support part 11b is integrally formed with the to-be-supported part 11a. Each of the plurality of support portions 11b has an L shape that is bent in the same direction (counterclockwise as viewed from the A1 direction side) centered on the supported portion 11a in plan view (viewed from the A direction). Have.

(リード線の構成)
図1に示すように、リード線4は、被支持部11aのB1方向側かつC1方向側の隅部(角部)に接続される支持部11b上のA1方向側に設けられている。また、リード線4は、被支持部11aのB2方向側かつC2方向側の隅部(角部)に接続される支持部11b上のA1方向側にも設けられている。すなわち、2つのリード線4は、被支持部11aの対角線方向に互いに向かい合う一対の支持部11b上にそれぞれ1つずつ設けられている。また、リード線4は、基板1の表面上に基板1(絶縁膜11)に接触した状態で配置されている。
(Lead wire configuration)
As shown in FIG. 1, the lead wire 4 is provided on the A1 direction side on the support portion 11b connected to the corner portion (corner portion) on the B1 direction side and the C1 direction side of the supported portion 11a. The lead wire 4 is also provided on the A1 direction side on the support portion 11b connected to the corner portion (corner portion) on the B2 direction side and the C2 direction side of the supported portion 11a. That is, the two lead wires 4 are respectively provided on the pair of support portions 11b facing each other in the diagonal direction of the supported portion 11a. The lead wire 4 is disposed on the surface of the substrate 1 in contact with the substrate 1 (insulating film 11).

(検知電極の構成)
図1に示す検知電極2の材質としては、たとえば、白金や金などを用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。検知電極2は、感応部3に接触状態で基板1(絶縁膜11)上のA1方向側に配置されている。また、検知電極2は、基板1の表面上に基板1(絶縁膜11)に接触した状態で配置されている。また、検知電極2は、リード線4(図1参照)と一体的に形成されている。また、検知電極2は、リード線4よりも細く形成されており、リード線4よりも電気抵抗が大きくなるように構成されている。
(Configuration of detection electrode)
As a material of the detection electrode 2 shown in FIG. 1, for example, platinum or gold can be used, but is not particularly limited thereto. The detection electrode 2 is disposed on the A1 direction side on the substrate 1 (insulating film 11) in contact with the sensitive portion 3. The detection electrode 2 is arranged on the surface of the substrate 1 in contact with the substrate 1 (insulating film 11). The detection electrode 2 is formed integrally with the lead wire 4 (see FIG. 1). Further, the detection electrode 2 is formed thinner than the lead wire 4 and is configured to have an electric resistance larger than that of the lead wire 4.

図1に示すように、検知電極2は、基板1上において蛇行形状を有する検知電極パターンPから形成されている。   As shown in FIG. 1, the detection electrode 2 is formed of a detection electrode pattern P having a meandering shape on the substrate 1.

詳細には、検知電極2(検知電極パターンP)は、B方向を長手方向とする矩形の平板形状の複数の第1部分22と、C方向を長手方向とする矩形の平板形状の複数の第2部分23とを含み、複数の第1部分22と複数の第2部分23とを交互に接続することにより蛇行形状を形成している。また、複数の第1部分22は、平面視で互いに略平行にC方向に隣り合って配置されている。また、図1では、一例として、検知電極2が、9個の第1部分22を含んでいる。複数の第1部分22は、C方向に略等間隔で並んでいる。また、複数の第1部分22は、それぞれ、B方向に直線状に延びている。また、複数の第1部分22は、それぞれ、基板1の被支持部11aのB1方向側端部近傍からB2方向側端部近傍まで延びている。   Specifically, the detection electrode 2 (detection electrode pattern P) includes a plurality of first portions 22 each having a rectangular flat plate shape whose longitudinal direction is the B direction and a plurality of first portions having a rectangular flat plate shape having the C direction as the longitudinal direction. The two portions 23 are included, and a plurality of first portions 22 and a plurality of second portions 23 are alternately connected to form a meandering shape. The plurality of first portions 22 are arranged adjacent to each other in the C direction so as to be substantially parallel to each other in plan view. In FIG. 1, the detection electrode 2 includes nine first portions 22 as an example. The plurality of first portions 22 are arranged at substantially equal intervals in the C direction. Further, each of the plurality of first portions 22 extends linearly in the B direction. Each of the plurality of first portions 22 extends from the vicinity of the end portion on the B1 direction side of the supported portion 11a of the substrate 1 to the vicinity of the end portion on the B2 direction side.

第2部分23は、互いに隣り合う第1部分22の端部同士を接続するように構成されている。複数の第2部分23は、C方向において、それぞれ、第1部分22の一方端部および他方端部を交互に接続している。また、第2部分23の長手方向(C方向)の大きさD1は、第1部分22の長手方向(B方向)の大きさD2よりも小さい。   The second portion 23 is configured to connect the ends of the first portions 22 adjacent to each other. The plurality of second portions 23 alternately connect one end and the other end of the first portion 22 in the C direction. Further, the size D1 of the second portion 23 in the longitudinal direction (C direction) is smaller than the size D2 of the first portion 22 in the longitudinal direction (B direction).

複数の第2部分23と、C1方向端部およびC2方向端部の第1部分22とは、基板1の被支持部11aの外縁に沿って配置されている。すなわち、検知電極2(検知電極パターンP)の外縁は、概して、基板1の被支持部11aの外縁と相似形状となるように形成されている。   The plurality of second portions 23 and the first portion 22 at the C1 direction end portion and the C2 direction end portion are disposed along the outer edge of the supported portion 11a of the substrate 1. That is, the outer edge of the detection electrode 2 (detection electrode pattern P) is generally formed to have a similar shape to the outer edge of the supported portion 11 a of the substrate 1.

図3に示すように、検知電極2は、上面2a(A1方向の端面)が感応部3に覆われずに露出するように基板1上に配置されている。すなわち、検知電極2は、半導体式ガス検知素子100が配置される領域の雰囲気ガス(被検知ガスおよび易燃性ガスを含む)に、上面2aが接触するように構成されている。なお、検知電極2は、上面2aの略全域(全域を含む)が感応部3に覆われずに露出している。すなわち、検知電極2は、A方向において、感応部3と略重ならないように配置されている。また、検知電極2は、上面2aが感応部3以外の他の構成によっても覆われていない。   As shown in FIG. 3, the detection electrode 2 is arranged on the substrate 1 such that the upper surface 2 a (end surface in the A1 direction) is exposed without being covered by the sensitive portion 3. That is, the detection electrode 2 is configured such that the upper surface 2a is in contact with the atmospheric gas (including the gas to be detected and the flammable gas) in the region where the semiconductor gas detection element 100 is disposed. The detection electrode 2 is exposed without being covered with the sensitive portion 3 in substantially the entire area (including the entire area) of the upper surface 2a. That is, the detection electrode 2 is disposed so as not to substantially overlap the sensitive portion 3 in the A direction. Further, the upper surface 2 a of the detection electrode 2 is not covered with a configuration other than the sensitive portion 3.

半導体式ガス検知素子100は、上面2aの略全域(全域を含む)が、感応部3などの他の構成に覆われずに露出するように構成されていることによって、上面2aの一部または全域が感応部3などに覆われている場合と比較して、検知電極2の易燃性ガスに対する大きな接触面積を確保することができる。このため、易燃性ガス(妨害ガス)を効果的に燃焼除去することができる。その結果、被検知ガスの選択性をより効果的に向上させることができる。   The semiconductor-type gas detection element 100 is configured such that substantially the entire area (including the entire area) of the upper surface 2a is exposed without being covered by another structure such as the sensitive portion 3, so that a part of the upper surface 2a or Compared to the case where the entire region is covered with the sensitive part 3 or the like, a large contact area of the detection electrode 2 with the flammable gas can be ensured. For this reason, flammable gas (interfering gas) can be burned and removed effectively. As a result, the selectivity of the gas to be detected can be improved more effectively.

また、半導体式ガス検知素子100は、上面2aの略全域(全域を含む)が、感応部3に覆われずに露出するように構成されていることによって、上面2aの一部または全域が感応部3に覆われている場合と比較して、感応部3のサイズを小さくすることができる。このため、より小さな熱量で、被検知ガスを検知可能な温度まで感応部3を温度上昇させることができる。このため、感応部3を加熱するために、検知電極2に流す電流を小さくすることができる。すなわち、半導体式ガス検知素子100を含むガスセンサの省電力化を図ることができる。   Further, the semiconductor gas detection element 100 is configured so that substantially the entire area (including the entire area) of the upper surface 2a is exposed without being covered by the sensitive portion 3, so that a part or the entire area of the upper surface 2a is sensitive. Compared with the case where it is covered with the part 3, the size of the sensitive part 3 can be reduced. For this reason, the temperature of the sensitive part 3 can be raised to a temperature at which the gas to be detected can be detected with a smaller amount of heat. For this reason, in order to heat the sensitive part 3, the electric current sent through the detection electrode 2 can be made small. That is, the power saving of the gas sensor including the semiconductor gas detection element 100 can be achieved.

第1部分22の内側面2bと、第2部分23の内側面2c(図4参照)とは、ともに、感応部3に接触している。また、内側面2bと内側面2cとは、ともに、略全面で感応部3に接触している。   Both the inner side surface 2 b of the first portion 22 and the inner side surface 2 c (see FIG. 4) of the second portion 23 are in contact with the sensitive portion 3. Further, both the inner side surface 2b and the inner side surface 2c are in contact with the sensitive portion 3 over substantially the entire surface.

なお、第1部分22の内側面2bとは、C方向に並ぶ複数の第1部分22の各側面のうち、最も基板1の外側に位置する側面(外側面20a)よりも内側に位置するすべての側面のことである。   The inner side surface 2b of the first portion 22 refers to all of the side surfaces of the plurality of first portions 22 arranged in the C direction that are located on the inner side of the side surface (outer surface 20a) that is the outermost side of the substrate 1. It is the side of the.

また、図4に示すように、第2部分23の内側面2cとは、B方向に並ぶ第2部分23の2つの側面(内側面2cおよび外側面20b)のうち、内側に位置する側面のことである。内側面2bおよび内側面2cは、A方向に延びている。   As shown in FIG. 4, the inner side surface 2 c of the second portion 23 is a side surface located on the inner side of the two side surfaces (the inner side surface 2 c and the outer side surface 20 b) of the second portion 23 aligned in the B direction. That is. The inner side surface 2b and the inner side surface 2c extend in the A direction.

図1に示す検知電極2は、電源部(図示せず)からリード線4を介して電流が流されることにより、加熱されるように構成されている。具体的には、検知電極2は、被検知ガスよりも燃焼温度が低い易燃性ガスの燃焼温度以上で、かつ、被検知ガスの燃焼温度未満まで加熱されるように構成されている。   The detection electrode 2 shown in FIG. 1 is configured to be heated when a current is passed through a lead wire 4 from a power supply unit (not shown). Specifically, the detection electrode 2 is configured to be heated to a temperature equal to or higher than the combustion temperature of the flammable gas whose combustion temperature is lower than that of the detected gas and lower than the combustion temperature of the detected gas.

たとえば、被検知ガスがメタンの場合、燃焼温度は、少なくとも500℃以上であり、易燃性ガスがアルコールや水素の場合、燃焼温度は、約300℃である。このため、検知電極2は、たとえば、約400℃に加熱されるように構成される。その結果、検知電極2は、雰囲気ガスに接触する上面2aで、易燃性ガスに接触することが可能であるため、上面2aで易燃性ガスを燃焼除去するとともに、被検知ガスを略燃焼除去しないように構成されている。また、検知電極2は、感応部3を加熱するヒータ部としても機能するように構成されている。つまり、少なくとも、検知電極2のうち上面2aおよび外側面20aは、ガス燃焼手段(雰囲気ガスに含まれる易燃性ガスに接触して、易燃性ガスを燃焼除去する手段(すなわち、被検知ガスに対する易燃性ガスの濃度を低くして被検知ガスの選択性を向上させる手段))として機能し、検知電極2のうち内側面2bは、ヒータ部として機能するように構成されている。   For example, when the gas to be detected is methane, the combustion temperature is at least 500 ° C. or more, and when the flammable gas is alcohol or hydrogen, the combustion temperature is about 300 ° C. For this reason, the detection electrode 2 is configured to be heated to about 400 ° C., for example. As a result, the detection electrode 2 can come into contact with the flammable gas at the upper surface 2a in contact with the atmospheric gas, so that the flammable gas is burned and removed at the upper surface 2a and the detected gas is substantially burned. It is configured not to be removed. The detection electrode 2 is also configured to function as a heater unit that heats the sensitive unit 3. That is, at least the upper surface 2a and the outer surface 20a of the detection electrode 2 are made of gas combustion means (means for contacting the flammable gas contained in the atmospheric gas and removing the flammable gas by burning (that is, the gas to be detected). The inner side surface 2b of the detection electrode 2 is configured to function as a heater portion.

(感応部の構成)
図1に示す感応部3は、金属酸化物半導体により形成されている。金属酸化物半導体の材質としては、たとえば、酸化スズや、酸化インジウム、酸化亜鉛などを用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。感応部3は、検知電極2により加熱されることによって、感応部3に接触する雰囲気ガスに含まれる被検知ガスと反応して、抵抗値を変化させる特性を有している。半導体式ガス検知素子100は、この感応部3の特性を利用して、被検知ガスを検知するように構成されている。
(Configuration of sensitive part)
The sensitive part 3 shown in FIG. 1 is formed of a metal oxide semiconductor. As a material of the metal oxide semiconductor, for example, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, or the like can be used, but is not particularly limited thereto. The sensitive part 3 has a characteristic that, when heated by the detection electrode 2, reacts with the detected gas contained in the atmospheric gas in contact with the sensitive part 3 to change the resistance value. The semiconductor gas detection element 100 is configured to detect the gas to be detected using the characteristics of the sensitive portion 3.

感応部3は、基板1の表面に沿う方向(B方向とC方向とに沿う面方向)において、検知電極2と隣接し、かつ、検知電極2の内側面2b(図3参照)および2c(図4参照)に接触した状態で、基板1上に配置されている。また、感応部3は、基板1(絶縁膜11)の表面上に基板1(絶縁膜11)に接触した状態で配置されている。   The sensitive portion 3 is adjacent to the detection electrode 2 in the direction along the surface of the substrate 1 (surface direction along the B direction and the C direction), and the inner side surfaces 2b (see FIG. 3) and 2c (see FIG. 3) of the detection electrode 2. 4 is arranged on the substrate 1 in contact with the substrate 1. Moreover, the sensitive part 3 is arrange | positioned in the state which contacted the board | substrate 1 (insulating film 11) on the surface of the board | substrate 1 (insulating film 11).

感応部3は、互いに隣接する検知電極2の第1部分22の間に、それぞれ、1個ずつ配置されている。一例ではあるが、感応部3は、9個の第1部分22の間に8個配置されている。すなわち、半導体式ガス検知素子100は、互いに離間した複数の感応部3を備えている。また、感応部3は、検知電極パターンPの間に充填されるように配置されている。   One sensitive portion 3 is disposed between each of the first portions 22 of the detection electrodes 2 adjacent to each other. For example, eight sensitive portions 3 are arranged between the nine first portions 22. That is, the semiconductor gas detection element 100 includes a plurality of sensitive portions 3 that are separated from each other. The sensitive part 3 is arranged so as to be filled between the detection electrode patterns P.

感応部3は、検知電極2の互いに隣り合う第1部分22の内側面2b(図3参照)と、検知電極2の第2部分23の内側面2c(図4参照)とに接触した状態で、検知電極パターンPの間に配置されている。また、感応部3は、隣り合う2つの第1部分22の間で、一方の第1部分22の内側面2bから、他方の第1部分22の内側面2bまでの範囲にわたって設けられている。つまり、第2部分23のC方向の両端側が、それぞれ、別々の第1部分22の内側面2bと接している。また、感応部3は、B方向において、第1部分22の一端から他端までの範囲にわたって延びており、B方向の一方端面(B1方向側の端面またはB2方向側の端面)が第2部分23の内側面2cと接している。   The sensitive portion 3 is in contact with the inner surface 2b (see FIG. 3) of the first portion 22 adjacent to the detection electrode 2 and the inner surface 2c (see FIG. 4) of the second portion 23 of the detection electrode 2. , Between the detection electrode patterns P. In addition, the sensitive portion 3 is provided between two adjacent first portions 22 over a range from the inner side surface 2 b of one first portion 22 to the inner side surface 2 b of the other first portion 22. That is, both end sides in the C direction of the second portion 23 are in contact with the inner side surfaces 2b of the separate first portions 22, respectively. The sensitive portion 3 extends in the B direction over a range from one end to the other end of the first portion 22, and one end surface in the B direction (the end surface on the B1 direction side or the end surface on the B2 direction side) is the second portion. 23 is in contact with the inner side surface 2c.

図5に示すように、感応部3は、概して、B方向に直交する面による縦断面が矩形形状となり、B方向を長手方向とする直方体形状(図1参照)を有している。また、A方向において、感応部3の厚みd1は、検知電極2の厚みd2よりも大きい。一例ではあるが、感応部3の厚みd1は、検知電極2の厚みd2の約2倍の大きさである。   As shown in FIG. 5, the sensitive portion 3 generally has a rectangular parallelepiped shape with a surface perpendicular to the B direction and a rectangular parallelepiped shape (see FIG. 1) with the B direction as the longitudinal direction. In the A direction, the thickness d1 of the sensitive portion 3 is larger than the thickness d2 of the detection electrode 2. Although it is an example, the thickness d1 of the sensitive part 3 is about twice as large as the thickness d2 of the detection electrode 2.

感応部3は、A方向に延びており、検知電極2に接触する(被覆される)第1側面30aと、A方向に延びており、検知電極2に接触することなく(被覆されずに)露出する第2側面30bとを含んでいる。第1側面30aと第2側面30bとは、同一平面上に設けられている。また、第1側面30aは、第2側面30bの基板1側(A2方向側)に配置されている。   The sensitive portion 3 extends in the A direction, contacts the detection electrode 2 (covered), and extends in the A direction, and does not contact the detection electrode 2 (not covered). And the exposed second side face 30b. The first side surface 30a and the second side surface 30b are provided on the same plane. The first side surface 30a is arranged on the substrate 1 side (A2 direction side) of the second side surface 30b.

感応部3は、検知電極2に接触する第1側面30aを介して、検知電極2により加熱されるように構成されている。また、感応部3は、第2側面30bおよび上面30cを介して、雰囲気ガス内に含まれる被検知ガスに接触するように構成されている。   The sensitive unit 3 is configured to be heated by the detection electrode 2 through the first side surface 30 a that contacts the detection electrode 2. In addition, the sensitive unit 3 is configured to come into contact with the detected gas contained in the atmospheric gas via the second side surface 30b and the upper surface 30c.

(半導体式ガス検知素子を含むガスセンサの回路構成)
次に、図6を参照して、熱線型の半導体式ガス検知素子100を含む半導体式ガスセンサGの回路構成の例について説明する。なお、以下に示す半導体式ガス検知素子100を含む半導体式ガスセンサGの回路構成は、一例であり、以下に示す構成に限定されるものではない。
(Circuit configuration of gas sensor including semiconductor type gas detection element)
Next, an example of a circuit configuration of the semiconductor gas sensor G including the hot-wire semiconductor gas detection element 100 will be described with reference to FIG. The circuit configuration of the semiconductor gas sensor G including the semiconductor gas detection element 100 shown below is an example, and is not limited to the configuration shown below.

図6に示すように、検知電極2と感応部3との合成抵抗である熱線型半導体式ガス検知素子抵抗R(以下、素子抵抗Rとする)は、固定抵抗R1、R2およびR3とともにブリッジ回路に組み込まれて半導体式ガスセンサGを構成している。素子抵抗Rは、固定抵抗R3に直列接続されている。また、素子抵抗Rおよび固定抵抗R3の対辺には、直列接続された固定抵抗R1およびR2が設けられている。そして、電源Eによりブリッジ回路に電圧を印加する。この際、素子抵抗Rと固定抵抗R3との中点P1と、固定抵抗R1と固定抵抗R2との中点P2との電位差がセンサ出力Vとなる。   As shown in FIG. 6, a hot-wire semiconductor gas detection element resistance R (hereinafter referred to as element resistance R), which is a combined resistance of the detection electrode 2 and the sensitive portion 3, is a bridge circuit together with fixed resistances R1, R2, and R3. The semiconductor type gas sensor G is built in. The element resistance R is connected in series to the fixed resistance R3. In addition, fixed resistors R1 and R2 connected in series are provided on opposite sides of the element resistor R and the fixed resistor R3. Then, a voltage is applied to the bridge circuit by the power source E. At this time, the sensor output V is the potential difference between the midpoint P1 between the element resistance R and the fixed resistance R3 and the midpoint P2 between the fixed resistance R1 and the fixed resistance R2.

詳細には、素子抵抗Rと固定抵抗R3とが直列接続されることにより、素子抵抗Rの一端r1と固定抵抗R3の一端r31とは、等電位になっている。また、固定抵抗R1と固定抵抗R2とが直列接続されることにより、固定抵抗R1の一端r11と固定抵抗R2の一端r21とは、等電位になっている。   Specifically, the element resistance R and the fixed resistance R3 are connected in series, so that one end r1 of the element resistance R and one end r31 of the fixed resistance R3 are equipotential. Further, the fixed resistor R1 and the fixed resistor R2 are connected in series, so that one end r11 of the fixed resistor R1 and one end r21 of the fixed resistor R2 are equipotential.

また、素子抵抗Rの他端r2と固定抵抗R1の他端r12とは、等電位になるように接続されている。また、素子抵抗Rの他端r2と固定抵抗R1の他端r12との中点P3(素子抵抗Rの他端r2と固定抵抗R1の他端r12とを接続する配線)は、電源Eの正極側に接続されている。   The other end r2 of the element resistor R and the other end r12 of the fixed resistor R1 are connected so as to be equipotential. The midpoint P3 between the other end r2 of the element resistor R and the other end r12 of the fixed resistor R1 (a wiring connecting the other end r2 of the element resistor R and the other end r12 of the fixed resistor R1) is a positive electrode of the power source E. Connected to the side.

また、固定抵抗R3の他端r32と固定抵抗R2の他端r22とは、等電位になるように接続されている。また、固定抵抗R3の他端r32と固定抵抗R2の他端r22との中点P4(固定抵抗R3の他端r32と固定抵抗R2の他端r22とを接続する配線)は、電源Eの負極側に接続されている。   The other end r32 of the fixed resistor R3 and the other end r22 of the fixed resistor R2 are connected so as to be equipotential. The midpoint P4 between the other end r32 of the fixed resistor R3 and the other end r22 of the fixed resistor R2 (a wiring connecting the other end r32 of the fixed resistor R3 and the other end r22 of the fixed resistor R2) is a negative electrode of the power source E. Connected to the side.

固定抵抗R1の一端r11と固定抵抗R2の一端r21との中点P2(固定抵抗R1の一端r11と固定抵抗R2の一端r21とを接続する配線)は、一端が電源Eの正極側に他端が電源Eの負極側に接続される抵抗R0に、接続されている。これにより、固定抵抗R1の一端r11と固定抵抗R2の一端r21との中点P2は、所定の基準電位となる(ゼロセットされる)。   The midpoint P2 (the wiring connecting the one end r11 of the fixed resistor R1 and the one end r21 of the fixed resistor R2) between the one end r11 of the fixed resistor R1 and the one end r21 of the fixed resistor R2 is one end on the positive electrode side of the power source E. Is connected to a resistor R0 connected to the negative side of the power supply E. Thereby, the midpoint P2 between the one end r11 of the fixed resistor R1 and the one end r21 of the fixed resistor R2 becomes a predetermined reference potential (set to zero).

ブリッジ回路には電源Eによって常時または間欠的に通電され、半導体式ガス検知素子100は、検知の際に適した所定の温度となるように構成されている。また、半導体式ガス検知素子100(感応部3(図1参照))は、被検知ガスが吸着すると抵抗値が変化する。このため、本実施形態に係る半導体式ガスセンサGでは、半導体式ガス検知素子100の素子抵抗Rの変化を偏差電圧をとして取り出し、これをセンサ出力Vとすることで被検知ガスのガス濃度を測定可能なように構成されている。   The bridge circuit is energized constantly or intermittently by a power source E, and the semiconductor gas detection element 100 is configured to have a predetermined temperature suitable for detection. Further, the resistance value of the semiconductor gas detection element 100 (the sensitive unit 3 (see FIG. 1)) changes when the gas to be detected is adsorbed. For this reason, in the semiconductor type gas sensor G according to the present embodiment, the change in the element resistance R of the semiconductor type gas detection element 100 is extracted as a deviation voltage, and this is used as the sensor output V to measure the gas concentration of the detected gas. It is configured as possible.

(半導体式ガス検知素子を含むガスセンサの製造方法)
次に、図7(a)〜(d)および図8(a)〜(c)を参照して、MEMS技術による半導体式ガス検知素子100の製造方法について説明する。製造方法は、図7(a)〜(d)に示す第1段階と、図8(a)〜(c)に示す第2段階との2段階に分けて説明する。第1段階は、基板1上に検知電極2(検知電極パターンP)を形成する段階であり、第2段階は、第1段階で形成された検知電極2(検知電極パターンP)の間に感応部3を形成する段階である。
(Manufacturing method of gas sensor including semiconductor type gas detection element)
Next, with reference to FIG. 7 (a)-(d) and FIG. 8 (a)-(c), the manufacturing method of the semiconductor type gas detection element 100 by MEMS technique is demonstrated. The manufacturing method will be described in two stages: a first stage shown in FIGS. 7A to 7D and a second stage shown in FIGS. 8A to 8C. The first step is a step of forming the detection electrode 2 (detection electrode pattern P) on the substrate 1, and the second step is sensitive between the detection electrodes 2 (detection electrode pattern P) formed in the first step. This is a step of forming the portion 3.

図7(a)〜(d)および図8(a)〜(c)は、それぞれ、半導体式ガス検知素子100の製造工程を示している。製造工程は、図7(a)〜(d)および図8(a)〜(c)の順で実施される。なお、以下に示す半導体式ガス検知素子100の製造方法は、一例であり、本発明の半導体式ガス検知素子100の製造方法は、以下に示す製造方法に限定されるものではない。   FIGS. 7A to 7D and FIGS. 8A to 8C show the manufacturing process of the semiconductor gas detection element 100, respectively. The manufacturing process is performed in the order of FIGS. 7A to 7D and FIGS. 8A to 8C. In addition, the manufacturing method of the semiconductor type gas detection element 100 shown below is an example, and the manufacturing method of the semiconductor type gas detection element 100 of this invention is not limited to the manufacturing method shown below.

<第1段階>
はじめに、図7(a)に示すように、基板1の絶縁膜11上に所定の厚みd2(図5参照)を有する白金の金属層Kを形成する。
<First stage>
First, as shown in FIG. 7A, a platinum metal layer K having a predetermined thickness d2 (see FIG. 5) is formed on the insulating film 11 of the substrate 1.

次に、図7(b)に示すように、基板1上の所定位置にマスクMを形成する。マスクMは、平面視において(A方向から見て)、基板1上に形成しようとする検知電極2と重なる位置に、少なくとも形成される。   Next, as shown in FIG. 7B, a mask M is formed at a predetermined position on the substrate 1. The mask M is formed at least at a position overlapping the detection electrode 2 to be formed on the substrate 1 in plan view (viewed from the direction A).

次に、図7(c)に示すように、エッチングにより、平面視において(A方向から見て)、マスクM間に位置する金属層Kを除去する。これにより、検知電極2(検知電極パターンP(図1参照))が基板1上に形成される。   Next, as shown in FIG. 7C, the metal layer K located between the masks M is removed by etching in plan view (viewed from the direction A). As a result, the detection electrode 2 (detection electrode pattern P (see FIG. 1)) is formed on the substrate 1.

次に、図7(d)に示すように、基板1上のマスクMが除去されて、検知電極2の上面2a(A1方向の端面)が露出する。   Next, as shown in FIG. 7D, the mask M on the substrate 1 is removed, and the upper surface 2a (end surface in the A1 direction) of the detection electrode 2 is exposed.

<第2段階>
次に、図8(a)に示すように、基板1の上面2a上に撥水材料Rを形成する。撥水材料Rは、平面視において(A方向から見て)、検知電極2と重なる位置に、少なくとも形成される。なお、撥水材料Rは、感応部3の材料である酸化スズを含む感応部3の材料溶液をはじく性質を有している。
<Second stage>
Next, as shown in FIG. 8A, a water repellent material R is formed on the upper surface 2 a of the substrate 1. The water repellent material R is formed at least at a position overlapping the detection electrode 2 in a plan view (viewed from the direction A). The water repellent material R has a property of repelling the material solution of the sensitive part 3 containing tin oxide, which is the material of the sensitive part 3.

次に、図8(b)に示すように、基板1および検知電極2上に、基板1の中央部の上方(基板1のA1方向側)から、酸化スズを含む感応部3の材料溶液が滴下により塗布される。この際、撥水材料Rにより酸化スズを含む感応部3の材料溶液がはじかれることによって、撥水材料R上(撥水材料RのA1方向側)の酸化スズを含む感応部3の材料溶液が検知電極パターンP間に流れ込む。なお、酸化スズを含む感応部3の材料溶液を滴下する量は、感応部3の厚みd1(図5参照)が検知電極2の厚みd2(図5参照)よりも大きくなるように調整される。これにより、酸化スズを含む感応部3の材料溶液が検知電極パターンP間に充填される。その結果、酸化スズを含む感応部3の材料溶液が、基板1(絶縁膜11)の表面と、検知電極2の内側面2bおよび2c(図4参照)とに接触する。   Next, as shown in FIG. 8B, the material solution of the sensitive portion 3 containing tin oxide is formed on the substrate 1 and the detection electrode 2 from above the central portion of the substrate 1 (A1 direction side of the substrate 1). It is applied by dropping. At this time, the material solution of the sensitive portion 3 containing tin oxide is repelled by the water repellent material R, whereby the material solution of the sensitive portion 3 containing tin oxide on the water repellent material R (A1 direction side of the water repellent material R) is repelled. Flows between the detection electrode patterns P. In addition, the amount of the material solution of the sensitive part 3 containing tin oxide is adjusted so that the thickness d1 (see FIG. 5) of the sensitive part 3 is larger than the thickness d2 (see FIG. 5) of the detection electrode 2. . Thereby, the material solution of the sensitive part 3 containing tin oxide is filled between the detection electrode patterns P. As a result, the material solution of the sensitive portion 3 containing tin oxide comes into contact with the surface of the substrate 1 (insulating film 11) and the inner side surfaces 2b and 2c of the detection electrode 2 (see FIG. 4).

次に、図8(c)に示すように、酸化スズを含む感応部3の材料溶液が焼成され、感応部3が形成される。また、焼成の際、撥水材料Rが燃焼除去されて、検知電極2の上面2aが露出される。すなわち、検知電極2の上面2aが、撥水材料Rおよび感応部3に覆われずに、雰囲気ガス(被検知ガスおよび易燃性ガスを含む)に接触した状態となる。以上により半導体式ガス検知素子100の製造が完了する。   Next, as shown in FIG.8 (c), the material solution of the sensitive part 3 containing a tin oxide is baked, and the sensitive part 3 is formed. Further, during firing, the water repellent material R is burned and removed, and the upper surface 2a of the detection electrode 2 is exposed. That is, the upper surface 2a of the detection electrode 2 is not covered with the water repellent material R and the sensitive portion 3 and is in contact with the atmospheric gas (including the detected gas and the flammable gas). Thus, the manufacture of the semiconductor gas detection element 100 is completed.

(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、上記のように、上面2aが露出するように基板1上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極2と、ヒータ部により加熱され、被検知ガスに接触する感応部3と、を設け、感応部3を、基板1の表面に沿う方向において、検知電極2と隣接し、かつ、検知電極2の側面(内側面2bおよび2c)と接触した状態で基板1上に配置する。これにより、検知電極2がヒータ部を含んでいるので、検知電極2の露出する上面2aを加熱することができる。このため、検知電極2の上面2aで易燃性ガスを燃焼除去することができるので、被検知ガスに対する易燃性ガスの濃度を低くすることができる。その結果、被検知ガスの選択性を向上させることができる。また、検知電極2の上面2aの略すべてを露出させるようにすれば、検知電極2の上面2aの一部が露出していない場合と比較して、易燃性ガスをより効果的に燃焼除去することができるので、被検知ガスの選択性をより効果的に向上させることができる。また、検知電極2がヒータ部を含んでいるので、検知電極2の側面(内側面2bおよび2c)を介して、感応部3を側面から加熱することができる。   In the present embodiment, as described above, the detection electrode 2 of the gas to be detected including the heater portion disposed on the substrate 1 so that the upper surface 2a is exposed, and the sensitivity that is heated by the heater portion and contacts the gas to be detected. Part 3, and the sensitive part 3 is adjacent to the detection electrode 2 in the direction along the surface of the substrate 1 and in contact with the side surfaces (inner side surfaces 2 b and 2 c) of the detection electrode 2. To place. Thereby, since the detection electrode 2 contains the heater part, the upper surface 2a which the detection electrode 2 exposes can be heated. For this reason, since the flammable gas can be burned and removed on the upper surface 2a of the detection electrode 2, the concentration of the flammable gas with respect to the gas to be detected can be lowered. As a result, the selectivity of the gas to be detected can be improved. Further, if almost all of the upper surface 2a of the detection electrode 2 is exposed, the flammable gas can be burned and removed more effectively than when a part of the upper surface 2a of the detection electrode 2 is not exposed. Therefore, the selectivity of the gas to be detected can be improved more effectively. Moreover, since the detection electrode 2 includes the heater part, the sensitive part 3 can be heated from the side surface via the side surfaces (inner side surfaces 2b and 2c) of the detection electrode 2.

また、本実施形態では、上記のように、検知電極2を、基板1上において蛇行形状を有する検知電極パターンPから形成し、感応部3を、検知電極パターンPの間に充填されるように配置する。これにより、検知電極2を、基板1上において蛇行させることにより、基板1の面積を大きくすることなく検知電極2の長さを大きく確保することができる。このため、半導体式ガス検知素子100をより小型化することが可能となる。また、検知電極2を基板1上において蛇行させ検知電極2の間に感応部3を配置することにより、検知電極パターンPと感応部3とがより大きな面積で接触するように、半導体式ガス検知素子100を構成することができる。   In the present embodiment, as described above, the detection electrode 2 is formed from the detection electrode pattern P having a meandering shape on the substrate 1, and the sensitive portion 3 is filled between the detection electrode patterns P. Deploy. Thereby, by making the detection electrode 2 meander on the substrate 1, it is possible to ensure a large length of the detection electrode 2 without increasing the area of the substrate 1. For this reason, it is possible to further reduce the size of the semiconductor gas detection element 100. Further, by detecting the sensing electrode 2 in a meandering manner on the substrate 1 and disposing the sensitive part 3 between the sensing electrodes 2, the semiconductor gas detection is performed so that the sensing electrode pattern P and the sensitive part 3 are in contact with each other in a larger area. The element 100 can be configured.

また、本実施形態では、上記のように、蛇行形状を有する検知電極パターンPに、平面視で互いに略平行に隣り合って配置される複数の第1部分22と、互いに隣り合う第1部分22の端部同士を接続する第2部分23とを設け、感応部3を、互いに隣り合う第1部分22の内側面と、第2部分23の内側面とに接触した状態で、検知電極パターンPの間に配置する。これにより、互いに隣り合う第1部分22と、第1部分22の端部を接続する第2部分23とにより、感応部3の周囲を概ね囲むことができるので、検知電極2からの熱を効率的に感応部3に伝達して、感応部3を効率よく加熱することができる。   In the present embodiment, as described above, the detection electrode pattern P having a meandering shape has a plurality of first portions 22 arranged adjacent to each other in a plan view and the first portions 22 adjacent to each other. The sensing electrode pattern P is provided in a state in which the second portion 23 is connected to each other, and the sensitive portion 3 is in contact with the inner surface of the first portion 22 and the inner surface of the second portion 23 that are adjacent to each other. Place between. Accordingly, the first portion 22 adjacent to each other and the second portion 23 connecting the end portions of the first portion 22 can substantially surround the periphery of the sensitive portion 3, so that the heat from the detection electrode 2 can be efficiently used. Therefore, the sensitive part 3 can be efficiently heated and efficiently heated.

また、本実施形態では、上記のように、感応部3を、検知電極2よりも大きな厚みを有するように形成する。これにより、感応部3の厚みが検知電極2の厚みよりも小さい場合と比較して、感応部3と検知電極2との接触面積を大きく確保することができるので、検知電極2からの熱を効果的に感応部3に伝達して、感応部3を加熱することができる。また、感応部3の厚みが検知電極2の厚みよりも小さい場合と比較して、感応部3のガスに接触する表面積を大きくできるので、ガス感度を高めることができる。   In the present embodiment, as described above, the sensitive portion 3 is formed to have a larger thickness than the detection electrode 2. Thereby, compared with the case where the thickness of the sensitive part 3 is smaller than the thickness of the detection electrode 2, since the contact area of the sensitive part 3 and the detection electrode 2 can be ensured large, the heat | fever from the detection electrode 2 is reduced. The sensitive part 3 can be effectively transmitted to the sensitive part 3 and heated. Moreover, since the surface area which contacts the gas of the sensitive part 3 can be enlarged compared with the case where the thickness of the sensitive part 3 is smaller than the thickness of the detection electrode 2, gas sensitivity can be improved.

また、本実施形態では、上記のように、半導体式ガス検知素子100を、MEMS技術を用いてMEMSセンサとして形成する。これにより、半導体式ガス検知素子100を小型化させることができるので、ヒータ部を含む検知電極2に電流を流して加熱する際に、少量の電流により、易燃性ガスを燃焼可能な温度まで、検知電極2を温度上昇させることができる。また、少量の電流により、被検知ガスを検知可能な温度まで、検知電極2を介して感応部3を温度上昇させることができる。すなわち、半導体式ガス検知素子100を含むガスセンサの省電力化を図ることができる。   In the present embodiment, as described above, the semiconductor gas detection element 100 is formed as a MEMS sensor using the MEMS technology. Thereby, since the semiconductor gas detection element 100 can be reduced in size, when a current is supplied to the detection electrode 2 including the heater and heated, the flammable gas can be combusted with a small amount of current. The temperature of the detection electrode 2 can be increased. Moreover, the temperature of the sensitive part 3 can be raised through the detection electrode 2 to a temperature at which the gas to be detected can be detected with a small amount of current. That is, the power saving of the gas sensor including the semiconductor gas detection element 100 can be achieved.

(実施例)
次に、図1および図9〜図11を参照して、本発明の実施例および比較例について説明する。
(Example)
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例では、図1に示す検知電極2を白金により作製するとともに、感応部3を酸化スズにより作製した。   In the example, the sensing electrode 2 shown in FIG. 1 was made of platinum, and the sensitive part 3 was made of tin oxide.

図9に示すように、比較例として、実施例と同一材料の検知電極202および実施例と同一材料の感応部203を備える半導体式ガス検知素子200を作製した。感応部203は、実施例とは異なり、検知電極202の全体を覆っている。すなわち、比較例の半導体式ガス検知素子200は、実施例のように検知電極2が露出する部分を備えておらず(上面2aが露出しておらず)、検知電極202が雰囲気ガス(被検知ガスおよび易燃性ガスを含む)に接触しないように構成されている。   As shown in FIG. 9, as a comparative example, a semiconductor gas detection element 200 including a detection electrode 202 made of the same material as that of the example and a sensitive part 203 made of the same material as that of the example was manufactured. Unlike the embodiment, the sensitive unit 203 covers the entire detection electrode 202. That is, the semiconductor gas detection element 200 of the comparative example does not include a portion where the detection electrode 2 is exposed as in the embodiment (the upper surface 2a is not exposed), and the detection electrode 202 is an atmospheric gas (detected). Gas and flammable gas).

(実施例・比較例の測定結果および評価)
実施例の半導体式ガス検知素子100、および、比較例の半導体式ガス検知素子200を、それぞれ、密閉された測定槽(図示せず)内に配置して、測定槽内にメタン、水素およびエタノールをそれぞれ互いに等しい量(ガス濃度)だけ封入して、センサ出力(mV)を電圧計(図示せず)により測定した。
(Measurement results and evaluation of examples and comparative examples)
The semiconductor gas detection element 100 of the example and the semiconductor gas detection element 200 of the comparative example are respectively disposed in a sealed measurement tank (not shown), and methane, hydrogen, and ethanol are placed in the measurement tank. Were sealed in the same amount (gas concentration), and the sensor output (mV) was measured with a voltmeter (not shown).

測定は、メタン、水素およびエタノールのそれぞれのガス濃度を500ppm、1000ppm、3000ppm、5000ppmおよび10000ppmとする条件で行った。すなわち、メタンのガス濃度が500(1000、3000、5000、10000)ppm、水素のガス濃度が500(1000、3000、5000、10000)ppm、および、エタノールのガス濃度が500(1000、3000、5000、10000)ppmとなるガスについて、センサ出力(mV)を測定した。   The measurement was performed under the conditions where the gas concentrations of methane, hydrogen and ethanol were 500 ppm, 1000 ppm, 3000 ppm, 5000 ppm and 10000 ppm, respectively. That is, the gas concentration of methane is 500 (1000, 3000, 5000, 10000) ppm, the gas concentration of hydrogen is 500 (1000, 3000, 5000, 10000) ppm, and the gas concentration of ethanol is 500 (1000, 3000, 5000). The sensor output (mV) was measured for a gas having a concentration of 10,000) ppm.

<比較例のメタン、水素、エタノールの測定結果>
図10に示すように、比較例では、ガス濃度が500ppmの場合、メタン、水素およびエタノールの各センサ出力が40〜80mVの範囲に収まり、ガス濃度が1000ppmの場合、メタン、水素およびエタノールの各センサ出力が80〜120mVの範囲に収まり、ガス濃度が3000ppmの場合、メタン、水素およびエタノールの各センサ出力が120〜160mVの範囲に収まり、ガス濃度が5000ppmの場合、メタン、水素およびエタノールの各センサ出力が140〜180mVの範囲に収まり、ガス濃度が10000ppmの場合、メタン、水素およびエタノールの各センサ出力が160〜200mVの範囲に収まる結果となった。すなわち、いずれのガス濃度においても、メタン、水素およびエタノールは、互いに比較的近いセンサ出力を示すことが分かった。また、いずれのガス濃度においてもメタンが最も小さなセンサ出力を示すことが分かった。
<Measurement results of methane, hydrogen and ethanol in comparative example>
As shown in FIG. 10, in the comparative example, when the gas concentration is 500 ppm, each sensor output of methane, hydrogen, and ethanol is within the range of 40 to 80 mV, and when the gas concentration is 1000 ppm, each of methane, hydrogen, and ethanol When the sensor output is in the range of 80 to 120 mV and the gas concentration is 3000 ppm, each sensor output of methane, hydrogen, and ethanol is in the range of 120 to 160 mV, and when the gas concentration is 5000 ppm, each of methane, hydrogen, and ethanol When the sensor output was in the range of 140 to 180 mV and the gas concentration was 10,000 ppm, the sensor outputs of methane, hydrogen, and ethanol were in the range of 160 to 200 mV. That is, it was found that methane, hydrogen and ethanol show sensor outputs relatively close to each other at any gas concentration. In addition, methane showed the smallest sensor output at any gas concentration.

<実施例のメタンの測定結果>
図11に示すように、実施例では、ガス濃度が500ppmの場合、メタンのセンサ出力が約18mVを示し、ガス濃度が1000ppmの場合、メタンのセンサ出力が約30mVを示し、ガス濃度が3000ppmの場合、メタンのセンサ出力が約68mVを示し、ガス濃度が5000ppmの場合、メタンのセンサ出力が約92mVを示し、ガス濃度が10000ppmの場合、メタンのセンサ出力が約132mVを示す結果となった。
<Measurement results of methane in Examples>
As shown in FIG. 11, in the example, when the gas concentration is 500 ppm, the sensor output of methane shows about 18 mV, and when the gas concentration is 1000 ppm, the sensor output of methane shows about 30 mV, and the gas concentration is 3000 ppm. In this case, when the sensor output of methane is about 68 mV, the gas concentration is 5000 ppm, the sensor output of methane is about 92 mV, and when the gas concentration is 10000 ppm, the sensor output of methane is about 132 mV.

<実施例の水素の測定結果>
ガス濃度が500ppmの場合、水素のセンサ出力が約5mVを示し、ガス濃度が1000ppmの場合、水素のセンサ出力が約8mVを示し、ガス濃度が3000ppmの場合、水素のセンサ出力が約15mVを示し、ガス濃度が5000ppmの場合、水素のセンサ出力が約23mVを示し、ガス濃度が10000ppmの場合、水素のセンサ出力が約35mVを示す結果となった。
<Measurement results of hydrogen in Examples>
When the gas concentration is 500 ppm, the hydrogen sensor output shows about 5 mV, when the gas concentration is 1000 ppm, the hydrogen sensor output shows about 8 mV, and when the gas concentration is 3000 ppm, the hydrogen sensor output shows about 15 mV. When the gas concentration was 5000 ppm, the hydrogen sensor output showed about 23 mV, and when the gas concentration was 10,000 ppm, the hydrogen sensor output showed about 35 mV.

<実施例のエタノールの測定結果>
また、ガス濃度が500ppmの場合、エタノールのセンサ出力が約3mVを示し、ガス濃度が1000ppmの場合、エタノールのセンサ出力が約4mVを示し、ガス濃度が3000ppmの場合、エタノールのセンサ出力が約10mVを示し、ガス濃度が5000ppmの場合、エタノールのセンサ出力が約13mVを示し、ガス濃度が10000ppmの場合、エタノールのセンサ出力が約21mVを示す結果となった。
<Measurement results of ethanol in Examples>
When the gas concentration is 500 ppm, the ethanol sensor output is about 3 mV. When the gas concentration is 1000 ppm, the ethanol sensor output is about 4 mV. When the gas concentration is 3000 ppm, the ethanol sensor output is about 10 mV. When the gas concentration was 5000 ppm, the ethanol sensor output was about 13 mV, and when the gas concentration was 10,000 ppm, the ethanol sensor output was about 21 mV.

<評価>
実施例では、いずれのガス濃度においてもメタンのセンサ出力が水素およびエタノールのセンサ出力よりも大幅に大きくなる(水素のセンサ出力の3倍以上、エタノールのセンサ出力の5倍以上になる)ことが分かった。すなわち、測定槽内の易燃性ガス(妨害ガス)がガス封入時よりも少なくなり、メタンが選択的に検知されていることが分かった。また、比較例とは逆に、いずれのガス濃度においてもメタンが最も大きなセンサ出力を示すことが分かった。
<Evaluation>
In the embodiment, at any gas concentration, the sensor output of methane is significantly larger than the sensor output of hydrogen and ethanol (more than three times the sensor output of hydrogen and more than five times the sensor output of ethanol). I understood. That is, it was found that the flammable gas (interfering gas) in the measurement tank was smaller than that at the time of gas filling, and methane was selectively detected. In contrast to the comparative example, it was found that methane showed the largest sensor output at any gas concentration.

(変形例)
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
(Modification)
The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、感応部を検知電極の第1部分と第2部分とに接触するように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感応部を検知電極の第1部分および第2部分の一方にのみ接触するように配置してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the example in which the sensitive part is disposed so as to contact the first part and the second part of the detection electrode has been described, but the present invention is not limited thereto. In the present invention, the sensitive part may be arranged so as to contact only one of the first part and the second part of the detection electrode.

また、上記実施形態では、半導体式ガス検知素子によりメタンを被検知ガスとして検知した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、プロパンやブタンなどのメタン以外のガスを被検知ガスとして検知してもよい。この際、易燃性ガスは、プロパンやブタンよりも燃焼温度が低いガスとなる。   Moreover, in the said embodiment, although the example which detected methane as a to-be-detected gas by the semiconductor type gas detection element was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, for example, a gas other than methane such as propane or butane may be detected as the gas to be detected. At this time, the flammable gas is a gas having a combustion temperature lower than that of propane or butane.

また、上記実施形態では、検出パターンを蛇行形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、検出パターンを櫛歯形状などの蛇行形状以外の形状に形成してもよい。   Moreover, although the example which formed the detection pattern in the meandering shape was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, for example, the detection pattern may be formed in a shape other than a meandering shape such as a comb tooth shape.

また、上記実施形態では、基板の被支持部を矩形形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、基板の被支持部を円形形状などの矩形形状以外の形状に形成してもよい。   Moreover, although the example which formed the to-be-supported part of the board | substrate in the rectangular shape was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, for example, the supported portion of the substrate may be formed in a shape other than a rectangular shape such as a circular shape.

また、上記実施形態では、半導体式ガス検知素子を2端子式の構成(1つの検知電極に対してリード線を2つ設ける構成)とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、半導体式ガス検知素子を4端子式の構成(2つの検知電極に対してそれぞれリード線を2つ設ける構成)などとしてもよい。   In the above embodiment, the semiconductor gas detection element has a two-terminal configuration (a configuration in which two lead wires are provided for one detection electrode), but the present invention is not limited to this. . In the present invention, for example, the semiconductor gas detection element may have a four-terminal configuration (a configuration in which two lead wires are provided for two detection electrodes).

また、上記実施形態では、感応部を第1部分(第2部分)の外側面に接触しないように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感応部を第1部分(第2部分)の外側面に接触するように配置してもよい。   Moreover, although the example which has arrange | positioned the sensitive part so that it may not contact the outer surface of a 1st part (2nd part) was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. In this invention, you may arrange | position a sensitive part so that the outer surface of a 1st part (2nd part) may be contacted.

また、上記実施形態では、半導体式ガス検知素子の製造工程において、検知電極の上面にマスクと撥水材料とを、別々に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、マスクに撥水性を持たせて、半導体式ガス検知素子の製造工程において、検知電極の上面にマスクのみを形成してもよい。これにより、検知電極を形成するためのエッチングの後、即座に感応部を形成(感応部の材料を滴下)することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the example which formed the mask and the water repellent material separately on the upper surface of the detection electrode in the manufacturing process of the semiconductor type gas detection element was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the mask may be provided with water repellency, and only the mask may be formed on the upper surface of the detection electrode in the manufacturing process of the semiconductor gas detection element. Thereby, the sensitive part can be formed immediately after the etching for forming the detection electrode (the material of the sensitive part is dropped).

また、上記実施形態では、検知電極の上面の略全域が感応部に覆われずに露出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検知電極2の上面2aは完全に露出していなくてもよい。たとえば、隣接する感応部が検知電極の上面上に食み出すなどにより、部分的に検知電極の上面が覆われていてもよい。   Moreover, although the said embodiment showed the example comprised so that the substantially whole area of the upper surface of a detection electrode might be exposed without being covered with a sensitive part, this invention is not limited to this. In the present invention, the upper surface 2a of the detection electrode 2 may not be completely exposed. For example, the upper surface of the detection electrode may be partially covered by an adjacent sensitive part protruding on the upper surface of the detection electrode.

また、上記実施形態では、第1部分の長手方向の一端から他端(つまり、第1部分の略全長)にわたって、感応部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1部分の長手方向の一部分に感応部を設けてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example which provided the sensitive part from one end of the longitudinal direction of the 1st part to the other end (namely, substantially full length of the 1st part) was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, a sensitive portion may be provided in a part of the first portion in the longitudinal direction.

また、上記実施形態では、感応部を複数設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感応部を1つだけ設けてもよい。この場合、たとえば、感応部を櫛歯形状に形成して、蛇行する検知電極間に感応部を配置してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example which provided the several sensitive part was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, only one sensitive part may be provided. In this case, for example, the sensitive part may be formed in a comb-like shape, and the sensitive part may be arranged between the meandering detection electrodes.

1 基板
2 検知電極
2a 上面
2b 第1部分の内側面
2c 第2部分の内側面
3 感応部
22 第1部分
23 第2部分
100 半導体式ガス検知素子
P 検知電極パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Detection electrode 2a Upper surface 2b Inner side surface of 1st part 2c Inner side surface of 2nd part 3 Sensing part 22 1st part 23 2nd part 100 Semiconductor type gas detection element P Detection electrode pattern

Claims (6)

基板と、
上面が露出するように前記基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極と、
前記ヒータ部により加熱され、前記被検知ガスに接触する感応部と、を備え、
前記感応部は、前記基板の表面に沿う方向において、前記検知電極と隣接し、かつ、前記検知電極の側面と接触した状態で前記基板上に配置されている、半導体式ガス検知素子。
A substrate,
A detection electrode of a gas to be detected including a heater portion disposed on the substrate such that an upper surface is exposed;
A sensitive part heated by the heater part and in contact with the detected gas,
The said sensitive part is a semiconductor-type gas detection element arrange | positioned on the said board | substrate in the state which touches the side surface of the said detection electrode adjacent to the said detection electrode in the direction along the surface of the said board | substrate.
前記検知電極は、前記基板上において蛇行形状を有する検知電極パターンから形成され、
前記感応部は、前記検知電極パターンの間に充填されるように配置されている、請求項1に記載の半導体式ガス検知素子。
The sensing electrode is formed from a sensing electrode pattern having a meandering shape on the substrate,
The semiconductor-type gas detection element according to claim 1, wherein the sensitive part is disposed so as to be filled between the detection electrode patterns.
前記蛇行形状を有する検知電極パターンは、平面視で互いに略平行に隣り合って配置される複数の第1部分と、互いに隣り合う前記第1部分の端部同士を接続する第2部分とを含み、
前記感応部は、前記互いに隣り合う第1部分の内側面と、前記第2部分の内側面とに接触した状態で、前記検知電極パターンの間に配置されている、請求項2に記載の半導体式ガス検知素子。
The detection electrode pattern having the meandering shape includes a plurality of first portions arranged adjacent to each other substantially parallel to each other in plan view, and a second portion connecting the ends of the first portions adjacent to each other. ,
3. The semiconductor according to claim 2, wherein the sensitive portion is disposed between the detection electrode patterns in a state of being in contact with an inner side surface of the first part adjacent to each other and an inner side surface of the second part. Gas detection element.
前記感応部は、前記検知電極よりも大きな厚みを有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体式ガス検知素子。   The semiconductor type gas detection element according to claim 1, wherein the sensitive portion has a thickness larger than that of the detection electrode. MEMS技術を用いて形成されたMEMSセンサである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体式ガス検知素子。   The semiconductor type gas detection element according to any one of claims 1 to 4, which is a MEMS sensor formed by using a MEMS technology. 撥水処理されるとともに、上面が露出するように前記基板上に配置されるヒータ部を含む被検知ガスの検知電極パターンを形成する工程と、
前記検知電極パターン間に半導体ペーストを充填することにより感応部を形成する工程とを備える、半導体式ガス検知素子の製造方法。
Forming a detection electrode pattern of a gas to be detected including a water repellent treatment and a heater portion disposed on the substrate so that the upper surface is exposed;
Forming a sensitive part by filling a semiconductor paste between the detection electrode patterns.
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