本发明专利技术提供即使设置在例如排气流动的锅炉烟道这样的恶劣环境中也能够长期得到稳定的输出特性的气体传感器芯片以及具有该气体传感器芯片的气体传感器。气体传感器芯片具有背侧结构，即：在传热体（１１３）的一方侧配置与被测定气体接触的催化剂载体，在传热体的另一方侧、即不与被测定气体接触的区域配置温度检测部（１２０），并且温度检测部隔着传热体对与催化剂载体的温度对应的温度进行测定，从而使温度检测部能够长期进行流量检测而不会受到被测定气体的不良影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及小型且耐久性优异的接触燃烧式气体传感器芯片以及 具有该芯片的气体传感器。
技术介绍
以往公知有仅对例如一氧化碳等未燃烧气体具有高灵敏度、对例如排气中的未燃烧气体即一氧化碳的成分量进行检测的接触燃烧式气体 传感器(例如参照专利文献l)。所述专利文献1中记载的接触燃烧式气体传感器将形成电桥电路的 气体探测元件和补偿元件保持在贯通固定在绝缘体的基座上的金属制 的管脚上，并用帽覆盖这些元件。该气体探测元件由测温电阻和包覆该 测温电阻的氧化燃烧催化剂层构成，氧化燃烧催化剂层由载有金催化剂 的OC氧化铁细粉末、以及栽有铂催化剂和钯 催化剂的氧化铝粉末的混合 物的烧结体形成。进而，将测温电阻和覆盖该测温电阻的氧化燃烧催化剂层直接暴露 在例如含有未燃烧气体的排气中，将伴随着未燃烧气体的燃烧的氧化燃 烧催化剂层的温度上升换算为测温电阻的阻值变化，经由含有补偿元件 的电桥电路对未燃烧气体的成分量进行检测。专利文献1日本特开平8-226卯9号(3-4页，图l)根据上述的专利文献l中所记载的接触燃烧式气体传感器，存在整 体大型化而导致传感器自身的成本高、设置场所受到制约等不良情况。 因此，近年来采用《吏用了 MEMS ( micro electro mechanical systems ) 技术的非常小型的接触燃烧式气体传感器。在上述的气体传感器中，存在对于传感器构成材料来说为恶劣环境 的气体也被选作被测定对象的情况、而且也存在粉尘等，因此存在传感 器寿命因该被测定环境而缩短的情况。传感器寿命越短维护(或者传感器更换)的频度越多，产生动作保证或运用成本的问题。 专利
技术实现思路
考虑直接接合催化剂层和测温电阻会对寿命产生影响，本专利技术提供 一种解决该问题、能够长期得到稳定的输出特性的气体传感器芯片以及 具有该气体传感器芯片的气体传感器。为了解决上述的课题，本专利技术的技术方案l所述的传感器芯片的特征在于，所述气体传感器芯片具有背侧结构，即在传热体的一方侧配 置与被测定气体接触的催化剂载体，在所述传热体的另一方侧、即不与 被测定气体接触的区域配置温度检测部，并且所述温度检测部隔着所述 传热体对与所述催化剂载体的温度对应的温度进行测定。技术方案1所述的气体传感器芯片具有这种所谓的背侧结构，即 与被测定气体接触的催化剂载体和不与该气体接触的温度检测部隔着 传热体配置在一方的面和另一方的面上，由此温度检测部能够长期地对 被测定气体的流量进行检测而不会受其不良影响。并且，本专利技术的技术方案2所述的气体传感器芯片的特征在于，所述气体传感器芯片具有由硅形成的基板；配置在所述基板的 一方的面上的测温电阻以及与该测温电阻电连接 的电极；凹部，其位于所述基板的与所述测温电阻相对的相反侧，与该测温 电阻之间形成该基板的薄壁部；在所述凹部的内表面的至少所述薄壁部的表面形成的硅多孔质层；由所述硅多孔质层担载的氧化燃烧催化剂；以及与所述基板的测温电阻侧连接的玻璃基座，气体在所述基板的测温电阻形成面的相反侧流动。技术方案2所述的气体传感器芯片具有这种结构，使得测温电阻形 成在基板的气体流动侧的相反侧。因此，特别是在对锅炉烟道内流动的 排气中的未燃烧气体进行测定的情况下，温度检测部分不会与排气接 触，因此不会引起前述的温度检测部分的电极腐蚀或导线短路等恶化。 因此，即使是利用MEMS技术制造的非常小型的气体传感器芯片也能 够长期而稳定地对一氧化碳的成分量进行检测。同时，通过将排气中的未燃烧气体的成分量反馈至例如锅炉的燃烧 控制装置中，则能够使燃烧装置的燃烧效率最佳化，能够尽早地检测出 锅炉自身的性能恶化。并且，本专利技术的技术方案3所述的气体传感器的特征在于，所述气体传感器具有两个权利要求1所述的气体传感器芯片，它们通过将所述玻璃基座 粘接在传感器支承体的同一面上而并列配置，具有电极取出部，其从所述各气体传感器芯片延伸形成至所述基板 的气体流动侧的相反侧，所述一方的传感器芯片以在所述多孔质层中含有所述氧化燃烧催化 剂的状态设置在所述传感器支承体上，所述另一方的传感器芯片以在所 述多孔质层中不含有所述氧化燃烧催化剂的状态设置在所述传感器支 承体上。技术方案3所述的气体传感器具有这种结构，通过对具有氧化燃烧 催化剂的气体传感器芯片和不具有氧化燃烧催化剂的气体传感器芯片 的测温电阻的输出进行比较，能够仅对由排气中所含有的未燃烧气体的 燃烧产生的温度变化进行检测，而不会受到排气自身的温度变化或周围 的温度变化的影响。由此，能够更加准确地对排气中的未燃烧气体的成 分量进行检测。并且，测温电阻不直接与气体接触，由此，气体传感器芯片自身的 耐久性提高，因此能够降低气体传感器的维护的频度。根据本专利技术，能够提供即使设置在例如排气流动的锅炉烟道这样的恶劣环境中也能够长期得到稳定的输出特性的气体传感器芯片以及具 有该气体传感器芯片的气体传感器。附图说明图1是沿着与基板的测温电阻形成面垂直的方向示出本专利技术的一个 实施方式所述的气体传感器芯片的剖视图。图2是具有图l所示的气体传感器芯片的本实施方式所述的气体传 感器的剖视图。图3是示出将图2所示的气体传感器设置在锅炉的烟道内的状态的 剖视图。图4是示出图l所示的气体传感器芯片的变形例的剖视图。图5是示出图2所示的气体传感器的变形例的剖视图。图6是示出将图5所示的气体传感器设置在锅炉的烟道内的状态的 剖视图。标号说明如下10:气体传感器；11:传感器支承体；12:基座部；12b:电极取出孑L;13:突出部；13a:上表面；20:气体传感器；21:传感器支承体；25:芯片保持器；26:螺栓； 50:烟道；100、 100，气体传感器芯片；110:基板；111:氮化硅层；112:接合区域；113:薄壁部；120:测温电阻；121:电极焊盘；125:电极取出用管脚；125a:气体传感器芯片侧端部；126:弹簧；127:密封件；130:凹部；133:侧壁面；140、 140，硅多孔层；150:氧化燃烧催化剂；160:玻璃基座；161:电极取出用孔；200、 200，气体传感器芯片；211:氮化硅层；210:基板；213、214:薄壁部；215:槽；220:测温电阻；230:凹部；240:硅多孔层；250:氧化燃烧催化剂具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的一个实施方式所述的气体传感器芯片100和具有该气体传感器芯片的气体传感器10进行详细说明。首先对本专利技术的一个实施方式所述的气体传感器芯片ioo进行说明。图l是沿着与基板110的测温电阻形成面垂直的方向示出本专利技术的一个实施方式所述的气体传感器芯片ioo的剖视图。如图1所示，该气体传感器芯片100具有基板110、在基板110 的一方的面上形成图案的测温电阻120;形成在基板110的与测温电阻 120相对的相反侧的凹部130;凹部130的内表面所具有的硅多孔层140; 由硅多孔层140担载的氧化燃烧催化剂150;以及连接在基板110的测 温电阻侧的玻璃基座160。此外，气体在基板110的测温电阻120的相 反侧、即凹部130的形成面侧流动(参照图1中的空白箭头)。基板110由硅基板构成，在一方的面上形成有作为绝缘层的氮化硅 (SiN)层111，在氮化硅层111的上表面中央部形成有铂(Pt)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体传感器芯片，其特征在于， 具有背侧结构，即：在传热体的一方侧配置与被测定气体接触的催化剂载体，在所述传热体的另一方侧且是不与被测定气体接触的区域配置温度检测部，并且所述温度检测部隔着所述传热体对与所述催化剂载体的温度对应的温度 进行测定。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：德田智久，松永晋辅，中崎善之，堀田耕一郎，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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