JP3318382B2 - 環境センサ - Google Patents
環境センサInfo
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- JP3318382B2 JP3318382B2 JP02940093A JP2940093A JP3318382B2 JP 3318382 B2 JP3318382 B2 JP 3318382B2 JP 02940093 A JP02940093 A JP 02940093A JP 2940093 A JP2940093 A JP 2940093A JP 3318382 B2 JP3318382 B2 JP 3318382B2
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- electrode
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、環境センサに関するも
のであり、さらに詳しくは本発明は、製造する際に適切
にリード線のボンディングを行うことのできる環境セン
サに関するものである。
のであり、さらに詳しくは本発明は、製造する際に適切
にリード線のボンディングを行うことのできる環境セン
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガスやニオイ等の発生による周囲
環境の変化を検知できる環境センサが注目されている。
このような環境センサは、ガスやニオイ成分によりセン
サ素子の抵抗値が変化することを利用したものである。
環境センサの使用例の一つとしては、火災を早期に検出
するために、火災の際に煙以前に発生する焦げ臭を検知
するために用いることができる。
環境の変化を検知できる環境センサが注目されている。
このような環境センサは、ガスやニオイ成分によりセン
サ素子の抵抗値が変化することを利用したものである。
環境センサの使用例の一つとしては、火災を早期に検出
するために、火災の際に煙以前に発生する焦げ臭を検知
するために用いることができる。
【０００３】従来の環境センサ１は、図３に示すよう
に、例えば：主電気回路が搭載されるガラス基板等によ
る回路基板７と；この回路基板７上に間隔をあけて設け
られる複数の出力端子５と；前記複数の出力端子５とリ
ード線６によって固定される、例えばアルミナ基板２
と；前記アルミナ基板２上に構成されるセンサ素子３お
よび２つ以上のセンサ素子用電極４と（センサチッ
プ）；前記センサ素子３のアルミナ基板２を通じた反対
面に設けられた印刷焼成されたヒータおよびヒータ用電
極（図示せず）と；から構成されている。ここで前記ア
ルミナ基板２は、回路基板７上の複数の出力端子５の頭
部と、センサ素子用電極４およびヒータ用電極とが、そ
れぞれ金線からなるリード線６の溶接（ボンディング）
により、回路基板７上に固定されている。なお、センサ
素子３にはＳｎＯ2やＺｎＯのような酸化物半導体の薄
膜が使用されており、ヒータによって加熱される。
に、例えば：主電気回路が搭載されるガラス基板等によ
る回路基板７と；この回路基板７上に間隔をあけて設け
られる複数の出力端子５と；前記複数の出力端子５とリ
ード線６によって固定される、例えばアルミナ基板２
と；前記アルミナ基板２上に構成されるセンサ素子３お
よび２つ以上のセンサ素子用電極４と（センサチッ
プ）；前記センサ素子３のアルミナ基板２を通じた反対
面に設けられた印刷焼成されたヒータおよびヒータ用電
極（図示せず）と；から構成されている。ここで前記ア
ルミナ基板２は、回路基板７上の複数の出力端子５の頭
部と、センサ素子用電極４およびヒータ用電極とが、そ
れぞれ金線からなるリード線６の溶接（ボンディング）
により、回路基板７上に固定されている。なお、センサ
素子３にはＳｎＯ2やＺｎＯのような酸化物半導体の薄
膜が使用されており、ヒータによって加熱される。
【０００４】従来、リード線６は、金線をボンディング
することにより行われている。このボンディングには、
ボールボンディングが利用されている。ボールボンディ
ングは、図４に示すように、例えば直径約５０μmの金
線６の先端をキャピラリー８を通してボールの形状と
し、２００〜３００℃の熱、圧力、超音波を適宜用いて
出力端子５の頭部とセンサ素子用電極４とをボンディン
グした後、金線６を放電によって切断する。このとき、
この放電による切断によって金線６の先端は再びボール
の形状となるものである。金線６の先端をボールの形状
にするためには、純度の高い金線を用いることが必要で
ある。
することにより行われている。このボンディングには、
ボールボンディングが利用されている。ボールボンディ
ングは、図４に示すように、例えば直径約５０μmの金
線６の先端をキャピラリー８を通してボールの形状と
し、２００〜３００℃の熱、圧力、超音波を適宜用いて
出力端子５の頭部とセンサ素子用電極４とをボンディン
グした後、金線６を放電によって切断する。このとき、
この放電による切断によって金線６の先端は再びボール
の形状となるものである。金線６の先端をボールの形状
にするためには、純度の高い金線を用いることが必要で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
素子３は、公知技術における蒸着あるいはスパッタリン
グ等により薄膜として形成されるが、ＳｎＯ2やＺｎＯ
の酸化物半導体の薄膜は透明であるので、センサ素子用
電極４上のどの部分にセンサ素子が形成されたか見分け
がつかず、センサ素子３の薄膜で覆われていない部分の
電極４上に、ボンディングを適切に行えないという欠点
がある。本発明は上記のような従来の課題を解決し、製
造の際に適切にリード線のボンディングを行うことので
きる環境センサを提供することを目的とするものであ
る。
素子３は、公知技術における蒸着あるいはスパッタリン
グ等により薄膜として形成されるが、ＳｎＯ2やＺｎＯ
の酸化物半導体の薄膜は透明であるので、センサ素子用
電極４上のどの部分にセンサ素子が形成されたか見分け
がつかず、センサ素子３の薄膜で覆われていない部分の
電極４上に、ボンディングを適切に行えないという欠点
がある。本発明は上記のような従来の課題を解決し、製
造の際に適切にリード線のボンディングを行うことので
きる環境センサを提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。すなわち本発明は、基板と、該基板上に形成され且
つ検知対象の状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子
と、該センサ素子用の２つの電極からなるセンサチップ
と、該センサ素子の出力を得るための出力端子と、該出
力端子と該電極とを電気的に接続し且つ該基板を固定す
るリード線と、を含む環境センサにおいて、前記２つの
電極の一部が前記センサ素子で覆われ、前記センサ素子
用の２つの電極の形状が、それぞれ左右または前後非対
称に形成され、前記センサ素子を、前記２つの電極上
に、片側方向によせて設け、 前記センサ素子は、透明の
薄膜であり、前記２つの電極は、矩形状で、それぞれ幅
が異なることを特徴とする環境センサを提供するもので
ある。
結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。すなわち本発明は、基板と、該基板上に形成され且
つ検知対象の状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子
と、該センサ素子用の２つの電極からなるセンサチップ
と、該センサ素子の出力を得るための出力端子と、該出
力端子と該電極とを電気的に接続し且つ該基板を固定す
るリード線と、を含む環境センサにおいて、前記２つの
電極の一部が前記センサ素子で覆われ、前記センサ素子
用の２つの電極の形状が、それぞれ左右または前後非対
称に形成され、前記センサ素子を、前記２つの電極上
に、片側方向によせて設け、 前記センサ素子は、透明の
薄膜であり、前記２つの電極は、矩形状で、それぞれ幅
が異なることを特徴とする環境センサを提供するもので
ある。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。図
１に本発明の環境センサの上面図を示す。図１に示され
るように、本発明の環境センサ１は、２つのセンサ素子
用電極４、４'の形状が左右または前後非対称であるの
で、センサ素子３が透明であってもこれがどこに形成さ
れたかすぐに判別することができる。例えば、図１
（ａ）に示されるように、一方のセンサ素子用電極４'
の幅を細くし、センサ素子３の薄膜は、細い電極４'を
左側にしたとき、矢印３００のような下方に常に設ける
とあらかじめ決めておけば、後の工程でセンサ素子３を
損傷することなく、センサ素子３の薄膜で覆われていな
いセンサ素子用電極４、４'上の上方に確実にボンディ
ングを行うことができる。なお、左右または前後非対称
とするためのセンサ素子用電極４、４'の形状はとくに
制限されず、図１（ｂ）に示されるように、一方の電極
４'に切欠き部１０を設けてもよい。そしてこの切欠き
部１０のある方にセンサ素子３の薄膜を設けるように決
めておけば、薄膜が見えなくても、切欠き部側に薄膜が
あると判別できる。なお、このように左右または前後非
対称とする電極の作成方法は色々あるが、その一例を説
明すると、例えばこのような電極形状がくり抜かれたマ
スク板をアルミナ基板上に設置して、その上から電極材
料である金の焼き付けを行えばよい。また、上記におい
ては透明な薄膜を判別するために、センサ素子用電極を
左右または前後非対称とする例について述べたが、基板
自体に適当な目印を付けても同様の目的が達成される。
１に本発明の環境センサの上面図を示す。図１に示され
るように、本発明の環境センサ１は、２つのセンサ素子
用電極４、４'の形状が左右または前後非対称であるの
で、センサ素子３が透明であってもこれがどこに形成さ
れたかすぐに判別することができる。例えば、図１
（ａ）に示されるように、一方のセンサ素子用電極４'
の幅を細くし、センサ素子３の薄膜は、細い電極４'を
左側にしたとき、矢印３００のような下方に常に設ける
とあらかじめ決めておけば、後の工程でセンサ素子３を
損傷することなく、センサ素子３の薄膜で覆われていな
いセンサ素子用電極４、４'上の上方に確実にボンディ
ングを行うことができる。なお、左右または前後非対称
とするためのセンサ素子用電極４、４'の形状はとくに
制限されず、図１（ｂ）に示されるように、一方の電極
４'に切欠き部１０を設けてもよい。そしてこの切欠き
部１０のある方にセンサ素子３の薄膜を設けるように決
めておけば、薄膜が見えなくても、切欠き部側に薄膜が
あると判別できる。なお、このように左右または前後非
対称とする電極の作成方法は色々あるが、その一例を説
明すると、例えばこのような電極形状がくり抜かれたマ
スク板をアルミナ基板上に設置して、その上から電極材
料である金の焼き付けを行えばよい。また、上記におい
ては透明な薄膜を判別するために、センサ素子用電極を
左右または前後非対称とする例について述べたが、基板
自体に適当な目印を付けても同様の目的が達成される。
【０００８】また、センサ素子用電極４と出力端子５と
を接続し固定するリード線６は、従来技術に見られる大
きなループを作らず、ほぼ水平状とすることが好まし
い。なぜならば、上記のようなボールボンディングを用
いて製造された従来の環境センサは、センサ素子用電極
４上にボールの形状でボンディングされたすぐ上の部分
９が切断され易いという欠点を有する（図５参照）。こ
れは、キャピラリーの構造上、ボンディングをした際に
一度上方向に引張る必要があり、その後キャピラリーを
横方向に移動させるため、出力端子５とアルミナ基板２
との間の金線６のループが大きくなり、ボール部分のす
ぐ上部９に負担がかかり、衝撃等によりこの部分が切断
され易くなるためである。例えば、金線６の矢印１００
で示される縦方向での破断荷重は約４０gであるのに対
し、矢印２００で示される横方向での破断荷重は、約２
０gにすぎない。図５に示されるように、アルミナ基板
は、端子に対して水平方向に固定されるので、金線６は
横方向（矢印２００の方向）の強度が求められる。そこ
で、水平状のボンディングは、図６に示されるようなウ
ェッジボンディングを用いて容易に行うことができる。
ウェッジボンディングの具体的な方法は、とくに制限さ
れないが、例えば直径５０μmのリード線を用い、温度
２００℃、キャピラリーとして鉄を用いる方法が挙げら
れる。ウェッジボンディングで用いられるキャピラリー
の形状はボールボンディングのそれと異なる。つまりリ
ード線としての金線が上方向から供給されず、斜め方向
から引き出されるように構成される。ここで最初に出力
端子５の頭部にリード線６をボンディングする。そして
キャピラリーを横方向に移動させた後、センサ素子用電
極４にボンディングし、放電によりリード線６の切断を
行う。
を接続し固定するリード線６は、従来技術に見られる大
きなループを作らず、ほぼ水平状とすることが好まし
い。なぜならば、上記のようなボールボンディングを用
いて製造された従来の環境センサは、センサ素子用電極
４上にボールの形状でボンディングされたすぐ上の部分
９が切断され易いという欠点を有する（図５参照）。こ
れは、キャピラリーの構造上、ボンディングをした際に
一度上方向に引張る必要があり、その後キャピラリーを
横方向に移動させるため、出力端子５とアルミナ基板２
との間の金線６のループが大きくなり、ボール部分のす
ぐ上部９に負担がかかり、衝撃等によりこの部分が切断
され易くなるためである。例えば、金線６の矢印１００
で示される縦方向での破断荷重は約４０gであるのに対
し、矢印２００で示される横方向での破断荷重は、約２
０gにすぎない。図５に示されるように、アルミナ基板
は、端子に対して水平方向に固定されるので、金線６は
横方向（矢印２００の方向）の強度が求められる。そこ
で、水平状のボンディングは、図６に示されるようなウ
ェッジボンディングを用いて容易に行うことができる。
ウェッジボンディングの具体的な方法は、とくに制限さ
れないが、例えば直径５０μmのリード線を用い、温度
２００℃、キャピラリーとして鉄を用いる方法が挙げら
れる。ウェッジボンディングで用いられるキャピラリー
の形状はボールボンディングのそれと異なる。つまりリ
ード線としての金線が上方向から供給されず、斜め方向
から引き出されるように構成される。ここで最初に出力
端子５の頭部にリード線６をボンディングする。そして
キャピラリーを横方向に移動させた後、センサ素子用電
極４にボンディングし、放電によりリード線６の切断を
行う。
【０００９】このウェッジボンディングにより、リード
線６を上方向に引張る必要がなくなったため、図２に示
されるように、従来のボールボンディングにおいて見ら
れるリード線の大きいループがなくなり、例えばアルミ
ナ基板２と出力端子５とがほぼ水平状にボンディングさ
れるため、矢印２００で示される横方向の衝撃等に対し
て強度が増加する。
線６を上方向に引張る必要がなくなったため、図２に示
されるように、従来のボールボンディングにおいて見ら
れるリード線の大きいループがなくなり、例えばアルミ
ナ基板２と出力端子５とがほぼ水平状にボンディングさ
れるため、矢印２００で示される横方向の衝撃等に対し
て強度が増加する。
【００１０】さらに、ボールボンディングにおいては、
上述のように金線６を高純度にする必要があるが、高純
度の金線は、衝撃などで伸びたり、破断したりし易いと
いう欠点がある。しかしながら、ウェッジボンディング
においては、リード線６の先端をボール状にする必要が
ないため、高純度の金線を使用する必要がない。従っ
て、強度が増加したリード線を用いることができる。こ
のようなリード線６の例としては、成分比９９.５〜８
２−０.５〜１８％、好ましくは９６−４％の金−ニッ
ケル合金や、成分比８０.５〜３５−１９.５〜６２−０
〜３％、好ましくは３５−６２−３％の金−銅−ニッケ
ル合金が挙げられる。このような合金線をリード線６と
して用いることにより、５０μm径で、従来の金線では
破断荷重約４０gであったのに対し、金−ニッケル合金
線で約１２０g、金−銅−ニッケル合金線で約１００gと
良好になる。なお、ウェッジボンディングを行う場合の
センサ用電極４の厚さは、０.５μm以上あることが好ま
しい。０.５μm未満ではウェッジボンディングの際にセ
ンサ素子用電極４が壊れて十分な強度がでない恐れがあ
る。
上述のように金線６を高純度にする必要があるが、高純
度の金線は、衝撃などで伸びたり、破断したりし易いと
いう欠点がある。しかしながら、ウェッジボンディング
においては、リード線６の先端をボール状にする必要が
ないため、高純度の金線を使用する必要がない。従っ
て、強度が増加したリード線を用いることができる。こ
のようなリード線６の例としては、成分比９９.５〜８
２−０.５〜１８％、好ましくは９６−４％の金−ニッ
ケル合金や、成分比８０.５〜３５−１９.５〜６２−０
〜３％、好ましくは３５−６２−３％の金−銅−ニッケ
ル合金が挙げられる。このような合金線をリード線６と
して用いることにより、５０μm径で、従来の金線では
破断荷重約４０gであったのに対し、金−ニッケル合金
線で約１２０g、金−銅−ニッケル合金線で約１００gと
良好になる。なお、ウェッジボンディングを行う場合の
センサ用電極４の厚さは、０.５μm以上あることが好ま
しい。０.５μm未満ではウェッジボンディングの際にセ
ンサ素子用電極４が壊れて十分な強度がでない恐れがあ
る。
【００１１】
【発明の効果】本発明においては、２つのセンサ素子用
電極の形状を左右または前後非対称にしたので、センサ
素子の薄膜が見えなくても電極上のどこに形成されたか
容易に判別することができ、リード線のボンディングを
確実に行うことができる。
電極の形状を左右または前後非対称にしたので、センサ
素子の薄膜が見えなくても電極上のどこに形成されたか
容易に判別することができ、リード線のボンディングを
確実に行うことができる。
【図１】（ａ）および（ｂ）ともに、センサ素子用電極
の形状を非対称にした本発明の環境センサを示す上面図
である。
の形状を非対称にした本発明の環境センサを示す上面図
である。
【図２】本発明の環境センサの好適な例を示す側面図で
ある。
ある。
【図３】従来の環境センサの斜視図である。
【図４】ボールボンディングの工程を説明するための図
である。
である。
【図５】従来の環境センサの側面図である。
【図６】ウェッジボンディングの工程を説明するための
図である。
図である。
１ 環境センサ ２ 基板 ３ センサ素子 ４，４' センサ素子用電極 ５ 出力端子 ６ リード線 ７ 回路基板 １０ 切欠き部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/12
Claims (1)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に形成され且つ検知対
象の状態に応じて抵抗値が変化するセンサ素子と、該セ
ンサ素子用の２つの電極からなるセンサチップと、該セ
ンサ素子の出力を得るための出力端子と、該出力端子と
該電極とを電気的に接続し且つ該基板を固定するリード
線と、を含む環境センサにおいて、 前記２つの電極の一部が前記センサ素子で覆われ、 前記センサ素子用の２つの電極の形状が、それぞれ左右
または前後非対称に形成され、 前記センサ素子を、前記２つの電極上に、片側方向によ
せて設け、 前記センサ素子は、透明の薄膜であり、前記２つの電極
は、矩形状で、それぞれ幅が異なることを特徴とする 環
境センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02940093A JP3318382B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 環境センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02940093A JP3318382B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 環境センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242043A JPH06242043A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3318382B2 true JP3318382B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=12275097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02940093A Expired - Fee Related JP3318382B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 環境センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318382B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4462864B2 (ja) * | 2003-07-18 | 2010-05-12 | フィガロ技研株式会社 | ガスセンサの製造方法 |
| JP4537830B2 (ja) * | 2004-11-09 | 2010-09-08 | エフアイエス株式会社 | ガス検出装置の製造方法およびガス検出装置 |
| JP6425993B2 (ja) | 2014-12-23 | 2018-11-21 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 粒子状物質検出素子 |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP02940093A patent/JP3318382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06242043A (ja) | 1994-09-02 |
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