JPS5848057B2 - 感ガス素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属酸化物を含む感ガス材料を使用する感ガス
素子の製造方法に関する。

一般に金属〆（化物を含んでなる感ガス材料としては、
Ｚ ｎ Ｏ，Ｓ ｎ ０２ − Ｆ ｅ ２ ０３など
のＮ型の金属酸化物半導体と、ＮｉＯ，Ｃｒ２０３など
のＰ型半導体とがあり、いずれも煙や水素あるいは炭化
水素系ガスなどの可燃性ガスを吸着したときにその材料
の導醒性が変化するものである。

この種の感ガス材料を用いて構成した感ガス素子として
は、第１図あ・よび第２図に示すように構造のものが知
られている。

第１図に示す感ガス素子１は、電極２，３のコイル部４
，５に感ガス体６が設けられてち・り、この感ガス体を
ペースト状としてコイル部に付着し焼結して一体化され
ている。

電極２，３のどちらか一方は、感ガス体６を加熱して温
度補償する必要があるためにコイル部をニクロム線など
の発熱体で構成されている。

このような構造の感ガス素子はコンパクトであり、かつ
熱効率が良いという点では好筐しいが、たとえば家庭用
のガス漏れ警報器などに組込み、数年以上も連続して使
用する場合（Ｃは、この感ガス素子は発熱体４の熱によ
る発熱体近傍の感ガス体組成が変化すること、さらには
結晶粒の成長によりガス警報濃度に関係する感ガス体自
身の抵抗値が変化してし捷い信頼性に欠けるものであっ
た。

一方第２図に示した感ガス素子７は、セラミックなどか
らなる円筒状の基体８の筒内にコイル状の発熱本９を挿
入し、筒外周面には一対の電極１０，１１が、ら線状に
固設されてあ・り、その電極ｉｏ，ｉ１の一端にはそれ
ぞれリード端子１２１３が設けられ、その電極を設けた
基体８０周面には感ガス体１４が固設されている。

第２図に示すような構造の感ガス素子であれば、感ガス
体１４は直接発熱体９に触れることが無いので、感ガス
体１４の絹成変化、結晶粒の成長などによる問題点は解
決できる。

しかし、感ガス体１４を基体８に固設する製造工程で幣
害が生じる。

すなわち、従来の感ガス素子の製造は、第２図に示すよ
うな一対の電極を設けた基体面に、金属酸化物を含む感
ガス材料とＰＶＡなどを含む粘結材料とが混合された感
ガス体を塗布して、焼結して行なっていた。

このような方法で得られた感ガス素子は、粘結材料とし
てＰＶＡを用いて製造されるために基体あるいは電極と
の接着強度が弱く、特に円筒状の基体を用いた場合には
、感ガス体の剥離が生じやすく、電極間の見かけの抵抗
値が変化し、信頼性のある感ガス素子を製造することが
困難であった。

本発明は、上述した従来の製造方法に鑑み為された方法
で、温度補償用の発熱体と感ガス体とが分離した形式の
感ガス素子に特に有効女方法で、所定量のメチルセルロ
ース鮫よびガラス成分を含んでなる粘結材料を用いて製
造することにより、得られた感ガス体と基体釦よび電極
との接着強度を大きくして、信頼性の向上を図ることの
できる感ガス素子の製造方法を提供することを目的とす
る。

なか本発明においてメチルセルロースとガラス分は、感
ガス材料を基板上に塗布乾燥する際に生じるヒビ割れを
防止するために必要であり、その量は０．５重量φ未満
では、ヒビ割れ防止の効果がなく、１０重量嶺を越える
と焼結工程に釦いてクラツクを生じ・やすく、さらに抵
抗値が高くなるため０．５〜１０重量係の範囲とする。

１た、ガラス成分は焼結工程にかいて感ガス体と基体ｐ
よび電極との接着を確実とするために必要である。

つ１り前記のメチルセルロースのみでも接着強度の向上
は望めるが、焼結工程にかいてメチルセルロースの大部
分は分離してし１うため、さらにガラス或分を加えるこ
とにより焼結時にガラス成分が溶融し感ガス体と基板釦
よび電極との接着を一層確実にし長期の使用に際しても
感ガス体の剥離などを防止し、信頼性の高い感ガス素子
が得られるというものである。

なｐガラス成分は、１．０重量係未満ではその効果が充
分でなく、３０重量係を越えると、焼結時にクラツクを
生じ易く抵抗値が増大するためこの範囲とする。

以上の如く本発明方法にかいては、メチルセルロースち
・よびガラス成分を含む粘結材料を用いることにより、
感ガス材料を基体に塗布乾燥する際にヒビ割れを生ずる
ことなく、さらに感ガス体と基体あ・よび電極との接着
を確実にすることができ、信頼性の高い感ガス素子が得
られる。

以下本発明の実施例について説明する。

本発明による感ガス素子の製造方法は、１ず、可燃性ガ
スなどにガス感応性を有するＮ型あるいはＰ型の金属酸
化物を用いて感ガス体を製造する。

たとえば、酸化亜鉛に酸化ガリウム５重量φ訃よび白金
を０．１重量優添加してボールミルにより１μｍ程度に
粉砕して粉末状の感ガス材料を作りこの感ガス材料に、
水および上記感ガス材料の全重量に対して固形分で０．
５〜１０重量饅の範囲の量のメチルセルロースおよび１
．０ ヘ３ ｏ重量％のガラス成分を粘結材料として混
合し、混練して塗着しやせいようにペースト状の感ガス
体とする，このペースト状の感ガス体を第２図で示した
ような一対の電極を附設してあるセラミック基体上に塗
布し、７００〜８５０℃で焼結して本発明の感ガス素子
が得られる。

次に上記実施例の経時特性を測定し第３図かよび第４図
に比較例と併せて示す。

なあ・図中曲線ａは実施例を、曲線ｂは粘結材料として
ＰＶＡを用いた場合を示す。

この結果本発明方法により製造した感ガス素子にあ・い
ては、抵抗値の変化率は極めて小さく、信頼性の高いも
のと言える。

このように本発明方法によれば、感ガス材料の塗布乾燥
工程によるヒビ割れ防止、焼結工程にかける感ガス体と
基体釦よび電極との剥離防止などの相乗効果により長期
の使用に際しても安定した特性を示し、信頼性の高いも
のを得ることができる。

さらにガラス成分を含むため機械的強度なども改善され
、例えば従来の如＜ＰＶＡを粘結材料とした際に生じた
機械的振動による感ガス体の剥離などという欠点も解決
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は感ガス素子を示す構造図、第３図乃
至第４図は本発明方法により製造した感ガス素子の経時
特性を示す曲線図。 ８・・・基体、１０．１１・・・電極、１４・・・感ガ
ス体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基体上に設けた少なくとも一対の電極間Ｃ、金属酸
   化物粉末を含んでなる感ガス材料と、この感ガス材料の
   全重量優に対し０．５乃至１０重量係のメチルセルロー
   スち・よヒ１．０乃至３ｏ重ｉ優のガラス成分を固形分
   として含んでなる粘結材料とが混合された感ガス体を塗
   布し、前記感ガス体を峠結することを特徴とする感ガス
   素子の製造方法。