[發(fā)明專利]氣體傳感器元件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080044605.0
• 申請日: 2010-10-01
• 公開（公告）號: CN102575999A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 今村徹治;桑原大輔
• 申請（專利權(quán)）人: 北陸電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李今子

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在內(nèi)置有加熱器的絕緣體的基底設(shè)置具備電極的感應(yīng)部來探測氣體的氣體傳感器元件。

背景技術(shù)

在日本特開2007-132814號公報中公開了如下氣體傳感器元件的結(jié)構(gòu)：等間隔地配置于內(nèi)置有加熱器的工作臺2的外側(cè)的四條橋3架橋于硅框架1與工作臺2。另外，在日本特開2009-58389號公報中公開了如下氣體傳感器元件的結(jié)構(gòu)：在內(nèi)置有加熱單元14的絕緣層13(被支承基板部10)之上形成有具備檢測電極12的氣體感應(yīng)部11，安裝于基材31的支承基板部30與形成有氣體感應(yīng)部11的被支承基板部10通過呈現(xiàn)使形狀反轉(zhuǎn)180°的形狀的架橋部20而架橋。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-132814號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2009-58389號公報

發(fā)明內(nèi)容

以往的氣體傳感器元件為了吸收感應(yīng)部中所產(chǎn)生的應(yīng)力而設(shè)法如上那樣配置架橋部(或者橋)。但是，當(dāng)感應(yīng)部產(chǎn)生了大的應(yīng)力時，這種僅設(shè)法配置了架橋部(或者橋)的以往的結(jié)構(gòu)無法充分吸收該應(yīng)力，因此無法減少感應(yīng)部的變形或者破損。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少應(yīng)力造成的感應(yīng)部的變形的氣體傳感器元件及其制造方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種易于小型化的氣體傳感器元件及其制造方法。

作為本發(fā)明的改善對象的氣體傳感器元件具備：支承體、基底絕緣層、加熱器布線圖案、電極布線圖案、以及感應(yīng)膜。支承體例如由單晶硅基板構(gòu)成，具備在厚度方向上相對著的表面和背面，且具備至少具有在表面開口的開口部的空洞部。基底絕緣層例如層積由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的下部絕緣層與由氮氧化硅構(gòu)成的上部絕緣層等多個絕緣層而構(gòu)成，且具有背面被固定在支承體的表面上的固定部以及與該固定部一體設(shè)置并位于支承體的開口部上的非固定部。加熱器布線圖案形成在基底絕緣層的內(nèi)部(具體而言，形成在下部絕緣層與上部絕緣層之間)，在非固定部的中央部內(nèi)具有電加熱器部。電極布線圖案形成在基底絕緣層的表面上(具體而言，上部絕緣層的表面上)，在非固定部中具有檢測用電極部。感應(yīng)膜以覆蓋檢測用電極部的方式涂敷形成在非固定部的中央部上。而且，基底絕緣層的非固定部具備中央部以及連結(jié)該中央部與固定部的四條連結(jié)部。

在本發(fā)明中，四條連結(jié)部由沿著開口部的邊緣部延伸的基部和從該基部向中央部延伸并連結(jié)于中央部的延伸部構(gòu)成。而且，優(yōu)選地，連結(jié)部形成為：基部的最大寬度尺寸大于延伸部的最大寬度尺寸。如果由具有這種尺寸關(guān)系的基部和延伸部構(gòu)成非固定部的連結(jié)部，則即使內(nèi)置加熱器且在表面形成有檢測用電極部和感應(yīng)膜的基底絕緣層的非固定部(中央部)因加熱產(chǎn)生大的應(yīng)力(僅靠連結(jié)部的延伸部無法完全吸收的應(yīng)力)時，也由于沿著支承體的開口部的邊緣部形成的連結(jié)部的基部吸收非固定部的中央部中所產(chǎn)生的應(yīng)力，因此能夠可靠減少包括檢測用電極部和感應(yīng)膜的感應(yīng)部的變形以及破損。其結(jié)果是，能夠提供傳感器靈敏度難以下降的氣體傳感器元件。另外，由于與延伸部相比最大寬度尺寸大的基部能夠吸收在中央部中產(chǎn)生的應(yīng)力，因此能夠防止應(yīng)力集中于延伸部。另外，由于連結(jié)于非固定部的中央部的延伸部并不與固定部直接結(jié)合，而是經(jīng)由與延伸部相比最大寬度尺寸大的基部而與固定部結(jié)合，因此能夠提高連結(jié)部的強度。

優(yōu)選地，開口部的輪廓形狀呈方形，且以四條連結(jié)部的基部位于開口部的四角的方式形成支承體的空洞部。如果如此形成支承體的空洞部，則能夠盡可能擴大非固定部的基部的最大寬度尺寸。

優(yōu)選地，以跨越構(gòu)成開口部的邊緣部的四條邊之中的形成開口部的四角的各角的兩條邊的方式形成四條連結(jié)部的基部。如果如此形成位于開口部的四角的連結(jié)部的基部，則由于能夠在非固定部形成跨越支承體的開口部的邊緣部的兩邊的基部，因此能夠形成范圍廣大的機械性強度高的基部。

非固定部的形狀任意。例如，可以形成為如下形狀：中央部的形狀具有圓板形狀，且四條連結(jié)部的延伸部沿著針對四角虛擬的兩條虛擬對角線而延伸。這里，虛擬對角線是指，在對角線方向上連結(jié)方形的開口部的四角并在開口部的中心點處交叉的兩條直線。如果將非固定部的形狀設(shè)為這種形狀，則能夠使非固定部的中央部中所產(chǎn)生的應(yīng)力向中央部的周向外側(cè)均等地逸散(能夠防止應(yīng)力集中于一部分延伸部)。另外，如果將連結(jié)部的延伸部設(shè)為這種結(jié)構(gòu)，則能夠以較少的連結(jié)部可靠地將中央部連結(jié)于固定部。