接觸燃燒式氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測可燃性氣體的接觸燃燒式氣體傳感器，特別涉及在接觸燃燒式氣體傳感器中，進一步提高可燃性氣體的檢測靈敏度的技術(shù)。
[0002]本申請基于2014年9月16日在日本申請的特愿2014-187772號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]—直以來，作為檢測氫氣等可燃性氣體的氣體傳感器，使用如下接觸燃燒式氣體傳感器:其使用催化劑使可燃性氣體燃燒，并對燃燒熱引起的催化劑溫度的上升進行電氣檢測。在這樣的接觸燃燒式氣體傳感器中，與各種傳感器相同地，一直要求進一步提高檢測靈敏度，并且通過各種方法實現(xiàn)高靈敏度化。例如，在日本國特開2001-99801號公報中，提出了如下方案:為了針對低濃度的可燃性氣體和靈敏度低的可燃性氣體提高氣體檢測靈敏度，在相對于可燃性氣體的燃燒作為催化劑發(fā)揮作用的催化劑層(氣體檢測膜)的附近形成用于促進可燃性氣體的燃燒的加熱器。
[0004]然而，在利用加熱器對氣體檢測膜進行加熱的情況下，由加熱器產(chǎn)生的熱未均勻地傳遞至氣體檢測膜，從而有可能在氣體檢測膜上發(fā)生溫度不均。并且，若氣體檢測膜自身的催化劑粒子的分布或膜厚不均勻，則可燃性氣體的燃燒的發(fā)熱量變得不均勻，從而有可能在氣體檢測膜上發(fā)生溫度不均。一般情況下，使可燃性氣體燃燒的燃燒催化劑的活性主要依賴于溫度，因此若發(fā)生溫度不均并產(chǎn)生低溫區(qū)域，則在該區(qū)域內(nèi)，催化劑燃燒量大大降低。因此，若發(fā)生溫度不均，則整個氣體檢測膜上的可燃性氣體的催化劑燃燒量降低，氣體的檢測靈敏度有可能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有課題而完成的，其目的在于提供如下技術(shù)，在檢測可燃性氣體的接觸燃燒式氣體傳感器中，使用于檢測可燃性氣體的氣體反應(yīng)膜的溫度均勻化。
[0006]本發(fā)明的接觸燃燒式氣體傳感器具備:絕熱部；加熱器，其形成在所述絕熱部上；氣體反應(yīng)膜，其在所述絕熱部上形成在所述加熱器上，并包括承載所述可燃性氣體的燃燒催化劑的載體；測溫元件，其在所述絕熱部上形成在所述氣體反應(yīng)膜附近；均熱部，其形成在所述絕熱部上，并且配置在所述絕熱部和所述氣體反應(yīng)膜之間，所述均熱部構(gòu)成為使傳遞至所述均熱部的熱向所述均熱部整體分散。
[0007]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由加熱器和氣體反應(yīng)膜產(chǎn)生的熱傳遞至均熱部，并向均熱部整體分散。因此，由加熱器產(chǎn)生的熱更均勻地傳遞至氣體反應(yīng)膜，并且熱從氣體反應(yīng)膜的高溫區(qū)域經(jīng)由均熱部傳遞至低溫區(qū)域，因此氣體反應(yīng)膜的溫度均勻化。
[0008]所述均熱部可以具有分別形成的第一均熱部和第二均熱部，所述加熱器可以配置在所述第一均熱部和所述第二均熱部之間。
[0009]通過將加熱器配置在第一均熱部和第二均熱部之間，能夠使在加熱器中產(chǎn)生的熱更均勻地分散。因此，能夠使由加熱器產(chǎn)生的熱更均勻地傳遞至氣體反應(yīng)膜，因此能夠使氣體反應(yīng)膜的溫度更均勻。
[0010]所述測溫元件可以是包括由彼此不同的材料形成的第一熱電元件和第二熱電元件的熱電對的溫接點，所述均熱部可以由與所述第一熱電元件相同的材料形成。
[0011]通過利用與第一熱電元件相同的材料形成均熱部，能夠同時形成第一熱電元件和均熱部。因此，能夠進一步簡化接觸燃燒式氣體傳感器的制造工序。
[0012]所述均熱部可以由金屬形成。
[0013]通過利用金屬形成均熱部，能夠使由金屬形成的配線等和均熱部同時形成。因此，能夠進一步簡化接觸燃燒式氣體傳感器的制造工序。
[0014]所述接觸燃燒式氣體傳感器可以還具備補償部，該補償部與具有所述加熱器、所述氣體反應(yīng)膜、所述測溫元件和所述均熱部的氣體檢測部分別設(shè)置，所述補償部具有:補償部加熱器，其形成在所述絕熱部上；參照膜，其在所述絕熱部上形成在所述補償部加熱器上，并包括未承載所述可燃性氣體的燃燒催化劑的載體；補償部測溫元件，其在所述絕熱部上形成在所述參照膜附近；補償部均熱部，其形成在所述絕熱部上，并配置在所述絕熱部和所述參照膜之間，所述補償部均熱部構(gòu)成為使傳遞至所述補償部均熱部的熱向所述補償部均熱部整體分散。
[0015]通過在所述接觸燃燒式氣體傳感器中設(shè)置與氣體檢測部同樣地構(gòu)成的補償部，能夠?qū)ν獠恳蛩匾鸬臍怏w反應(yīng)膜的溫度變化進行補償，因此能夠進一步提高可燃性氣體的檢測靈敏度。
[0016]另外，本發(fā)明能夠以各種方式實現(xiàn)。例如，能夠以氣體傳感器；利用該氣體傳感器的傳感器模塊；使用該傳感器模塊的可燃氣體檢測裝置及可燃氣體檢測系統(tǒng)；使用這些氣體傳感器、傳感器模塊及可燃氣體檢測裝置的氣密性實驗裝置或氣密性實驗系統(tǒng)等方式來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0017]圖1A及圖1B是表示本發(fā)明的第一實施方式中的傳感器模塊的剖視圖及俯視圖。
[0018]圖2A及圖2B是表示在制造工序的中間階段制造的第一實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0019]圖3A及圖3B是表示在圖2A及圖2B所示的制造工序之后的工序中制造的第一實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0020]圖4A及圖4B是表示在圖3A及圖3B所示的制造工序之后的工序中制造的第一實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0021]圖5A、圖5B及圖5C是表示在圖4A及圖4B所示的第一實施方式的氣體傳感器的半成品上形成的均熱膜的形成圖案的例子的俯視圖。
[0022]圖6A及圖6B是表示在圖4A及圖4B所示的制造工序之后的工序中制造的第一實施方式的氣體傳感器的俯視圖及剖視圖。
[0023]圖7A及圖7B是表示在制造工序的中間階段制造的本發(fā)明的第二實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0024]圖8A及圖8B是表示在圖7A及圖7B所示的制造工序之后的工序中制造的第二實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0025]圖9A及圖9B是表不在圖8A及圖8B所不的制造工序之后的工序中制造的第一■實施方式的氣體傳感器的半成品的俯視圖及剖視圖。
[0026]圖10A及圖10B是表不在圖9A及圖9B所不的制造工序之后的工序中制造的第一.實施方式的氣體傳感器的俯視圖及剖視圖。
【具體實施方式】
[0027]A.第一實施方式:
[0028]A1.傳感器模塊:
[0029]圖1A及圖1B是表示本發(fā)明的第一實施方式中的接觸燃燒式氣體傳感器模塊10 (以下，也簡稱為“傳感器模塊10”)的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖1A表示傳感器模塊10的剖面。在第一實施方式的傳感器模塊10中，傳感器芯片100安裝于由殼體11和蓋12構(gòu)成的封裝19內(nèi)。蓋12由金屬網(wǎng)或者多孔陶瓷形成，該金屬網(wǎng)例如由不銹鋼或黃銅等燒結(jié)金屬、不銹鋼等制成。由此，確保了封裝19內(nèi)外的透氣性，同時抑制了傳感器芯片100的污染，并且，實現(xiàn)了傳感器模塊10自身的防爆化。通過使設(shè)有空洞部119的基板110利用裝片部件15粘接于殼體11，而使傳感器芯片100被固定于殼體11。
[0030]圖1B表示從上表面觀察固定于殼體11的傳感器芯片100的樣子。圖1B中的點劃線A是表示圖1A所示的剖面的位置的剖面線。并且，點劃線Cl、C2是表示傳感器芯片100的中心位置的中心線。如圖1B所示，在傳感器芯片100的上表面形成有露出導(dǎo)電膜的焊盤P11?P15。通過利用線16對該焊盤P11?P15和連接于殼體11的外部電極13的端子14進行連接，而能夠進行傳感器芯片100和外部電路的連接。
[0031]在傳感器芯片100的上表面設(shè)有用于使可燃性氣體催化燃燒的氣體反應(yīng)膜191、用于比較的參照膜192。當可燃性氣體透過蓋12到達傳感器芯片100時，在氣體反應(yīng)膜191上，可燃性氣體進行催化燃燒，產(chǎn)生與可燃性氣體的濃度對應(yīng)的量的熱。因此，氣體反應(yīng)膜191根據(jù)可燃性氣體的濃度而溫度上升。另一方面，參照膜192不發(fā)生催化燃燒引起的溫度上升。對于詳細情況在后面說明，但傳感器芯片100輸出表示氣體反應(yīng)膜191和參照膜192各自的溫度的信號。通過基于這些輸出信號，求出因可燃性氣體的催化燃燒而溫度上升的氣體反應(yīng)膜191、與未發(fā)生可燃性氣體引起的溫度上升的參照膜192的溫度差，能夠測定環(huán)境中的可燃性氣體的濃度。另外，這樣，傳感器芯片100在傳感器模塊10中發(fā)揮檢測氣體的功能，因此也可以說是氣體傳感器本身。因此，以下