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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143367
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】ガスセンサ
(51)【国際特許分類】
G01N 27/18 20060101AFI20241003BHJP
G01N 27/04 20060101ALI20241003BHJP
G01N 27/16 20060101ALI20241003BHJP
G01N 27/12 20060101ALI20241003BHJP
G01N 25/18 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01N27/18
G01N27/04 F
G01N27/16 B
G01N27/12 B
G01N25/18 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056005
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】柴田 誠
(72)【発明者】
【氏名】小野 志津子
(72)【発明者】
【氏名】松尾 拓己
【テーマコード（参考）】
2G040
2G046
2G060
【Ｆターム（参考）】
2G040AB09
2G040AB16
2G040BA01
2G040BA23
2G040CA01
2G040CA13
2G040CA22
2G040DA02
2G040DA12
2G040EA02
2G040EC07
2G040GA05
2G046AA05
2G046AA09
2G046AA12
2G046AA19
2G046BA09
2G046BC03
2G046BE03
2G046BE07
2G046FB02
2G046FE09
2G046FE12
2G046FE15
2G046FE39
2G046FE46
2G046FE49
2G060AA01
2G060AB00
2G060AE19
2G060AF07
2G060AG03
2G060AG10
2G060BA01
2G060BA03
2G060BA05
2G060BB02
2G060BB08
2G060HB06
2G060JA01
2G060KA01
(57)【要約】
【課題】検出精度および応答性に優れたガスセンサを提供すること。
【解決手段】ガスセンサ１は、絶縁膜の上にガス検出部１２が設けられたガスセンサである。ガス検出部１２は、検知体８と、検知体８に接触する電極部６とを有する。電極部６は、内側電極部６２と、内側電極部６２を取り囲むように配置された外側電極部６３とを有する。
【選択図】図３
【解決手段】ガスセンサ１は、絶縁膜の上にガス検出部１２が設けられたガスセンサである。ガス検出部１２は、検知体８と、検知体８に接触する電極部６とを有する。電極部６は、内側電極部６２と、内側電極部６２を取り囲むように配置された外側電極部６３とを有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁膜の上にガス検出部が設けられたガスセンサであって、
前記ガス検出部は、検知体と、前記検知体に接触する電極部とを有し、
前記電極部は、内側電極部と、前記内側電極部を取り囲むように配置された外側電極部とを有するガスセンサ。
前記ガス検出部は、検知体と、前記検知体に接触する電極部とを有し、
前記電極部は、内側電極部と、前記内側電極部を取り囲むように配置された外側電極部とを有するガスセンサ。
【請求項2】
前記外側電極部は、平面視において環状である請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項3】
前記外側電極部は、平面視において周方向の一部が途切れた環状である請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項4】
前記内側電極部は、平面視において円形状である請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項5】
前記検知体の少なくとも一部は、前記内側電極部と前記外側電極部との間に位置する請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項6】
前記内側電極部は、前記検知体の一方の主面に接触しており、
前記外側電極部は、前記検知体の他方の主面に接触している請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
前記外側電極部は、前記検知体の他方の主面に接触している請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項7】
前記内側電極部は、前記検知体の下に配置されている請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項8】
前記検知体は、サーミスタ膜である請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項9】
前記検知体は、半導体膜である請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項10】
前記検知体は、半導体材料で構成されており、前記内側電極部および前記外側電極部を覆うように、前記内側電極部および前記外側電極部の上に塗布されている請求項１～３のいずれかに記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスセンサは、例えばガスの漏洩を検知することが可能であり、家電機器、産業用機器、環境モニタリング機器等に搭載されている。特許文献１に記載されているように、ガスセンサは、雰囲気中のガス濃度に応じて物理的特性が変化する検知体と、その物理的特性の変化を電気信号として取り出すための電極部とを有する。ガス濃度の変化に伴い検知体の物理的特性が変化すると、電極部から取り出される電気信号が変動する。この電気信号の変動値に基づいて、ガス濃度等を特定することが可能となっている。
【0003】
ところで、人または物体の移動、気象変動等により、雰囲気中のガス濃度の分布またはガスの流動方向は常に変動している。例えば特許文献１に示されるような従来のガスセンサでは、ガス濃度の分布またはガスの流動方向の変動により、電極部から取り出される電気信号にノイズが重畳し、ガスセンサの検出精度、応答性等が低下するおそれがあることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許６９１７８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、検出精度および応答性に優れたガスセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係るガスセンサは、
絶縁膜の上にガス検出部が設けられたガスセンサであって、
前記ガス検出部は、検知体と、前記検知体に接触する電極部とを有し、
前記電極部は、内側電極部と、前記内側電極部を取り囲むように配置された外側電極部とを有する。
絶縁膜の上にガス検出部が設けられたガスセンサであって、
前記ガス検出部は、検知体と、前記検知体に接触する電極部とを有し、
前記電極部は、内側電極部と、前記内側電極部を取り囲むように配置された外側電極部とを有する。
【0007】
本発明に係るガスセンサにおいて、電極部は、内側電極部と、内側電極部を取り囲むように配置された外側電極部とを有する。内側電極部を外側電極部で取り囲むことにより、内側電極部とその周囲の外側電極部とによって、電極部の周囲に沿って、いずれの方向からも画一的に、検知体の物理的特性の変化を電気信号として取り出す構造とすることができる。これにより、ガス検出部の検出感度の方向依存性を低減することが可能となり、ガス濃度の分布またはガスの流動方向に依ることなく、ガス濃度を高精度で検出することができる。加えて、ガス検出部に熱変動（熱分布）が生じるような場合にあっては、その影響を受けにくく、ガス濃度を高精度で検出することができる。したがって、検出精度および応答性に優れたガスセンサを実現することができる。
【0008】
前記外側電極部は、平面視において環状でもよい。この場合、環状の外側電極部によって、内側電極部を全方位的に取り囲むことができる。そのため、内側電極部とその周囲の外側電極部とによって、電極部の周囲に沿って、全方位的に、検知体の物理的特性の変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能となる。これにより、ガス検出部の検出感度の方向依存性を効果的に低減し、ガスセンサの検出精度および応答性を顕著に高めることができる。
【0009】
前記外側電極部は、平面視において周方向の一部が途切れた環状でもよい。この場合、同一面上に、内側電極部に接続された引出部と外側電極部とを交差させることなく配置することが可能となり、電極部の製造工程を簡素化することができる。
【0010】
前記内側電極部は、平面視において円形状でもよい。円形状の内側電極部を外側電極部で取り囲むことにより、内側電極部とその周囲の外側電極部とによって、内側電極部の円周方向に沿って、いずれの方向からも画一的に、検知体の物理的特性の変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能となる。これにより、ガス検出部の検出感度の方向依存性をさらに低減し、ガスセンサの検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0011】
前記検知体の少なくとも一部は、前記内側電極部と前記外側電極部との間に位置していてもよい。また、前記内側電極部は、前記検知体の一方の主面に接触しており、前記外側電極部は、前記検知体の他方の主面に接触していてもよい。この場合、内側電極部と外側電極部とが、検知体を挟むように配置される。そのため、内側電極部と外側電極部とによって、平面方向だけではなく、検知体の膜厚方向（検知体の一方の主面と他方の主面との間）における物理的特性の変化も電気信号として取り出す構造とすることが可能となり、ガスセンサの検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0012】
前記内側電極部は、前記検知体の下に配置されていてもよい。この場合、検知体の表面（一方の主面）が露出し、ガス検出部によるガス濃度の検出範囲を広く確保することが可能となる。そのため、ガスセンサの検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0013】
前記検知体は、サーミスタ膜でもよい。あるいは、前記検知体は、半導体膜でもよい。この場合、内側電極部とその周囲の外側電極部とによって、電極部の周囲に沿って、いずれの方向からも画一的に、ガス濃度の変化に伴う検知体の抵抗変化を電気信号として取り出す構造とすることができる。
【0014】
前記検知体は、半導体材料で構成されており、前記内側電極部および前記外側電極部を覆うように、前記内側電極部および前記外側電極部の上に塗布されていてもよい。この場合、特に低濃度領域において、高精度かつ信頼性の高いガスセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【0017】
（第１実施形態）
図１および図２に示す本発明の第１実施形態に係るガスセンサ１は、例えばガスの漏洩を検知するための装置であり、家電機器、産業用機器、環境モニタリング機器等に搭載されている。ガスセンサ１は、熱伝導式のガスセンサであり、ＣＯ2、Ｈ2、Ｈｅ、Ｈ2Ｏ（水蒸気）、ＣＨ4等のガスを検知対象とする。
図１および図２に示す本発明の第１実施形態に係るガスセンサ１は、例えばガスの漏洩を検知するための装置であり、家電機器、産業用機器、環境モニタリング機器等に搭載されている。ガスセンサ１は、熱伝導式のガスセンサであり、ＣＯ2、Ｈ2、Ｈｅ、Ｈ2Ｏ（水蒸気）、ＣＨ4等のガスを検知対象とする。
【0018】
ガスセンサ１は、例えば、基材２と、第１絶縁膜３と、ヒータ部４と、第２絶縁膜５と、電極部６と、第３絶縁膜７と、検知体８と、触媒９と、端子１０ａ～１０ｄとを有する。ただし、ガスセンサ１の構成は、図１および図２等に示す構成に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0019】
図１および図２等において、Ｘ軸およびＹ軸は、それぞれ基材２の直交する２辺に対応する軸であり、Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸である。以下では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各々につき、基材２の中心に向かう方向を内側とし、基材２の中心から離れる方向を外側とする。また、Ｚ軸につき、一方側（正方向側）を上方とし、他方側（負方向側）を下方とする。
【0020】
図１および図２に示すように、基材２は、筒体からなり、エッチング等により形成されたキャビティ２０を有する。基材２は、例えば、絶縁膜（第１絶縁膜３等）を支持可能な機械的強度を有しており、かつ、エッチングなどの微細加工に適した材料で構成されている。基材２を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミック基板、石英基板、ガラス基板等である。基材２の形状は、平面視において正方形であるが、円形、楕円形、長方形、その他の多角形等でもよい。
【0021】
キャビティ２０は、基材２の中央部に形成されており、基材２をＺ軸に沿って貫通している。キャビティ２０の形状は、平面視において正方形であるが、円形、楕円形、長方形、その他の多角形等でもよい。キャビティ２０の外縁には複数（図１に示す例では４つ）の湾曲部が形成されているが、湾曲部については省略してもよい。本実施形態のキャビティ２０は、貫通孔であるが、基材２の頂面２１から底面２２に向かって凹む凹部でもよい。
【0022】
図５Ａに示すように、基材２の頂面２１は、四角リング形状を有し、キャビティ２０の外縁に沿って形成されている。詳細な図示は省略するが、基材２の底面２２は、四角リング形状を有し、キャビティ２０の外縁に沿って形成されている。
【0023】
図２に示すように、第１絶縁膜３は、絶縁性を有する材料で構成され、基材２の頂面２１に形成されている。図５Ｂに示すように、第１絶縁膜３は、膜体からなり、公知の成膜法（スパッタ法、ＣＶＤ法、熱酸化法等）によって作製される。第１絶縁膜３を構成する材料は、特に限定されないが、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等である。第１絶縁膜３は、単層膜でもよく、あるいは多層膜でもよい。第１絶縁膜３の厚みは、特に限定されないが、たとえば０．１～３．０μｍである。第１絶縁膜３の形状は、例えばエッチング（パターニング）によって付与される。第１絶縁膜３は、第１ベース部３０と、第１周縁部３１と、第１梁部３２ａ～３２ｄとを有する。
【0024】
第１ベース部３０は、キャビティ２０の開口縁（図５Ａに示す頂面２１の内縁）よりも内側に位置し、キャビティ２０の開口部２３に沿って配置されている。第１ベース部３０とキャビティ２０の開口縁との間には、局所的に隙間が形成されている。第１ベース部３０の形状は、平面視において正方形であるが、円形、楕円形、長方形、その他の多角形等でもよい。
【0025】
第１周縁部３１は、基材２の頂面２１（図５Ａ）に配置されている。第１周縁部３１の形状は、頂面２１の形状に対応しており、平面視において四角リング形状である。第１周縁部３１は、第１ベース部３０を取り囲むように、第１ベース部３０の外側に配置されている。
【0026】
梁部３２ａ～３２ｄは、第１ベース部３０と第１周縁部３１との間に位置し、第１ベース部３０と第１周縁部３１とを接続している。梁部３２ａ～３２ｄは、キャビティ２０の開口部２３に沿うように配置されている。梁部３２ａ～３２ｄは、第１ベース部３０の四隅に接続されており、屈曲しつつ延在している。ただし、梁部３２ａ～３２ｄの位置および形状は、図５Ｂに示す位置および形状に限定されない。梁部３２ａ～３２ｄは、第１ベース部３０が開口部２３に配置されるように、第１ベース部３０を支持している。梁部３２ａ～３２ｄの数は４つであるが、梁部３２ａ～３２ｄの数はこれに限定されない。
【0027】
図２に示すように、ヒータ部４は、第１絶縁膜３の上に形成されている。ヒータ部４は、検知体８の温度を所定温度（動作温度）まで加熱するためのものである。ヒータ部４は、膜体からなり、公知の成膜法によって作製される。ヒータ部４の形状は、例えばリフトオフ工法によって与えられる。なお、リフトオフ工法とは、パターニング面にレジストを塗布して露光および現像を行った後、スパッタや蒸着等によりパターン材料を成膜した上で、不要なパターン材料をレジストとともに剥離することによって、所定のパターンをパターニング面に形成する方法である。
【0028】
ヒータ部４は、例えば、比較的高い融点を有する導電性材料で構成されている。ヒータ部４を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、モリブデン、白金、金、タングステン、タンタル、パラジウム、イリジウム、または上記の元素のうち１種以上を含む合金である。このうち、耐腐食性が高い白金が好ましい。ヒータ部４を白金で構成する場合、第１絶縁膜３とヒータ部４との間にチタンなどからなる密着層を形成してもよい。図５Ｃに示すように、ヒータ部４は、発熱部４０と、ヒータ引出部４１ａおよび４１ｂと、ヒータ端子部４２ａおよび４２ｂとを有する。
【0029】
発熱部４０は、ミアンダパターンを有し、第１絶縁膜３の第１ベース部３０（図２）の上に配置されている。発熱部４０をミアンダパターンとすることにより、検知体８を均質に加熱することができる。ガスセンサ１は、エアブリッジ構造を有するため、検知体８の加熱時において、ヒータ部４の消費電力を抑えることができる。
【0030】
ヒータ引出部４１ａは、発熱部４０の一端に接続されており、ヒータ引出部４１ｂは、発熱部４０の他端に接続されている。ヒータ引出部４１ａは、第１絶縁膜３（図５Ｂ）上において、梁部３２ａを介して、第１周縁部３１へ引き出されている。ヒータ引出部４１ｂは、第１絶縁膜３（図５Ｂ）上において、梁部３２ｄを介して、第１周縁部３１へ引き出されている。
【0031】
ヒータ端子部４２ａは、ヒータ引出部４１ａに接続されており、ヒータ端子部４２ｂは、ヒータ引出部４１ｂに接続されている。ヒータ端子部４２ａおよび４２ｂは、第１絶縁膜３の第１周縁部３１（図５Ｂ）に配置されている。ヒータ端子部４２ａおよび４２ｂの各々の形状は、平面視において長方形であるが、円形、楕円形、正方形、その他の多角形等でもよい。ヒータ端子部４２ａおよび４２ｂは、発熱部４０に電力を供給するための端子である。
【0032】
図２に示すように、第２絶縁膜５は、第１絶縁膜３に積層されている。より詳細には、第２絶縁膜５は、第１絶縁膜３と第２絶縁膜５との間にヒータ部４（図５Ｃ）が介在するように、第１絶縁膜３の上に配置されている。第２絶縁膜５の材質および製法は、第１絶縁膜３の材質および製法と同一であるが、異なっていてもよい。また、第２絶縁膜５は、単層膜でもよく、あるいは多層膜でもよい。図５Ｄに示すように、第２絶縁膜５は、第２ベース部５０と、第２周縁部５１と、第２梁部５２ａ～５２ｄと、第２孔部５３ａおよび５３ｂとを有する。
【0033】
第２ベース部５０は、第１ベース部３０（図５Ｂ）と同一の構成を有し、第１ベース部３０の上に配置されている。第１ベース部３０と第２ベース部５０との間には、発熱部４０（図５Ｃ）が配置されている。第２周縁部５１は、第１周縁部３１（図５Ｂ）と同一の構成を有し、第１周縁部３１の上に配置されている。
【0034】
第２梁部５２ａ～５２ｄは、第１梁部３２ａ～３２ｄ（図５Ｂ）と同一の構成を有し、第１梁部３２ａ～３２ｄの上に配置されている。第１梁部３２ａと第２梁部５２ａとの間にはヒータ引出部４１ａ（図５Ｃ）が配置されており、第１梁部３２ｄと第２梁部５２ｄとの間にはヒータ引出部４１ｂが配置されている。第２孔部５３ａおよび５３ｂは、第２周縁部５１を貫通しており、それぞれヒータ端子部４２ａおよび４２ｂ（図５Ｃ）に対応する位置に形成されている。
【0035】
図４に示すように、下部電極層６０は、第２絶縁膜５（第２ベース部５０等）の上に形成されている。下部電極層６０は、後述する上部電極層６１とともに、電極部６を構成している。電極部６は、検知体８の物理的特性（抵抗値）の変化を電気信号として取り出すためのものである。下部電極層６０は、膜体からなり、公知の成膜法によって作製される。
【0036】
下部電極層６０（上部電極層６１も同様）は、例えば、比較的高い融点を有する導電性材料で構成されている。下部電極層６０（上部電極層６１も同様）を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、モリブデン、白金、金、タングステン、タンタル、パラジウム、イリジウム、または上記の元素のうち１種以上を含む合金である。図５Ｅに示すように、下部電極層６０は、内側電極部６２と、内側引出部６４と、内側端子部６６と、下部導電路６８ａおよび６８ｂとを有する。
【0037】
内側電極部６２は、第２ベース部５０（図５Ｄ）の上に配置されている。内側電極部６２の詳細な構成については後述する。内側引出部６４は、内側電極部６２に接続されており、梁部５２ｂ（図５Ｄ）を介して、第２ベース部５０から第２周縁部５１へ引き出されている。
【0038】
内側端子部６６は、内側引出部６４に接続されており、第２周縁部５１（図５Ｄ）に配置されている。内側端子部６６の形状は、平面視において長方形であるが、円形、楕円形、正方形、その他の多角形等でもよい。
【0039】
下部導電路６８ａは、ヒータ端子部４２ａ（図５Ｃ）と同一の形状を有しており、第２孔部５３ａ（図５Ｄ）を介して、ヒータ端子部４２ａの上に配置されている。下部導電路６８ａは、ヒータ端子部４２ａに電気的および物理的に接続されている。下部導電路６８ｂは、ヒータ端子部４２ｂ（図５Ｃ）と同一の形状を有しており、第２孔部５３ｂ（図５Ｄ）を介して、ヒータ端子部４２ｂの上に配置されている。下部導電路６８ｂは、ヒータ端子部４２ｂに電気的および物理的に接続されている。
【0040】
図２に示すように、第３絶縁膜７は、第２絶縁膜５に積層されている。より詳細には、第３絶縁膜７は、第２絶縁膜５と第３絶縁膜７との間に下部電極層６０が介在するように、第２絶縁膜５の上に配置されている。第３絶縁膜７の材質および製法は、第２絶縁膜５の材質および製法と同一であるが、異なっていてもよい。第３絶縁膜７は、単層膜でもよく、あるいは多層膜でもよい。第１絶縁膜３と第２絶縁膜５と第３絶縁膜７とが、同一の材質で構成されている場合、各絶縁膜の界面における密着性が向上し、各絶縁膜の機械的強度を確保することができる。また、第１絶縁膜３と第２絶縁膜５と第３絶縁膜７の少なくとも１つが異種材料である場合、異種材料を積層することにより、膜応力を緩和させ、安定した絶縁膜の積層体を構成することができる。図５Ｆに示すように、第３絶縁膜７は、第３ベース部７０と、第３周縁部７１と、第３梁部７２ａ～７２ｄと、第３孔部７３ａ～７３ｃと、ベース孔部７４とを有する。
【0041】
第３ベース部７０は、第２ベース部５０（図５Ｄ）と同一の構成を有し、第２ベース部５０の上に配置されている。第２ベース部５０と第３ベース部７０との間には、内側引出部６４（図５Ｅ）が配置されている。第３周縁部７１は、第２周縁部５１（図５Ｄ）と同一の構成を有し、第２周縁部５１の上に配置されている。
【0042】
第３梁部７２ａ～７２ｄは、第２梁部５２ａ～５２ｄ（図５Ｄ）と同一の構成を有し、第２梁部５２ａ～５２ｄの上に配置されている。第２梁部５２ｂと第３梁部７２ｂとの間には、内側引出部６４（図５Ｅ）が配置されている。第３孔部７３ａ～７３ｃは、第３周縁部７１を貫通している。第３孔部７３ａは下部導電路６８ａ（図５Ｅ）に対応する位置に形成されており、第３孔部７３ｂは下部導電路６８ｂ（図５Ｅ）に対応する位置に形成されており、第３孔部７３ｃは内側端子部６６（図５Ｅ）に対応する位置に形成されている。
【0043】
ベース孔部７４は、第３ベース部７０の中央部に形成されており、第３ベース部７０を貫通している。ベース孔部７４は、内側電極部６２（図５Ｅ）と同一の形状を有しており、平面視において円形状である。ベース孔部７４の直径は、内側電極部６２の直径よりも小さくなっているが、これと等しくてもよい。ベース孔部７４を介して、内側電極部６２（図５Ｅ）の少なくとも一部は、検知体８（図５Ｇ）の下面に接触する。
【0044】
ベース孔部７４の開口縁の形状は、平面視において円形である。図５Ｆでは、ベース孔部７４の開口縁は、平面視において真円となるように図示されているが、真円に対して多少の歪みを伴った形状でもよい。ベース孔部７４の中心の位置は、内側電極部６２の中心の位置と一致している。ただし、ベース孔部７４の中心の位置と、内側電極部６２の中心の位置とは、異なっていてもよい。
【0045】
図２に示すように、検知体８は、第３絶縁膜７（第３ベース部７０）の上に形成されている。本実施形態の検知体８は、サーミスタ膜であり、雰囲気中のガス濃度等に応じて放熱特性を変化させるとともに、その放熱特性の変化に応じて抵抗値を変化させる。検知体８は、公知の成膜法によって作製される。サーミスタ膜を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウム等である。
【0046】
図５Ｇに示すように、検知体８は、第３ベース部７０（図５Ｆ）に対応する形状を有している。検知体８の形状は、平面視において正方形であるが、円形、楕円形、長方形、その他の多角形等でもよい。検知体８の外縁には複数（図５Ｇに示す例では４つ）の湾曲部が形成されているが、湾曲部については省略してもよい。検知体８の外縁が外側電極部６３（図５Ｈ）よりも外側に位置していれば、検知体８の大きさは特に限定されない。
【0047】
図４に示すように、上部電極層６１は、検知体８等の上に形成されている。上部電極層６１は、前述の下部電極層６０とともに、電極部６を構成している。上部電極層６１は、膜体からなり、公知の成膜法によって作製される。図５Ｈに示すように、上部電極層６１は、外側電極部６３と、外側引出部６５と、外側端子部６７と、上部導電路６９ａおよび６９ｂとを有する。
【0048】
外側電極部６３は、検知体８（図５Ｇ）の上に配置されている。外側電極部６３の詳細な構成については後述する。外側引出部６５は、外側電極部６３に接続されており、梁部７２ｃ（図５Ｆ）を介して、検知体８（図５Ｇ）および第３ベース部７０（図５Ｆ）から第３周縁部７１へ引き出されている。
【0049】
外側端子部６７は、外側引出部６５に接続されており、第３周縁部７１に配置されている。外側端子部６７の形状は、平面視において長方形であるが、円形、楕円形、正方形、その他の多角形等でもよい。
【0050】
上部導電路６９ａは、下部導電路６８ａ（図５Ｅ）と同一の形状を有しており、第３孔部７３ａ（図５Ｆ）を介して、下部導電路６８ａの上に配置されている。上部導電路６９ａは、下部導電路６８ａに電気的および物理的に接続されている。上部導電路６９ｂは、下部導電路６８ｂ（図５Ｅ）と同一の形状を有しており、第３孔部７３ｂ（図５Ｆ）を介して、下部導電路６８ｂの上に配置されている。上部導電路６９ｂは、下部導電路６８ｂに電気的および物理的に接続されている。上部導電路６９ｃは、内側端子部６６（図５Ｅ）と同一の形状を有しており、第３孔部７３ｃ（図５Ｆ）を介して、内側端子部６６の上に配置されている。上部導電路６９ｃは、内側端子部６６に電気的および物理的に接続されている。
【0051】
図５Ｉに示す端子１０ａ～１０ｄは、例えばメッキ、リフトオフ法、金属ペースト印刷等の方法により形成される。端子１０ａ～１０ｄを構成する材料は、特に限定されないが、例えば、金、銀、白金、アルミニウム等である。端子１０ａ～１０ｃは、それぞれ上部導電路６９ａ～６９ｃ（図５Ｈ）と同一の形状を有しており、上部導電路６９ａ～６９ｃの上に配置されている。端子１０ａ～１０ｃは、それぞれ上部導電路６９ａ～６９ｃに電気的および物理的に接続されている。端子１０ｄは、外側端子部６７（図５Ｈ）と同一の形状を有しており、外側端子部６７の上に配置されている。端子１０ｄは、外側端子部６７に電気的および物理的に接続されている。
【0052】
端子１０ａ～１０ｄは、例えばワイヤボンディングにより、それぞれ外部回路（図示略）に電気的に接続される。例えば、外部回路は、端子１０ａおよび１０ｂを介して電力を供給する。この電力は、上部導電路６９ａおよび６９ｂ（図５Ｈ）と、下部導電路６８ａおよび６８ｂ（図５Ｅ）と、ヒータ端子部４２ａおよび４２ｂ（図５Ｃ）とを介して、発熱部４０（図５Ｃ）に供給される。また、外部回路は、端子１０ｃおよび１０ｄを介して電力を供給する。この電力は、上部導電路６９ｃ（図５Ｈ）および内側端子部６６（図５Ｅ）を介して内側電極部６２に供給されるとともに、外側端子部６７（図５Ｈ）を介して外側電極部６３に供給される。これにより、外部回路は、検知体８の抵抗値の変化を電気信号として取得する。
【0053】
図４に示すように、触媒９は、検知体８に接触するように、検知体８の中央部に設けられている。触媒９は、検知体８および上部電極層６１（外側電極部６３および外側引出部６４の一部）を覆っている。触媒９に検知対象ガス（可燃性ガス）が接触すると、触媒反応による燃焼熱が発生する。検知体８は、この燃焼熱による温度変化を、その抵抗変化により検出する。触媒９は、上方に向かって突出する凸形状（ドーム形状）を有しているが、触媒９の形状は、これに限定されない。また、触媒９の形状は、平面視において円形であるが、楕円形、四角形、その他の多角形等でもよい。
【0054】
触媒９は、ペースト塗布および熱処理工程等により形成される。触媒９を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、担体に貴金属粒子が担持された材料である。担体としては、酸化アルミニウム（γアルミナ等）、酸化シリコン等の酸化物材料が例示される。また、担体に担持される貴金属粒子としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属粒子等が例示される。
【0055】
以下、上述した内側電極部６２および外側電極部６３の詳細な構成に触れつつ、ガス検出部１２の構成について説明する。図３に示すように、ガス検出部１２は、絶縁膜（本実施形態では、図４に示す第２絶縁膜５の第２ベース部５０）の上に設けられており、検知体８と、検知体８に接触する内側電極部６２と外側電極部６３とを有する。上述したように、内側電極部６２は、検知体８の下に配置されており、外側電極部６３は、検知体８の上に配置されている。したがって、内側電極部６２は、検知体８の下面に接触しており、外側電極部６３は、検知体８の上面に接触している。
【0056】
ガス検出部１２は、第２ベース部５０（図４）の中央部に形成されている。図３には、ガス検出部１２の範囲がドットで示されている。ガス検出部１２の外縁（外周）は、外側電極部６３の内縁（内周）に沿っている。すなわち、ガス検出部１２は、外側電極部６３の内縁で囲まれた領域であり、外側電極部６３の内縁よりも内側に位置する。ただし、ガス検出部１２の範囲には、外側電極部６３の内縁上の位置が含まれていてもよい。検知体８は、ガス検出部１２において露出している。ただし、この場合の「露出」とは、絶縁膜および電極部６によって覆われていないという意味である。
【0057】
ガス検出部１２は、ヒータ部４の発熱部４０の上に位置し、かつ、発熱部４０の外縁よりも内側に位置する。また、ガス検出部１２は、触媒９の下に位置し、触媒９によって覆われている。触媒９は、ガス検出部１２よりも広い範囲を覆っており、ガス検出部１２は、触媒９の外縁よりも内側に位置する。触媒９は、検知体８とともに、外側電極部６３等を覆っている。ガス検出部１２の外縁の形状は、触媒９の外縁の形状と同様であり、平面視において円形状である。ただし、ガス検出部１２の外縁の形状は、触媒９の外縁の形状とは異なっていてもよい。
【0058】
ガス検出部１２において、検知体８は、内側電極部６２と外側電極部６３とによって挟み込まれている。ただし、内側電極部６２と外側電極部６３とは、Ｚ軸に沿って対向してはいない。そのため、検知体８は、内側電極部６２と外側電極部６３とによって、Ｚ軸に対して傾斜した方向、あるいは平面方向に挟み込まれている。
【0059】
外側電極部６３の形状は、平面視において環状（円環状またはリング状）である。図３および図５Ｈに示すように、外側電極部６３の内縁（内周）および外縁（外周）のいずれも、平面視において円形であり、外側電極部６３の内縁と外縁とは同心円状に配置されている。そのため、外側電極部６３の内縁と外縁との間の径方向に沿った長さＬ１は、外側電極部６３の周方向に沿った任意の位置で一定となっている。図３では、外側電極部６３の内縁および外縁のいずれも、平面視において真円となるように図示されているが、真円に対して多少の歪みを伴った形状であってもよい。
【0060】
外側電極部６３の内縁と外縁との間の径方向に沿った長さＬ１は、外側引出部６５の延在方向に直交する方向の長さＬ２よりも小さくなっているが、Ｌ２と等しくてもよく、あるいはＬ２よりも大きくてもよい。
【0061】
上述したように、外側電極部６３の形状は平面視において円環状であるため、外側電極部６３の内縁によって画定されたガス検出部１２の外縁の形状は、平面視において円形となる。ガス検出部１２の外縁は、平面視において真円となるように図示されているが、真円に対して多少の歪みを伴った形状でもよい。
【0062】
内側電極部６２の形状は、平面視において円形状（円盤状）である。図３では、内側電極部６２は、平面視において真円となるように図示されているが、真円に対して多少の歪みを伴った形状でもよい。内側電極部６２は、外側電極部６３の内縁よりも内側に配置されており、外側電極部６３に対して径方向に離間している。外側電極部６３は、内側電極部６２を取り囲むように配置されている。図５Ｆに示すように、第３ベース部７０の中央部には、ベース孔部７４が形成されている。そのため、図４に示すように、第３ベース部７０の下に配置される内側電極部６２の少なくとも一部は、ベース孔部７４を介して、第３ベース部７０から露出している。ただし、この場合の「露出」とは、絶縁膜によって覆われていないという意味である。内側電極部６２のうちベース孔部７４を介して第３ベース部７０から露出した部分の外縁と、外側電極部６３の内縁との間の距離が、内側電極部６２と外側電極部６３との間の電極幅となる。
【0063】
図４に示すように、内側電極部６２は、ベース孔部７４を介して第３ベース部７０から露出した露出部６２ａと、第３ベース部７０で覆われた非露出部６２ｂとを有する。露出部６２ａは検知体８と接触している一方で、非露出部６２ｂは検知体８とは接触してはいない。非露出部６２ｂは、露出部６２ａよりも径方向の外側（内側電極部６２の外縁部）に位置する。露出部６２ａおよび非露出部６２ｂのいずれも、径方向の外側から、外側電極部６３によって取り囲まれている。なお、内側電極部６２の外縁部は、第３ベース部７０で覆われていなくてもよい。この場合、内側電極部６２は、非露出部６２ｂを具備せず、露出部６２ａのみを有することになる。
【0064】
図３に示すように、内側電極部６２の直径Ｄ１は、外側電極部６３の内縁の直径Ｄ２よりも小さい。ただし、内側電極部６２の直径Ｄ１は、外側電極部６３の内縁の直径Ｄ２よりも大きくてもよい。あるいは、内側電極部６２の直径Ｄ１は、外側電極部６３の外縁の直径Ｄ３よりも大きくてもよい。内側電極部６２の露出部６２ａの直径と外側電極部６３の内縁の直径Ｄ２との大小関係についても同様である。内側電極部６２上に形成されたベース孔部７４の外縁（露出部６２ａの外縁）と、外側電極部６３の内縁との間の径方向に沿った長さは、ベース孔部７４の周方向に沿った任意の位置で一定となっている。
【0065】
内側電極部６２の直径Ｄ１は、内側引出部６４の延在方向に直交する方向の長さＬ３よりも大きい。露出部６２ａの直径についても同様である。露出部６２ａの外縁と外側電極部６３の内縁（内周）との間の径方向に沿った距離（電極間距離）Ｌ４は、内側電極部６２の周方向に沿った任意の位置において一定となっている。例えば、図４に示すように、ガスセンサ１のＸＺ面に平行な断面において、露出部６２ａの外縁の位置Ｐ１ａと外側電極部６３の内縁の位置Ｐ２ａとの間のＸ軸に沿った電極間距離Ｌ４ａと、露出部６２ａの外縁の位置Ｐ１ｂと外側電極部６３の内縁の位置Ｐ２ｂとの間のＸ軸に沿った電極間距離Ｌ４ｂとは、ほぼ等しくなっている。ただし、「ほぼ」とは、±１％の誤差を許容することを意味する。また、図３に示すように、露出部６２ａの外縁と外側電極部６３の内縁との間の径方向に沿った距離Ｌ４は、特に限定されないが、外側電極部６３の内縁と外縁との間の径方向に沿った長さＬ１よりも大きい。
【0066】
平面視において、内側電極部６２と外側電極部６３とは、重複しないように配置されている。特に、平面視において、露出部６２ａと外側電極部６３とは、重複しないように配置されている。また、内側電極部６２の外縁６２ｃによって画定される円と、露出部６２ａの外縁によって画定される円と、外側電極部６３の内縁によって画定される円と、外側電極部６３の外縁によって画定される円とは、同心円状に配置されている。すなわち、内側電極部６２の中心の位置と、露出部６２ａの中心の位置と、外側電極部６３の中心の位置とは、一致している。ただし、内側電極部６２の中心の位置と、露出部６２ａの中心の位置と、外側電極部６３の中心の位置とは、異なっていてもよい。
【0067】
平面視において、内側電極部６２の外縁６２ｃは、外側電極部６３の内縁に対して径方向に対向している。より詳細には、内側電極部６２の外縁６２ｃは、内側電極部６２の全周に沿って、全方位的に、外側電極部６３の内縁に対して径方向に対向している。外側電極部６３の全周に沿って、どの方向から電極部６を見ても、内側電極部６２と外側電極部６３とからなる電極対は同一の形状を有する。
【0068】
本実施形態では、環状の外側電極部６３によって、内側電極部６２（露出部６２ａ）を全方位的に取り囲むことができる。そのため、内側電極部６２（露出部６２ａ）とその周囲の外側電極部６３とによって、全方位的に、検知体８の抵抗変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能である。これにより、ガス検出部１２の検出感度の方向依存性を効果的に低減し、ガスセンサ１の検出精度および応答性を顕著に高めることができる。
【0069】
図５Ｅ～図５Ｇに示すように、内側電極部６２の上には、第３絶縁膜７の第３ベース部７０が形成され、第３ベース部７０の上には、検知体８が形成される。ここで、第３ベース部７０の中央部には、ベース孔部７４が形成されている。そのため、図４に示すように、検知体８は、ベース孔部７４を介して、内側電極部６２（露出部６２ａ）と直接的に接触している。ベース孔部７４の直径は、内側電極部６２の直径Ｄ１とほぼ等しくなっており、内側電極部６２の上面のほぼ全域が、検知体８の下面に接触している。ただし、「ほぼ」とは、±１％の誤差を許容することを意味する。内側電極部６２の外縁部には、ベース孔部７４の周縁部が乗り上がるように積層されており、非露出部６２ｂが形成されている。そのため、非露出部６２ｂにおいて、内側電極部６２の外縁部とベース孔部７４の周縁部とは重複している。ただし、内側電極部６２の外縁部とベース孔部７４の周縁部とは、重複しないように、隣接して配置されていてもよい。
【0070】
図３および図４に示すように、検知体８は、外側電極部６３の内縁よりも内側（すなわち、ガス検出部１２）において露出している。ただし、この場合の「露出」とは、絶縁膜および電極部６によって覆われていないという意味である。上述したように、検知体８の下には、平面視において円形状の内側電極部６２が配置されている。そのため、外側電極部６３の内縁よりも内側において、検知体８の上面は、内側電極部６２によって覆われていない。このように、検知体８の表面（上面）が露出することにより、ガス検出部１２によるガス濃度の検出範囲を広く確保することが可能となる。そのため、ガスセンサ１の検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0071】
ガス検出部１２において、検知体８は、露出部６２ａの上方に位置する内側感応部８０と、露出部６２ａの外縁と外側電極部６３の内縁との間に位置する外側感応部８１とを有する。図４に示すように、内側感応部８０は、露出部６２ａを介して、第２絶縁膜５（第２ベース部５０）の上に配置されている。これに対して、外側感応部８１は、第３絶縁膜７（第３ベース部７０）の上に直接的に配置されている。内側感応部８０の大部分は、外側感応部８１よりも上方に位置する。ただし、内側感応部８０と外側感応部８１との位置関係は、これに限定されない。例えば、第３ベース部７０の厚みが内側電極部６２の厚みよりも大きい場合、外側感応部８１の上面が内側感応部８０の上面の上方に配置される場合がある。
【0072】
図３および図４に示すように、内側感応部８０の形状は、露出部６２ａによって画定され、平面視において円形状である。外側感応部８１の形状は、露出部６２ａと外側電極部６３との間の領域によって画定され、平面視において環状（円環状またはリング状）である。
【0073】
図４に示すように、第３ベース部７０の一部（ベース孔部７４の周縁部）は、第２ベース部５０から内側電極部６２の外縁部に乗り上げている。また、外側感応部８１の一部は、ベース孔部７４の周縁部に乗り上げている。そのため、外側感応部８１には、段差部８２が局所的に形成されている。なお、外側感応部８１に段差部８２が形成されないように、絶縁膜（第３絶縁膜７等）あるいは検知体８の厚みを調整してもよい。
【0074】
外側電極部６３（ただし、内側引出部６４と重複していない部分）の下面の高さ位置は、内側電極部６２の上面の高さ位置と等しくなっている（ほぼ面一となっている）。ただし、外側電極部６３の下面の高さ位置は、内側電極部６２の上面の高さ位置よりも高くてもよく、あるいは低くてもよい。
【0075】
図３および図４に示すように、外側電極部６３の一部は、内側引出部６４と交差している。そのため、外側電極部６３の内側引出部６４との交差部における高さ位置は、外側電極部６３の他の部分の高さ位置に比べて、高くなっている。外側電極部６３と内側引出部６４との交差部において、外側電極部６３と内側引出部６４とは、第３ベース部７０によって絶縁されている。
【0076】
内側引出部６４の一部は、内側電極部６２からＸ軸に沿って一方側に引き出されている。また、外側引出部６５の一部は、外側電極部６３からＸ軸に沿って他方側に引き出されている。すなわち、内側引出部６４の引出方向と外側引出部６５の引出方向とは、Ｘ軸方向に関して反対側である。ただし、これらの引出方向については、適宜変更してもよい。また、内側引出部６４の他の一部と、外側引出部６５の他の一部とは、Ｙ軸に沿って同一方向に引き出されている。ただし、これらの引出方向については、適宜変更してもよい。
【0077】
外側電極部６３の上面または下面の面積Ｓ１は、内側電極部６２（さらには、露出部６２ａ）の上面または下面の面積Ｓ２とは異なっている。本実施形態では、外側電極部６３の面積Ｓ１は、内側電極部６２（さらには、露出部６２ａ）の面積Ｓ２よりも小さい。ただし、外側電極部６３の面積Ｓ１は、内側電極部６２（さらには、露出部６２ａ）の面積Ｓ２と等しくてもよい。あるいは、外側電極部６３の面積Ｓ１は、内側電極部６２（さらには、露出部６２ａ）の面積Ｓ２よりも小さくてもよい。
【0078】
本実施形態では、検知体８の上面側と下面側とに、それぞれ外側電極部６３と内側電極部６２とが分離して配置されているため、内側電極部６２に接続された検知体８の下面において感度効果を得ることができる。
【0079】
次に、ガスセンサ１の製造方法の一例について説明する。まず、図５Ａに示す基材２の基となる基材材料（キャビティ２０が形成されていない基材２）を準備する。次に、公知の成膜法により、基材材料の上面に、順次、図５Ｂ～図５Ｉに示す各膜体をこの順番で形成する。図５Ｂ～図５Ｉに示す各膜体の形状は、例えばリフトオフ法によって形成する。次に、第１絶縁膜３の第１ベース部３０（図５Ｂ）が露出するまで、基材材料の底面にエッチング等を施し、キャビティ２０を形成する。これにより、図５Ａに示すキャビティ２０を有する基材２が形成される。次に、図３および図４に示すように、少なくともガス検出部１２が覆われるように、検知体８および外側電極部６３の上から、図５Ｊに示す触媒９を塗布する。以上のようにして、ガスセンサ１を製造することができる。
【0080】
図３および図４に示すように、本実施形態では、電極部６が、内側電極部６２と、内側電極部６２（特に、露出部６２ａ）を取り囲むように配置された外側電極部６３とを有する。内側電極部６２を外側電極部６３で取り囲むことにより、内側電極部６２とその周囲の外側電極部６３とによって、電極部６の周囲に沿って、いずれの方向からも画一的に、検知体８の物理的特性の変化（本実施形態では、検知体８の抵抗変化）を電気信号として取り出す構造とすることができる。これにより、ガス検出部１２の検出感度の方向依存性を低減することが可能となり、ガス濃度の分布またはガスの流動方向に依ることなく、ガス濃度を高精度で検出することができる。加えて、ガス検出部１２に熱変動（熱分布）が生じるような場合にあっては、その影響を受けにくく、ガス濃度を高精度で検出することができる。したがって、検出精度および応答性に優れたガスセンサ１を実現することができる。
【0081】
また、内側電極部６２（特に、露出部６２ａ）は、平面視において円形状である。円形状の内側電極部６２を外側電極部６３で取り囲むことにより、内側電極部６２とその周囲の外側電極部６３とによって、内側電極部６２の円周方向に沿って、いずれの方向からも画一的に、検知体８の抵抗変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能となる。特に、円形状の内側電極部６２を円環状の外側電極部６３で取り囲むことにより、内側電極部６２とその周囲の外側電極部６３とによって、内側電極部６２の円周方向に沿って、全方位的に、検知体８の抵抗変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能となる。これにより、ガス検出部１２の検出感度の方向依存性をさらに低減し、ガスセンサ１の検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0082】
また、検知体８の少なくとも一部は、内側電極部６２（特に、露出部６２ａ）と外側電極部６３との間に位置する。また、内側電極部６２（特に、露出部６２ａ）は、検知体８の下面に接触しており、外側電極部６３は、検知体８の上面に接触している。そのため、内側電極部６２と外側電極部６３とは、検知体８を挟むように配置される。これにより、内側電極部６２と外側電極部６３とによって、平面方向だけではなく、検知体８の膜厚方向（検知体８の上面と下面との間）における抵抗変化も電気信号として取り出す構造とすることが可能となる。したがって、ガス検出部１２の検出感度の方向依存性をさらに低減し、ガスセンサ１の検出精度および応答性をさらに高めることができる。
【0083】
（第２実施形態）
図６Ａおよび図６Ｂに示す第２実施形態のガスセンサ１Ａは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図６Ａおよび図６Ｂに示す第２実施形態のガスセンサ１Ａは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0084】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ガスセンサ１Ａには触媒９が具備されていない一方で、検知体（ガス感応体）８Ａが半導体（金属酸化物半導体）膜で構成されている。半導体膜を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化コバルト等である。その他の構成は、第１実施形態のガスセンサ１と同様である。
【0085】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、検知体８Ａが半導体膜で構成されているため、特に低濃度領域において、高精度かつ信頼性の高いガスセンサ１Ａを実現することができる。
【0086】
（第３実施形態）
図７Ａおよび図７Ｂに示す第３実施形態のガスセンサ１Ｂは、以下に示す点を除いて、第２実施形態のガスセンサ１Ａと同様の構成を有する。第２実施形態のガスセンサ１Ａと重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図７Ａおよび図７Ｂに示す第３実施形態のガスセンサ１Ｂは、以下に示す点を除いて、第２実施形態のガスセンサ１Ａと同様の構成を有する。第２実施形態のガスセンサ１Ａと重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0087】
図７Ｂに示すように、ガスセンサ１Ｂは、検知体（ガス感応体）８Ｂを有する。検知体８Ｂは、上述した半導体（金属酸化物半導体）材料で構成されている。検知体８Ｂは、少なくとも内側電極部６２、外側電極部６３および第３ベース部７０を覆うように、これらの上に塗布されている。検知体８Ｂの一部は、外側電極部６３の径方向の外側の領域にも及んでおり、外側引出部６５の一部も検知体８Ｂで覆われている。ただし、検知体８Ｂの形成領域は、図７Ａおよび図７Ｂに示す領域に限定されない。
【0088】
上部電極層６１は、第３ベース部７０の上に形成されており、上部電極層６１と第３ベース部７０とは接触している。検知体８Ｂは、上方に向かって突出する凸形状（ドーム形状）を有しているが、検知体８Ｂの形状は、これに限定されない。検知体８Ｂの形状は、平面視において、円形であるが、楕円形、四角形、その他の多角形等でもよい。
【0089】
本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、検知体８Ｂが、塗布された半導体材料により構成されているため、特に低濃度領域において、高精度かつ信頼性の高いガスセンサ１Ｂを実現することができる。
【0090】
（第４実施形態）
図８Ａおよび図８Ｂに示す第４実施形態のガスセンサ１Ｃは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図８Ａおよび図８Ｂに示す第４実施形態のガスセンサ１Ｃは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0091】
図８Ａに示すように、ガスセンサ１Ｃは、電極部６Ｃを有する。電極部６Ｃは、外側電極部６３Ｃを有する。外側電極部６３Ｃの形状は、平面視において周方向の一部が途切れた環状（Ｃ字状）である。外側電極部６３Ｃは、内側電極部６２の外縁（外周）に沿って延在しており、内側電極部６２の一部を取り囲んでいる。外側電極部６３Ｃは、内側電極部６２の外縁に沿って、２７０度以上湾曲（回転）している。ただし、外側電極部６３Ｃは、内側電極部６２の外縁に沿って、少なくとも１８０度以上湾曲（回転）していれば、外側電極部６３Ｃの湾曲（回転）度合は、特に限定されない。
【0092】
外側電極部６３Ｃの曲率半径は、内側電極部６２の曲率半径よりも大きく、外側電極部６３Ｃの中心の位置は、内側電極部６２の中心の位置と一致している。ただし、外側電極部６３Ｃの中心は、内側電極部６２の中心から離間した位置に配置されていてもよい。外側電極部６３Ｃの内縁と外縁との間の径方向に沿った長さＬ１は、外側電極部６３Ｃの周方向に沿った任意の位置で一定となっている。
【0093】
内側電極部６２と外側電極部６３Ｃとは、径方向に沿って離間している。内側電極部６２と外側電極部６３Ｃとの間の径方向に沿った距離Ｌ４は、内側電極部６２の周方向に沿った任意の位置で一定となっている。本実施形態では、Ｌ４＞Ｌ１であるが、第１実施形態と同様に、これらの大小関係については適宜変更してもよい。
【0094】
外側電極部６３Ｃの周方向の一端と他端とは離間しており、外側電極部６３Ｃの周方向の一端と他端との間には隙間Ｇが形成されている。内側引出部６４は、隙間Ｇを通過するように、内側電極部６２からＸ軸に沿って引き出されている。そのため、外側電極部６３Ｃは、内側引出部６４とは交差していない。
【0095】
内側引出部６４と外側電極部６３Ｃの延在方向（周方向）の一端との間のＹ軸に沿った距離Ｌ５ａは、内側電極部６２の外縁と外側電極部６３Ｃの内縁との間の径方向に沿った距離Ｌ４とほぼ等しい。また、内側引出部６４と外側電極部６３Ｃの延在方向（周方向）の他端との間のＹ軸に沿った距離Ｌ５ｂは、内側電極部６２の外縁と外側電極部６３Ｃの内縁との間の径方向に沿った距離Ｌ４とほぼ等しい。ただし、「ほぼ」とは、±１％の誤差を許容することを意味する。
【0096】
図８Ｂに示すように、内側電極部６２および外側電極部６３Ｃのいずれも、第２絶縁膜５の第２ベース部５０の上に形成されている。すなわち、内側電極部６２および外側電極部６３Ｃは、同一面上に位置する。
【0097】
また、内側電極部６２および外側電極部６３Ｃのいずれも、検知体８で覆われており、検知体８の下面に接触している。すなわち、検知体８の上面には、内側電極部６２および外側電極部６３Ｃのいずれも配置されていない。そのため、検知体８は、全体的に露出している。ただし、この場合の「露出」とは、絶縁膜および電極部６Ｃによって覆われていないという意味である。
【0098】
ガス検出部１２Ｃは、内側電極部６２の外縁と外側電極部６３Ｃの内縁との間に形成されており、外側電極部６３Ｃの内縁に沿って延在している。ガス検出部１２Ｃの形状は、外側電極部６３Ｃの形状に対応しており、平面視において周方向の一部が途切れた環状（Ｃ字状）である。ガス検出部１２Ｃは、隙間Ｇに対応する位置には形成されていない。
【0099】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、外側電極部６３Ｃが、平面視において周方向の一部が途切れた環状である。そのため、同一面上（第２ベース部５０上）に、内側電極部６２に接続された内側引出部６４と外側電極部６３Ｃとを交差させることなく配置することが可能となり、電極部６Ｃの製造工程を簡素化することができる。
【0100】
（第５実施形態）
図９Ａおよび図９Ｂに示す第５実施形態のガスセンサ１Ｄは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図９Ａおよび図９Ｂに示す第５実施形態のガスセンサ１Ｄは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のガスセンサ１と同様の構成を有する。第１実施形態のガスセンサ１と重複する部分には、同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0101】
図９Ａに示すように、ガスセンサ１Ｄは、電極部６Ｄを有する。電極部６Ｄは、内側電極部６２Ｄを有する。図９Ａと図３とを対比して明らかなように、内側電極部６２Ｄ（さらには、露出部６２ａ）の面積は、第１実施形態の内側電極部６２の面積よりも大きい。内側電極部６２Ｄの外縁（外周）は、外側電極部６３の外縁（外周）よりも外側に位置する。そのため、外側電極部６３は、内側電極部６２Ｄの内側に位置しており、内側電極部６２Ｄの一部（露出部６２ａの外縁部）と、外側電極部６３の少なくとも一部とは、平面視において重複している。
【0102】
図９Ｂに示すように、検知体８の一部は、外側電極部６３と露出部６２ａとの間に位置し、外側電極部６３と露出部６２ａとでＺ軸方向（検知体８の膜厚方向）に挟まれている。ガス検出部１２Ｄは、外側電極部６３と、露出部６２ａの外縁部と、これらによって挟まれた検知体８とによって形成されている。すなわち、ガス検出部１２Ｄは、Ｚ軸方向において外側電極部６３と露出部６２ａの外縁部との間に位置し、平面視において外側電極部６３と露出部６２ａとが重複している部分に位置する。
【0103】
本実施形態では、内側電極部６２Ｄ（特に、露出部６２ａ）と外側電極部６３とによって、検知体８の膜厚方向（検知体８の上面と下面との間）における抵抗変化を電気信号として取り出す構造とすることが可能である。したがって、ガス検出部１２Ｄの検出感度の方向依存性を低減し、ガスセンサ１Ｄの検出精度および応答性を高めることができる。
【0104】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。例えば、上記第１実施形態では、図３に示すように、内側電極部６２は、平面視において円形であったが、楕円形、四角形、その他の多角形等でもよい。上記第２実施形態～第５実施形態についても同様である。
【0105】
上記第１実施形態では、図３に示すように、外側電極部６３は、いずれの方向からも外側電極部６３と内側電極部６２との間の電極幅が等距離となるように、平面視において円環状であることが望ましいが、楕円環状、四角環状、その他の多角環状でもよい。上記第２実施形態、第３実施形態および第５実施形態についても同様である。
【0106】
上記第１実施形態において、図３に示すように、外側電極部６３は、その周方向に沿って連続的に延在していたが、断続的に延在していてもよい。すなわち、外側電極部６３の周方向の一部が、１か所において、断絶していてもよい。また、外側電極部６３は、その周方向に沿って、幅（外側電極部６３の内縁と外縁との間の径方向に沿った幅）の変動を伴うような形状でもよい。また、外側電極部６３の外縁および／または内縁は、うねりを伴うような形状でもよい。上記第２実施形態～第５実施形態についても同様である。
【0107】
上記第４実施形態において、内側電極部６２および外側電極部６３Ｃは、いずれも検知体８の下に配置されていた。しかしながら、第１実施形態と同様に、外側電極部６３Ｃについては、検知体８の上に配置されていてもよい。
【0108】
上記第４実施形態で示した技術（外側電極部６３Ｃを平面視において周方向の一部が途切れた環状とする技術）を、上記第２実施形態および第３実施形態に適用してもよい。また、上記第５実施形態で示した技術（内側電極部６２Ｄと外側電極部６３とを平面視において重複させる技術）を、上記第２実施形態に適用してもよい。
【0109】
上記第１実施形態では、検知体８は、サーミスタ膜あるいは半導体材料で構成されていたが、Ｐｔ線等で構成されてもよい。上記第２実施形態～第５実施形態についても同様である。
【実施例0110】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【0111】
実施例
以下の材料を用いて、図１および図２に示すガスセンサ１の試料を作製した。なお、触媒９の平面視における直径を１５０μｍとし、厚さを２０μｍとした。
基材２：Ｓｉ
第１絶縁膜３、第２絶縁膜５および第３絶縁膜７：ＳｉＯ2
ヒータ部４：Ｐｔ
電極部６（内側電極部６２および外側電極部６３）：Ｐｔ
検知体８：Ｃｏ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｏｘ（サーミスタ膜）
触媒９：Ａl2Ｏ3およびＰｔ（Ａl2Ｏ3にＰｔが担持された材料）
端子１０ａ～１０ｄ：Ｐｔ
以下の材料を用いて、図１および図２に示すガスセンサ１の試料を作製した。なお、触媒９の平面視における直径を１５０μｍとし、厚さを２０μｍとした。
基材２：Ｓｉ
第１絶縁膜３、第２絶縁膜５および第３絶縁膜７：ＳｉＯ2
ヒータ部４：Ｐｔ
電極部６（内側電極部６２および外側電極部６３）：Ｐｔ
検知体８：Ｃｏ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｏｘ（サーミスタ膜）
触媒９：Ａl2Ｏ3およびＰｔ（Ａl2Ｏ3にＰｔが担持された材料）
端子１０ａ～１０ｄ：Ｐｔ
【0112】
上記試料について、ＣＯガスの検出における応答波形を取得した。結果を図１０に示す。図１０には、応答波形とともに、ガスセンサ１に供給したＣＯガスの濃度変化を示している。ガス検出部１２の温度が３００℃の下、ＣＯガスの濃度を、３００秒毎に、１００ｐｐｍ、３００ｐｐｍ、５００ｐｐｍへと変化させる処理を３回行った。
【0113】
１回目の処理では、経過時間が１２００秒においてＣＯガスの濃度を０ｐｐｍから１００ｐｐｍに変化させ、経過時間が１５００秒においてＣＯガスの濃度を１００ｐｐｍから３００ｐｐｍに変化させ、経過時間が１８００秒においてＣＯガスの濃度を３００ｐｐｍから５００ｐｐｍに変化させた。２回目の処理では、経過時間が２４００秒においてＣＯガスの濃度を０ｐｐｍから１００ｐｐｍに変化させ、経過時間が２７００秒においてＣＯガスの濃度を１００ｐｐｍから３００ｐｐｍに変化させ、経過時間が３０００秒においてＣＯガスの濃度を３００ｐｐｍから５００ｐｐｍに変化させた。３回目の処理では、経過時間が３６００秒においてＣＯガスの濃度を０ｐｐｍから１００ｐｐｍに変化させ、経過時間が３９００秒においてＣＯガスの濃度を１００ｐｐｍから３００ｐｐｍに変化させ、経過時間が４２００秒においてＣＯガスの濃度を３００ｐｐｍから５００ｐｐｍに変化させた。
【0114】
比較例
実施例と同様の材料を用いて、比較例の試料を作製した。比較例の試料では、例えば特許６９１７８４３号の図５に示されるように、平面視において長方形である一対の電極部を作製した。そして、一対の電極部の各々の短辺に平行な方向に沿って、一対の電極部を対向するように配置した。上記試料について、実施例と同様に、ＣＯガスの検出における応答波形を取得した。結果を図１１に示す。
実施例と同様の材料を用いて、比較例の試料を作製した。比較例の試料では、例えば特許６９１７８４３号の図５に示されるように、平面視において長方形である一対の電極部を作製した。そして、一対の電極部の各々の短辺に平行な方向に沿って、一対の電極部を対向するように配置した。上記試料について、実施例と同様に、ＣＯガスの検出における応答波形を取得した。結果を図１１に示す。
【0115】
図１０と図１１とを対比して明らかなように、実施例では、比較例に比べて、図１０および図１１中の破線で示されるベースラインの変動が低減されることが確認された。また、実施例では、比較例に比べて、検出値が安定するまでの時間が短く、飽和応答性が安定することが確認された。また、実施例では、比較例に比べて、低濃度（例えば、１００ｐｐｍ）における波形が安定することが確認された。また、これらの傾向は、３回の測定のいずれにおいても確認され、ばらつきが少なく、応答波形の再現性が高いことが確認された。
【0116】
実施例では、ガス検出部１２の検出感度の方向依存性を低減し、ガス濃度の分布またはガスの流動方向に依ることなく、ガス濃度を高精度で検出することができる。加えて、ガス検出部１２が熱変動（熱分布）の影響を受けにくくなり、ガス濃度を高精度で検出することができる。実施例においては、以上の効果が得られることが、図１０の結果から明らかになった。
【符号の説明】
【0117】
１，１Ａ～１Ｄ…ガスセンサ
２…基材
２０…キャビティ
２１…頂面
２２…底面
２３…開口部
３…第１絶縁膜
３０…第１ベース部
３１…第１周縁部
３２ａ～３２ｄ…第１梁部
４…ヒータ部
４０…発熱部
４１ａ，４１ｂ…ヒータ引出部
４２ａ，４２ｂ…ヒータ端子部
５…第２絶縁膜
５０…第２ベース部
５１…第２周縁部
５２ａ～５２ｄ…第２梁部
５３ａ，５３ｂ…第２孔部
６，６Ｃ，６Ｄ…電極部
６０…下部電極層
６２，６２Ｄ…内側電極部
６２ａ…露出部
６２ｂ…非露出部
６４…内側引出部
６６…内側端子部
６８ａ，６８ｂ…下部導電路
６１…上部電極層
６３，６３Ｃ…外側電極部
６５…外側引出部
６７…外側端子部
６９ａ～６９ｃ…上部導電路
７…第３絶縁膜
７０…第３ベース部
７１…第３周縁部
７２ａ～７２ｄ…第３梁部
７３ａ～７３ｃ…第３孔部
７４…ベース孔部
８，８Ａ，８Ｂ…検知体
８０…内側感応部
８１…外側感応部
８２…段差部
９…触媒
１０ａ～１０ｄ…端子
１２，１２Ｃ，１２Ｄ…ガス検出部
２…基材
２０…キャビティ
２１…頂面
２２…底面
２３…開口部
３…第１絶縁膜
３０…第１ベース部
３１…第１周縁部
３２ａ～３２ｄ…第１梁部
４…ヒータ部
４０…発熱部
４１ａ，４１ｂ…ヒータ引出部
４２ａ，４２ｂ…ヒータ端子部
５…第２絶縁膜
５０…第２ベース部
５１…第２周縁部
５２ａ～５２ｄ…第２梁部
５３ａ，５３ｂ…第２孔部
６，６Ｃ，６Ｄ…電極部
６０…下部電極層
６２，６２Ｄ…内側電極部
６２ａ…露出部
６２ｂ…非露出部
６４…内側引出部
６６…内側端子部
６８ａ，６８ｂ…下部導電路
６１…上部電極層
６３，６３Ｃ…外側電極部
６５…外側引出部
６７…外側端子部
６９ａ～６９ｃ…上部導電路
７…第３絶縁膜
７０…第３ベース部
７１…第３周縁部
７２ａ～７２ｄ…第３梁部
７３ａ～７３ｃ…第３孔部
７４…ベース孔部
８，８Ａ，８Ｂ…検知体
８０…内側感応部
８１…外側感応部
８２…段差部
９…触媒
１０ａ～１０ｄ…端子
１２，１２Ｃ，１２Ｄ…ガス検出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】