(57)【要約】  【課題】  特定の成分を含有するガスの成分濃度の測定に用いられ、小型で優れた応答性と高信頼性を有するとともに低消費電力で駆動できるガスセンサ用基板を提供すること。  【解決手段】  ガスセンサ用基板は、絶縁基板１の一方主面にガス検知素子９が搭載される電極パターン３が形成されており、絶縁基板１の他方主面の電極パターン３に対向する部位に、貫通導体２を介して電極パターン３に電気的に接続された電極パッド４が形成されているとともに、ヒータ用パターン６およびその両端部に形成されたヒータ用電極パッド５が形成されていることを特徴とする。電極パッド４が高温で高濃度のガスに曝されることがない。【選択図】  図１
2005337852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一方主面にガス検知素子が搭載される電極パターンが形成されているガスセンサ用基板において、前記絶縁基板の他方主面の前記電極パターンに対向する部位に、貫通導体を介して前記電極パターンに電気的に接続された電極パッドが形成されているとともに、ヒータ用パターンおよびその両端部に形成されたヒータ用電極パッドが形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項２】
前記絶縁基板は、その内部で一方主面の前記ガス検知素子が搭載される部位に対向する部位に金属層が形成されており、該金属層は、一端が前記絶縁基板の他方主面に導出された他の貫通導体の他端に接続されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ用基板。
【請求項３】
前記電極パターン、電極パッドおよびヒータ用電極パッドは、それぞれ密着金属層、Ｐｔ層およびＡｕ層が順次積層されて成り、前記ヒータ用パターンは、密着金属層およびＰｔ層が順次積層されて成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスセンサ用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中に含まれる成分の濃度測定に用いられるガスセンサ用基板に関し、特に特定成分を含有するガス成分の濃度測定に用いられる小型で優れた応答性と高信頼性を有し、低消費電力で駆動するガスセンサ用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中に含まれる特定成分の濃度を検知するガスセンサが多くの分野で用いられている。例えば、近年、地球規模での環境問題が議論される中、環境中に排気される二酸化炭素等の環境有害物質が少なく、高効率な動力源としての燃料電池の研究開発が盛んに行なわれている。燃料電池の場合、燃料となるメタノール等を改質して得られる水素を使用することが有望視されており、燃料電池の発電効率を向上させるために、改質されたガス中の水素濃度等を直接検知できるガスセンサへの要求が益々強くなってきている。また、車載用途の燃料電池の排気ガスに対しては、排気ガス中に含まれる有害物質が地球環境に及ぼす悪影響を軽減する目的で、排気ガス中に含まれる水素濃度をより高感度で測定できる小型で信頼性の優れたガスセンサへの期待が高まっている。以下、水素を含有するガスの水素濃度の検知を目的とするガスセンサ用基板を例にして説明する。
【０００３】
従来の水素検知用のガスセンサは、アルミナセラミックス等から成る基板や石英等から成るガラス基板上に、ガス検知素子として酸化インジウム等の金属半導体素子を真空蒸着法やスパッタリング法により形成した後、次に前記ガス検知素子上に、くし型のＰｔ電極またはＡｕ電極を真空蒸着法やスパッタリング法等により形成し、さらに前記ガス検知素子に還元性の水素ガスに対する活性を保持させ続けるために、前記アルミナセラミックス基板や石英等から成るガラス基板の裏面にヒータ等の発熱体が設けられて、前記ガス検知素子がガス濃度の検知可能な一定の動作温度に制御される構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来のガスセンサ用基板の例を図２に示す。図２（ａ）は従来のガスセンサ用基板の断面図であり、従来のガスセンサ用基板の平面図を示す図２（ｂ）のＡ-Ａ’線における断面図である。
【０００５】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、アルミナセラミックスまたはガラスから成る絶縁基板21の一方主面に真空蒸着法によりインジウム（Ｉｎ）薄膜を形成した後、空気中で熱処理を施すことによって所望の酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）薄膜からなるガス検知素子29が形成される。次に、このガス検知素子29上に白金（Ｐｔ）から成るくし型電極30を真空蒸着法により形成する。くし型電極30上には、ガス検知素子29に電圧を供給するために、多くの場合、くし型電極30と同じ白金（Ｐｔ）で作製されたリード線（図示せず）がボンディングされる。
【０００６】
なお、くし型電極30は、ガス検知素子29と絶縁基板21との間に設けても良く、この場合は、くし型電極30にリード線をボンディングするために、くし型電極30の一部が露出するようにガス検知素子29が形成される。
【０００７】
その後、絶縁基板21の他方主面に、ガス検知素子29の温度制御のための発熱体（ヒータ）31を圧接または接合してガスセンサ用基板が作製されている。
【特許文献１】特開平6−148112号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に提案されたガスセンサ用基板の構造では、例えば、Ｐｔから成るくし型電極30やリード線は、酸化インジウム等の金属半導体素子から成るガス検知素子29が形成された絶縁基板21の一方主面側に形成されているため、常に高温で高濃度の水素を含有するガスに暴露されることになる。そして、Ｐｔは水素に接触すると脆化する、いわゆる水素脆性を持っているので、くし型電極30やリード線が長期にわたって過酷な高温で高濃度な水素を含有するガスに暴露される環境下において使用されると、くし型電極30やリード線が水素によって脆化してガスセンサ用基板の性能が劣化し、最悪の場合はガス検知素子29に電圧を供給することができなくなるという問題点があった。
【０００９】
また、くし型電極30が真空蒸着法、スパッタリング法等によりアルミナセラミックスや石英等のガラスから成る絶縁基板21の一方主面に、Ｐｔや金（Ａｕ）の単一金属層で形成されている場合は、これらＰｔやＡｕの単一金属層とアルミナセラミックスや石英等のガラスから成る絶縁基板21との接合強度が一般的に弱いため、例えば温度サイクル等の信頼性試験を経た後では、このくし型電極30と、絶縁基板21との密着強度が、両者の熱膨張係数の差によって発生する内部応力により劣化し、剥離が生じ易いという問題点があった。
【００１０】
また、石英等のガラスから成る絶縁基板21を用いた場合は、その熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以下であることから、絶縁基板21の他方主面に設けられたヒータ等の発熱体31からの熱が、絶縁基板21の一方主面に形成されたガス検知素子29へ速やかに伝導されず、ガス検知素子29が活性化される所望の一定動作温度に達するのに時間を要していた。その結果、ガスセンサとしての即応答性に劣るという問題点もあった。特にヒータ等の発熱体31が、絶縁基板21に対して不均一で部分的な間隙が生じるような圧接または接合によって一体化が成された場合には、ガス検知素子29への熱伝導は著しく阻害され、ガスセンサの感度に大きな支障をもたらすとともに、高温部分と低温部分で絶縁基板21の膨張性に違いが生じてしまい絶縁基板21が割れるという問題点もあった。
【００１１】
さらに、上述のガスセンサ用基板では、ヒータ等の発熱体31を絶縁基板21に圧接または接合する構造となっているため、さらなる小型化、低背化に対して一定の限界があるという問題点も有していた。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、特定の成分を含有するガスの成分濃度の測定に用いられ、小型で優れた応答性と高信頼性を有するとともに、低消費電力で駆動できるガスセンサ用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のガスセンサ用基板は、絶縁基板の一方主面にガス検知素子が搭載される電極パターンが形成されているガスセンサ用基板において、前記絶縁基板の他方主面の前記電極パターンに対向する部位に、貫通導体を介して前記電極パターンに電気的に接続された電極パッドが形成されているとともに、ヒータ用パターンおよびその両端部に形成されたヒータ用電極パッドが形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のガスセンサ用基板は、好ましくは、前記絶縁基板は、その内部で一方主面の前記ガス検知素子が搭載される部位に対向する部位に金属層が形成されており、この金属層は、一端が前記絶縁基板の他方主面に導出された他の貫通導体の他端に接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のガスセンサ用基板は、好ましくは、前記電極パターン、電極パッドおよびヒータ用電極パッドは、それぞれ密着金属層、Ｐｔ層およびＡｕ層が順次積層されて成り、前記ヒータ用パターンは、密着金属層およびＰｔ層が順次積層されて成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガスセンサ用基板によれば、電極パッドが、絶縁基板の他方主面の電極パターンに対向する部位に、貫通導体を介して電極パターンに電気的に接続されて形成されていることから、この電極パッドが高温で高濃度の水素を含有するガス等に直接接触することがなく、信頼性に優れた電極パッドとすることができる。また、電極パッドに電圧を供給するリード線も高温で高濃度の水素を含有するガス等に接触することがないので、リード線や電極パッドの材質が限定されることがなく、耐久信頼性に優れたものとすることができる。
【００１７】
また、電極パッドおよびヒータ用電極パッドが同一の他方主面に形成されているため、それぞれのパッドに電圧および電力を供給するリード線をボンディング等により接続する作業を効率的に実施できる利点もある。さらに、ヒータ用パターンが絶縁基板に組み込まれているので、発熱体を絶縁基板に圧接または接合する必要がなくなるため、圧接または接合時に不均一で部分的な間隙が生じることがなく、絶縁基板への熱伝導が阻害されることがないとともに、さらなる小型化、低背化が可能なガスセンサ用基板を得ることができる。
【００１８】
また、本発明のガスセンサ用基板によれば、好ましくは、ヒータ用パターンは、他の貫通導体を介して、絶縁基板の内部に設けられた金属層に接続されていることにより、ヒータ用パターンから発生した熱の大部分が、他の貫通導体を通して速やかに金属層に伝導され、ガス検知素子へ伝わる。その結果、ガス検知素子の応答性に優れるとともに熱が効率的に伝熱されるので、ヒータ用パターンの消費電力を少なくすることができる。また、この際、金属層は一定の熱容量を保有した、言わば安定した蓄熱器としても機能するので、ガス検知素子を所望の一定動作温度に保持しやすくできる。従って、応答性に優れるとともに、少ない電力消費で駆動可能なガスセンサ用基板とすることができる。
【００１９】
また、本発明のガスセンサ用基板によれば、好ましくは、絶縁基板の一方主面にガス検知素子を搭載する電極パターンは、密着金属層、Ｐｔ層およびＡｕ層が順次積層して形成されていることから、電極パターンが高温で高濃度の水素を含有するガスに暴露されたとしても、最上層のＡｕ層によって下層のＰｔ層が保護されて、Ｐｔ層の水素脆化を大幅に軽減することができると同時に、電極パターンを密着金属層により絶縁基板に強固に接合することができ、密着強度と信頼性に優れた電極パターンを形成することができる。
【００２０】
さらに、本発明のガスセンサ用基板によれば、好ましくは、絶縁基板上の他方主面に、電極パッドおよびヒータ用電極パッドは、密着金属層、Ｐｔ層およびＡｕ層が順次積層されて成り、ヒータ用パターンは、密着金属層、Ｐｔ層が順次積層されて成ることから、電極パッド、ヒータ用電極パッドおよびヒータ用パターンを密着金属層により絶縁基板に強固に接合することができ、密着強度と信頼性に優れた電極パッド、ヒータ用電極パッドおよびヒータ用パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のガスセンサ用基板について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。  
図１は本発明のガスセンサ用基板の実施の形態の一例を示し、（ａ）はガスセンサ用基板の断面図であり、ガスセンサ用基板の上面図を示す（ｂ）のＡ-Ａ’線における断面図、（ｂ）はガスセンサ用基板の上面図、（c）はガスセンサ用基板の下面図である。
【００２２】
図１において、１は絶縁基板、２は貫通導体、３はガス検知素子９を搭載する電極パターン、３ａ，４ａ，５ａ，６ａは密着金属層、３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂはＰｔ層、３ｃ，４ｃ，５ｃはＡｕ層、４は貫通導体２を介して電極パターン３に電気的に接続された電極パッド、５はヒータ用パターン６の両端部に形成されたヒータ用電極パッド、６はヒータ用パターン、７は一端が絶縁基板１の他方主面に導出された他の貫通導体、８は絶縁基板１の内部に設けられ、他の貫通導体７の他端に接続されている金属層、９はガス検知である。
【００２３】
絶縁基板１は、例えば、アルミナセラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，炭化ケイ素（ＳｉＣ）セラミックス，窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）セラミックス等のセラミックスや硼珪酸ガラス，石英等の無機材料から成る。
【００２４】
そして、絶縁基板１がアルミナセラミックスから成る場合であれば、例えば、酸化アルミニウムの原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートを所定の形状に打ち抜くとともに電気的な接続をとるための貫通導体２、熱を速やかに伝導させるための他の貫通導体７、その熱を蓄熱するための金属層８を、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）等の高融点金属を主成分とするペーストを用いて印刷手法により形成するとともに、必要に応じてこれらを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２５】
他の貫通導体７の絶縁基板１内の配置は、後述するヒータ用パターン６の近辺に、ヒータ用パターン６と電気的に接続されないようにできるだけ多くの複数の他の貫通導体７を設けることが好ましい。また、他の貫通導体７は熱伝導を良好にするためにそれぞれを太く、間隔を蜜にして形成するのが好ましく、例えば、直径0.2ｍｍ、間隔0.635ｍｍで千鳥状等、最密になるように配列すると、熱伝導および絶縁基板１の強度上の観点から好適なものとなる。また、ガス検知素子９が搭載される面内の温度分布を調整するために、部分的に他の貫通導体７の間隔を蜜にしたり、他の貫通導体７の太さを変化させたりすることもできる。
【００２６】
なお、他の貫通導体７がφ0.2ｍｍを超える場合は、アルミナセラミックスと他の貫通導体７の主成分であるＭｏまたはＷ等の高融点金属との熱膨張差によって応力が生じ、クラックが発生し易くなる。また、他の貫通導体７の配列間隔が0.635ｍｍ未満の場合は、同様にアルミナセラミックスと他の貫通導体７の主成分である高融点金属との熱膨張差によって応力が生じ、他の貫通導体７の間の絶縁基板１にクラックが発生し易くなる。
【００２７】
一方、貫通導体２は、絶縁基板１の一方主面に形成された電極パターン３と他方主面に形成された電極パッド４とを電気的に接続する機能を有する。従って、貫通導体２はガス検知素子９に供給する電流を流すために十分な太さであればよく、他の貫通導体７より細くしてもよい。また、必要に応じて複数の貫通導体２とし、これら複数の貫通導体２にガス検知素子９に供給する電流を分流させると、それぞれの貫通導体２をさらに細く形成することができ、絶縁基板１と貫通導体２の主成分である高融点金属との熱膨張差にともなうクラックの発生を抑制しやすくすることができる。
【００２８】
金属層８は、そこに蓄熱された熱をより効率的、安定的に絶縁基板１のガス検知素子９が搭載される一方主面に伝達するために、絶縁基板１の内部で、一方主面の表面から50〜100μｍの位置のガス検知素子９が搭載される部位に対向する部位に形成されるのが好適である。表面からの位置が50μｍ未満になると、蓄熱された熱によって、アルミナセラミックスと金属層８の主成分である高融点金属との熱膨張差によって、絶縁基板１の表面にマイクロクラックが発生し易くなる。一方、表面から100μｍを超える位置に形成された場合は、絶縁基板１のガス検知素子９が搭載される一方主面に伝達される熱伝達の効率が低下し易くなる。
【００２９】
また、金属層８の平面視における寸法は、絶縁基板１上に搭載されるガス検知素子９と同等程度以上の大きさとすれば充分であり、ガス検知素子９が搭載される面内において均等に熱を配分して伝えることができる。金属層８の厚さは、蓄熱や熱を均等に配分して伝える機能を発揮させる観点より厚くするのがよい。
【００３０】
金属層８は、複数の金属層８に分割して形成してもよい。例えば、図１の金属層８を上下に２分割し、絶縁基板１の内部で一方主面のガス検知素子９が搭載される部位に対向する部位に複数（例えば２枚）の金属層８を間にアルミナセラミックスの層を介して上下に対向させて積層し、複数の金属層８の間および金属層８と絶縁基板１の他方主面との間に他の貫通導体７を形成するようにしてもよい。複数の金属層８とすることにより、金属層８全体の体積を大きくし、蓄熱効果を大きくすることができる。
【００３１】
また、金属層８は、１枚のシート状ではなく、平面視において縦方向、横方向、斜め方向または縦横斜め方向等に金属線を配列させた網状の金属層８としてもよい。網状の金属層８とすることにより、金属線と金属線との間にアルミナセラミックスを充填し、金属層８の上下のアルミナセラミック層をつなぐことができるので、１枚のシート状としたときに金属層８の上下にデラミネーションが生じる場合があるのを抑制することができる。また、金属線の太さや方向を適切なものとすることにより、金属線が伝熱する熱量を調整して、一方主面のガス検知素子９が搭載される面内において均一な温度分布を実現する設計をしやすくできる。
【００３２】
次に、くし型の電極パターン３は、例えば絶縁基板１の一方主面の電極パターン３を形成しない部位にフォトレジストをフォトリソグラフィ法等により形成し、このフォトレジストをマスクにして、密着金属層３ａ、白金（Ｐｔ）層３ｂ、金（Ａｕ）層３ｃを順次真空蒸着法やスパッタ法を用いて所望の厚みに形成する。密着金属層３ａの材料としては、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等を用いるのが良い。その後フォトレジストを剥離して所望の電極パターン３を得ることができる。
【００３３】
なお、密着金属層３ａは、その厚みを0.01〜0.5μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.01μｍ未満となると、絶縁基板１との密着強度が低下する傾向があり、0.5μｍを超えると密着金属層３ａの膜応力が大きなものとなり、絶縁基板１から剥離し易くなる傾向がある。
【００３４】
また、Ｐｔ層３ｂは、その厚みを0.5〜２μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.5μｍ未満となると、後工程で酸化インジウム等から成るガス検知素子９を700〜750℃の酸化雰囲気中で焼きつける際、最上層のＡｕ層３ｃが最下層の密着金属層３ａへ拡散するのを防止できず、その結果、絶縁基板１と密着金属層３ａとが強固に密着することが困難となる傾向があり、２μｍを超えると、Ｐｔ層３ｂ自身の膜応力が大きなものとなり、密着金属層３ａから剥離し易く成る傾向がある。また、Ｐｔは貴金属であるため、可能な限り薄くした方がコスト的に有利である。
【００３５】
また、Ａｕ層３ｃは、その厚みを２〜５μｍの範囲とすることが好ましく、２μｍ未満では、後工程で酸化インジウム等から成るガス検知素子９を700〜750℃の酸化雰囲気中で焼きつける際、Ａｕ層３ｃのＡｕが下層のＰｔ層３ｂへ熱拡散してさらに薄くなってしまうが、この状態で電極パターン３が高温で高濃度の水素を含有するガスに暴露された場合には、最上層のＡｕ層３ｃが下層のＰｔ層３ｂを充分に保護できず、その結果、Ｐｔ層３ｂが水素による脆化現象を起こして剥離が生じ易くなる傾向がある。一方、Ａｕ層３ｃの厚みが５μｍを超えると、Ａｕ層３ｃの膜応力が大きなものとなりＰｔ層３ｂから剥離し易く成る傾向がある。
【００３６】
電極パッド４およびヒータ用電極パッド５は、絶縁基板１の他方主面の電極パターン３に対向する部位に、例えば電極パッド４およびヒータ用電極パッド５を形成しない部位にフォトレジストをフォトリソグラフィ法等により形成し、このフォトレジストをマスクにして、密着金属層４ａ，５ａ、Ｐｔ層４ｂ，５ｂ、Ａｕ層４ｃ，５ｃを順次真空蒸着法やスパッタ法を用いて所望の厚みに積層する。密着金属層４ａ，５ａの材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ等を用いるのが良い。その後フォトレジストを剥離して所望の電極パッド４およびヒータ用電極パッド５を得ることができる。
【００３７】
なお、密着金属層４ａ，５ａは、その厚みを0.01〜0.5μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.01μｍ未満となると、絶縁基板１との密着強度が低下する傾向があり、0.5μｍを超えると密着金属層４ａ，５ａの膜応力が大きなものとなり絶縁基板１から剥離し易くなる傾向がある。
【００３８】
また、Ｐｔ層４ｂ，５ｂは、その厚みを0.5〜２μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.5μｍ未満となると、後工程で酸化インジウム等から成るガス検知素子９のインジウムを700〜750℃の酸化雰囲気中で焼きつけて酸化インジウムを形成する際、最上層のＡｕ層４ｃ，５ｃが最下層の密着金属層４ａ，５ａへ拡散するのを防止できず、その結果、絶縁基板１と密着金属層４ａ，５ａとが強固に密着することが困難となる傾向があり、２μｍを超えると、Ｐｔ層４ｂ，５ｂ自身の膜応力が大きなものとなり、密着金属層４ａ、５ａから剥離し易く成る傾向がある。また、Ｐｔは貴金属であるため、可能な限り薄くした方がコスト的に有利である。
【００３９】
また、Ａｕ層４ｃ，５ｃは、電極パッド４およびヒータ用電極パッド５へそれぞれ電圧と電力を外部から供給する接続端子の主要部としての機能を有し、その厚みは、２〜５μｍの範囲とすることが好ましい。２μｍ未満では、後工程で酸化インジウム等から成るガス検知素子９のインジウムを700〜750℃の酸化雰囲気中で焼きつけて酸化インジウムを形成する際、Ａｕ層４ｃ，５ｃのＡｕが下層のＰｔ層４ｂ，５ｂへ熱拡散してさらに薄くなってしまうが、この状態で電極パッド４およびヒータ用電極パッド５へそれぞれ電圧と電力を供給する例えばＡｕ線から成るリード線をボンディングによって接続した場合、その接続部において、強固なＡｕ−Ａｕ間の接合構造が得られず、接続信頼性が低下する傾向がある。一方、Ａｕ層４ｃ，５ｃの厚みが５μｍを超えると、Ａｕ層４ｃ，５ｃの膜応力が大きなものとなりＰｔ層４ｂ，５ｂから剥離し易く成る傾向がある。
【００４０】
Ｐｔ層４ｂ，５ｂをより厚く積層して導電層の機能を果たさせるのに比して、その上にＡｕ層４ｃ，５ｃを積層して導電層の機能を果たさせると、電極パッド４およびヒータ用電極パッド５にＡｕから成るリード線をボンディング等により接続することができ、より広範に用いられているＡｕによる接続方法を採用することができるので、Ｐｔから成るリード線を接続する方法より有利である。
【００４１】
次に、ヒータ用パターン６は、ヒータ用パターン６を形成しない部位にフォトレジストをフォトリソグラフィ法等により形成し、このフォトレジストをマスクにして、密着金属層６ａ、Ｐｔ層６ｂを真空蒸着法やスパッタ法を用いて所望の厚みに順次積層すればよい。または、電極パッド４およびヒータ用電極パッド５に密着金属層４ａ，５ａ、Ｐｔ層４ｂ，５ｂ、Ａｕ層４ｃ，５ｃを順次積層して形成する際に、同時にヒータ用パターン６となる部位にも同じ金属を積層して形成し、最後にヒータ用パターン６を形成しない部位をマスキングした後に最上層のＡｕ層をシアン化カリウム等のエッチング液で除去し、その後フォトレジストを剥離して所望のヒータ用パターン６としてもよい。
【００４２】
ヒータ用パターン６の密着金属層６ａは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ等から成り、ヒータ用パターン６を絶縁基板１に強固に密着させて接合させる機能を有する。ヒータ用パターン６の密着金属層６ａは、その厚みを0.01〜0.5μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.01μｍ未満となると、絶縁基板１との密着強度が低下する傾向があり、0.5μｍを超えると密着金属層６ａの膜応力が大きなものとなり絶縁基板１から剥離し易くなる傾向がある。
【００４３】
また、ヒータ用パターン６のＰｔ層６ｂは、発熱体としての機能を有し、その厚みを0.5〜２μｍの範囲とすることが好ましく、厚みが0.5μｍ未満とすると、Ｐｔ層６ｂ自身の耐電力が低下し、例えば400℃程度で発熱させて長時間高温動作を行なわせた場合、所望の発熱体としての機能を発現しづらくなる傾向があり、２μｍを超えると、Ｐｔ層６ｂ自身の膜応力が大きなものとなり、密着金属層６ａから剥離し易くなる傾向がある。また、Ｐｔは貴金属であるため、可能な限り薄くした方がコスト的に有利である。
【００４４】
Ｐｔ層６ｂの厚みは、電極パッド４のＰｔ層４ｂおよびヒータ用電極パッド５のＰｔ層５ｂと同じ厚みとすると、これらＰｔ層４ｂ，５ｂ，６ｂを同時に積層できるので工程数を削減できて好ましい。
【００４５】
そして、本発明のガスセンサ用基板の２極の電極パターン３の間を接続するように所望のガス成分を検知する機能を有するガス検知素子を形成すれば、ガスセンサとして動作するものとなる。例えば、水素成分を検知する場合であれば、電極パターン３の間を連絡するようにインジウム（Ｉｎ）の薄膜を真空蒸着等により形成した後、これを空気中で熱処理することによって酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）薄膜を形成すれば、水素成分を検知するガスセンサ用基板とすることができる。
【００４６】
かくして本発明のガスセンサ用基板によれば、電極パッド４が、絶縁基板１の他方主面の電極パターン３に対向する部位に、貫通導体２を介して電極パターン３に電気的に接続されていることから、この電極パッド４が高温で高濃度の水素を含有するガス等に曝されることがないと同時に、密着金属層４ａを介して電極パッド４を形成したときには、密着金属層４ａが絶縁基板１と強固に接合する機能を有しているため、密着強度と信頼性に優れた電極パッド４を形成することができる。また、電極パッド４に電圧を供給するリード線も高温で高濃度の水素を含有するガス等に接触することがないので、リード線や電極パッド４の材質が限定されることがなく、耐久信頼性に優れたものとすることができる。
【００４７】
また、絶縁基板１の一方主面に、ガス検知素子９を搭載する電極パターン３は、好ましくは、密着金属層３ａ、Ｐｔ層３ｂおよびＡｕ層３ｃが順次積層されて形成されていることから、電極パターン３が高温で高濃度の水素を含有するガスに暴露されたとしても、最上層のＡｕ層３ｃによって下層のＰｔ層３ｂが保護されて、Ｐｔ層３ｂの水素脆化を大幅に軽減することができると同時に、電極パターン３を密着金属層３ａにより絶縁基板１に強固に接合することができ、密着強度と信頼性に優れた電極パターン３を形成することができる。
【００４８】
さらに、本発明のガスセンサ用基板によれば、好ましくは、絶縁基板１は、その内部で一方主面のガス検知素子９が搭載される部位に対向する部位に金属層８が形成されており、金属層８は、一端が絶縁基板１の他方主面に導出された他の貫通導体７の他端に接続されているため、このヒータ用パターン６から発生した熱が、他の貫通導体７および金属層８を介して効率的に速やかにガス検知素子９に伝達されるので、ガス検知の応答性に優れ、ヒータ用パターン６の消費電力が少なく効率的なガスセンサ用基板とすることができる。
【００４９】
また、密着金属層５ａ、６ａが絶縁基板１と強固に接合する機能を有しているため、密着強度と信頼性に優れたヒータ用電極パッド５およびヒータ用パターン６を形成することができるのと同時に、発熱体を絶縁基板１に圧接または接合する必要がなくなるため、さらなる小型化、低背化が可能なガスセンサを得ることができる。
【００５０】
なお、本発明のガスセンサ用基板は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、上述の例においてはヒータ用パターン６の形状をクランク状に４回屈曲したパターンとしたが、絶縁基板１が均一に加熱される観点から、熱シミュレーション等を用いて、ヒータ用パターン６のパターン幅、形状等を任意に設計してもよい。また、水素を検知するガスセンサ用基板を例にして説明したが、本発明のガスセンサ用基板の構成を水素以外の成分を検知するガスセンサ用基板にも適用できることは言うまでもない。例えば、酸化インジウムの他に酸化錫等から成る適当なガス検知素子を用いることにより、ＬＰガス，都市ガス，一酸化炭素，湿度等を検知するガスセンサ用基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のガスセンサ用基板の実施の形態の一例を示し、（ａ）はガスセンサ用基板の断面図、（ｂ）はガスセンサ用基板の上面図、（c）はガスセンサ用基板の下面図である。
【図２】従来のガスセンサ基板の例を示し、（ａ）はガスセンサ用基板の断面図、（ｂ）はガスセンサ用基板の上面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・・・・・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・・・・・・・貫通導体
３・・・・・・・・・・・・・電極パターン
３ａ、４ａ、５ａ、６ａ・・・密着金属層
３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ・・・Ｐｔ層
３ｃ、４ｃ、５ｃ・・・・・・Ａｕ層
４・・・・・・・・・・・・・電極パッド
５・・・・・・・・・・・・・ヒータ用電極パッド
６・・・・・・・・・・・・・ヒータ用パターン
７・・・・・・・・・・・・・他の貫通導体
８・・・・・・・・・・・・・金属層
９・・・・・・・・・・・・・ガス検知素子
【図１】
2005337852.tif 000003
【図２】
2005337852.tif 000004