特開 2024-150267 ガスセンサ

(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】P2024150267

(43)【公開日】2024-10-23

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20241016BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G01N27/12 B

G01N27/04 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023063602

(22)【出願日】2023-04-10

(71)【出願人】

【識別番号】518212241

【氏名又は名称】公立大学法人公立諏訪東京理科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100127661

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 一彦

(72)【発明者】

【氏名】橋元 伸晃

【テーマコード（参考）】

2G046

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G046AA01

2G046BA01

2G046BA09

2G046BB02

2G046BB04

2G046BC03

2G046BE01

2G046BF05

2G046BH02

2G046FB02

2G046FE11

2G046FE35

2G046FE39

2G060AA01

2G060AE19

2G060AF07

2G060BA01

2G060BD08

2G060HB06

2G060JA01

2G060KA01

(57)【要約】

【課題】従来のガスセンサに比べてスペース効率が高く、且つ、断熱性も高いガスセンサを提供する。
【解決手段】
ガスセンサ１は、略平板状をなすベース基板２００と、略平板状をなしており第１面１００ａに感ガス材料１３０が実装されると共に第２面１００ｂにヒーター１２０が実装されたセンサ基板１００と、を備える。ベース基板２００及びセンサ基板１００は、センサ基板１００の第２面１００ｂがベース基板２００の表側の面２００ａに対向するようにして互いに配置されており、ベース基板２００の表側には、センサ基板１００を支持するセンサ基板支持部２５０が設けられており、センサ基板支持部２５０は、断熱性の部材でなり、且つ、センサ基板１００とオーバーラップする領域ＲＧ１のうち一部の領域ＲＧ２においてセンサ基板１００と接触している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒーターに電力を供給して熱を発生させ、該熱に基づいて感ガス材料を加熱することで当該感ガス材料の感度を高めて所定のガスをセンシングするガスセンサであって、
略平板状をなすベース基板と、
略平板状をなしており、第１面に前記感ガス材料が実装されると共に、前記第１面とは反対側の第２面に前記ヒーターが実装されたセンサ基板と、
を備え、
前記ベース基板及び前記センサ基板は、前記センサ基板の前記第２面が前記ベース基板の表側の面に対向するようにして互いに配置されており、
前記ベース基板の前記表側には、前記センサ基板を支持するセンサ基板支持部が設けられており、
前記センサ基板支持部は、断熱性の部材でなり、且つ、前記ベース基板を平面視したときに前記センサ基板とオーバーラップする領域のうち一部の領域において前記センサ基板と接触している、
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載のガスセンサにおいて、
前記センサ基板支持部の前記センサ基板との接触部は少なくとも３箇所以上に点在していることを特徴とするガスセンサ。

【請求項3】

請求項２に記載のガスセンサにおいて、
前記センサ基板支持部は、前記ベース基板の前記表側に突出した突起部で構成されていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項4】

請求項３に記載のガスセンサにおいて、
前記突起部の内部が中空となっていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項5】

請求項２に記載のガスセンサにおいて、
前記センサ基板支持部は、前記ベース基板を構成する部材とは別体の球体でなることを特徴とするガスセンサ。

【請求項6】

請求項５に記載のガスセンサにおいて、
前記球体は内部が中空となっていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項7】

請求項１に記載のガスセンサにおいて、
前記センサ基板支持部は、前記ベース基板の前記表側に突出してなり、平面視したときに略線状をなす凸条部で構成されていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項8】

請求項７に記載のガスセンサにおいて、
前記凸条部の内部が中空となっていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項9】

請求項１～８に記載のガスセンサにおいて、
前記ベース基板はガラス基板でなることを特徴とするガスセンサ。

【請求項10】

請求項９に記載のガスセンサにおいて、
前記ベース基板は、当該ガラス基板に貫通穴が形成された「ＴＧＶ基板（Through Glass Via基板)」であることを特徴とするガスセンサ。

【請求項11】

請求項１０に記載のガスセンサにおいて、
前記ベース基板の裏側の面に配線パターンが配置されていることを特徴とするガスセンサ。

【請求項12】

請求項１～１１に記載のガスセンサにおいて、
前記センサ基板の前記第１面には、平面視したときに、前記センサ基板支持部の直上の位置にワイヤーボンディングのためのパッドが配置されていることを特徴とするガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体の感ガス材料を用いたガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１にもあるように、従来より薄膜型センサ素子を用いたガスセンサが知られている。図１３は非特許文献１に記載されたガスセンサ９００を説明するために示す図である。図１３（ａ）はガスセンサ９００の斜視図である。図１３（ｂ）は基板９１０の第１面９１０ａの様子を示す斜視図であり、図１３（ｃ）は基板９１０の第２面９１０ｂの様子を示す斜視図である。

【0003】

図１３に示すように、非特許文献１に記載されたガスセンサ（従来のガスセンサ９００）は、第１面９１０ａに感ガス材料９３０が実装され、反対側の面である第２面９１０ｂに抵抗器でなるヒーター９２０が実装された基板９１０を具備している。この基板９１０は複数のピン端子９６０_{－１，２，３}の間にワイヤー９５２_{－１，２，３，４}で吊られて空中に浮いた状態になっている（吊り構造９９０）。感ガス材料９３０及びヒーター９２０はそれぞれ基板９１０に設けられた配線パターンを通じてランド９４０_{－１，２，３，４}に電気的に接続され、更に、ランド９４０_{－１，２，３，４}からワイヤー９５２_{－１，２，３，４}を介してピン端子９６０_{－１，２，３}へと電気的に接続されている。

【0004】

これら基板９１０、ワイヤー９５２_{－１，２，３}及びピン端子９６０_{－１，２，３，４}の上端側はベース９８０及びキャップ９７０で囲まれたガスセンサの内部空間９５０に収容されている。キャップ９７０にはメッシュ９７３が張られた開口が設けられており、かかる開口より内部空間９５０へガスを導入するようになっている。

【0005】

非特許文献２にも記載されているように、金属酸化物半導体でなる感ガス材料は、ある程度の高温（例えば２００～４５０℃程度）の下で作動させることにより、比較的高いガス検知感度（応答性）が得られることが知られている。このため、従来のガスセンサ９００では、ヒーター９２０に電力を供給して熱を発生させ、セラミックでなる基板９１０を介して感ガス材料９３０に熱を供給し、感ガス材料９３０が高温になるようにしている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】NISSHAエフアイエス株式会社ホームページ製品カタログ、”FISガスセンサーSP3S-AQ2-01”、［online］、［2023年1月6日検索］、インターネット（URL:https://www.fisinc.co.jp/common/pdf/SP3SAQ201J.pdf）

【0007】

【非特許文献2】清水康博、”センサ関連分野での応用（１）半導体ガスセンサ”、［online］、科学技術情報発信・流通総合システム（J-STAGE）オンラインプラットフォーム、［2023年3月17日検索］、インターネット(https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/76/10/76_10_783/_pdf)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

感ガス材料９３０のガス検知感度を維持するためには、感ガス材料９３０及び該感ガス材料９３０を実装している基板９１０の高温状態を維持することが重要である。もし仮にガスセンサ９００の構造が断熱を考慮しない構造だったとすると、基板９１０がヒーター９２０から熱を貰っても、貰った熱の多くが他の部材に移ってしまい熱のロスが大きなものとなる。この場合、感ガス材料９３０の高温状態を維持するためには、ヒーター９２０に大電流を流し続けなければならず大きな電力が必要となる。

【0009】

こうしたことから、従来のガスセンサ９００では上記吊り構造９９０を採用することで、感ガス材料９３０及び基板９１０が接触する対象物を、ガスセンサの内部空間９５０に充填されている気体のみとし（但しワイヤー９５２_{－１，２，３，４}は除く）、ベース９８０，キャップ９７０等の部材には熱が移らないよう断熱性が確保されている。

【0010】

しかしながら、上記した吊り構造９９０は、基板９１０がガスセンサの内部空間９５０で縦置きされるものであるため、大きな容積が必要でスペース効率が悪く、市場からは、スペース効率が高く、且つ、感ガス材料が載った基板と他の部材との断熱性も確保できるガスセンサが期待されている。

【0011】

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、従来のガスセンサに比べてスペース効率が高く、且つ、断熱性も高いガスセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様によれば、ヒーターに電力を供給して熱を発生させ、該熱に基づいて感ガス材料を加熱することで当該感ガス材料の感度を高めて所定のガスをセンシングするガスセンサが提供される。
ガスセンサは、略平板状をなすベース基板と、略平板状をなしており、第１面に感ガス材料が実装されると共に、第１面とは反対側の第２面にヒーターが実装されたセンサ基板と、を備える。ベース基板及びセンサ基板は、センサ基板の第２面がベース基板の表側の面に対向するようにして互いに配置されている。ベース基板の表側には、センサ基板を支持するセンサ基板支持部が設けられている。このセンサ基板支持部は、断熱性の部材でなり、且つ、ベース基板を平面視したときにセンサ基板とオーバーラップする領域のうち一部の領域においてセンサ基板と接触している。

【0013】

本発明のガスセンサによれば、従来のガスセンサに比べてスペース効率が高く、且つ、断熱性も高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１に係るガスセンサ１を説明するために示す図である。

【図2】実施形態１に係るガスセンサ１を説明するために示す図である。

【図3】実施形態１のセンサ基板支持部２５０を説明するために示す図である。

【図4】ガスセンサ１の製造方法を説明するために示す断面図である。

【図5】ガスセンサ１の製造方法を説明するために示す断面図である。

【図6】実施形態２に係るガスセンサ（符号なし）を説明するために示す図である。

【図7】実施形態３に係るガスセンサ（符号なし）の第１態様を説明するために示す図である。

【図8】実施形態３に係るガスセンサ（符号なし）の第２態様を説明するために示す図である。

【図9】実施形態４に係るガスセンサ（符号なし）を説明するために示す要部拡大断面図である。

【図10】実施形態５に係るガスセンサ５を説明するために示す図である。

【図11】変形例に係るガスセンサ（符号なし）のベース基板２０５，２０６，２０７の要部のみをそれぞれ示した要部斜視図である。

【図12】別の変形例に係るガスセンサ（符号なし）を説明するために示す図である。

【図13】非特許文献１に記載されたガスセンサ９００（従来のガスセンサ９００）を説明するために示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のガスセンサについて図を参照しながら説明する。各図に共通する構成・構造については、先の図の符号の表示を援用できるため、後の図において符号の表示を省略することがある。本明細書において、各図に共通する符号については、当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できるため、他の図における説明を省略する。

【0016】

［実施形態１］
１．実施形態１に係るガスセンサ１の構成
図１は実施形態１に係るガスセンサ１を説明するために示す図である。図１（ａ）はガスセンサ１全体を表す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ’断面図である。 図２は、実施形態１に係るガスセンサ１を説明するために示す図である。図２（ａ）はスティフナー３００を取り外したときのガスセンサ１の平面図である。図における破線はベース基板２００の裏面に設けられたパッド２２６_－１～２２６_－４及び各パッドに通じる貫通ビア２４０の位置を表している。図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ－Ｂ’断面図である。図２（ｂ）においてヒーター１２０，感ガス材料１３０の表示は省略している（以下の図３，図５～図１０，図１２においても同様）。

【0017】

（１）ガスセンサ１の概要
実施形態１に係るガスセンサ１は、ヒーター１２０に電力を供給して熱を発生させ、該熱に基づいて感ガス材料１３０を加熱することで当該感ガス材料１３０の感度を高めて所定のガスをセンシングするセンサである。

【0018】

図１に示すように、ガスセンサ１は、大きく分けて少なくともベース基板２００と、ヒーター１２０及び感ガス材料１３０が付属するセンサ基板１００と、の２つの単位で構成されている。実施形態１の例では、これらに加え、ベース基板２００及びセンサ基板１００をカバーするスティフナー３００も構成要素の１つとなっている。

【0019】

（２）センサ基板１００、感ガス材料１３０及びヒーター１２０
センサ基板１００は、ベース基板２００とは別個の基板であり、略平板状をなしており、その第１面１００ａに感ガス材料１３０が実装されると共に、第１面１００ａとは反対側の第２面１００ｂにヒーター１２０が実装されている。

【0020】

センサ基板１００は、ヒーター１２０及び感ガス材料１３０を実装するための基礎部材であると共に、ヒーター１２０が発した熱を感ガス材料１３０に伝達する伝熱媒体としての機能、及び、該熱を蓄える蓄熱体としての機能をも有する。センサ基板１００は、例えば酸化アルミニウムでなるいわゆるアルミナ基板で構成することができる。アルミナ基板は、電気的絶縁性を確保できる一方で熱伝導性も高く且つ耐熱性にも優れているので、熱源たるヒーター１２０を抱えるセンサ基板１００として好適に用いることができる。

【0021】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、センサ基板１００の第１面１００ａの四隅にはワイヤーボンディング用のパッド１４０_{－１，２，３，４}が設けられている。感ガス材料１３０は、配線パターン（符号なし）を介してパッド１４０_－１，２に接続されている。ヒーター１２０は、配線パターン（符号なし）を介してパッド１４０_－３，４に接続されている。符号１１０はセンサ基板本体を示す。

【0022】

感ガス材料１３０は所定のガスを受容しセンシングする材料である。例えば酸化ルテニウムや酸化スズなどの金属酸化物半導体を感ガス材料１３０として好適に用いることができる。特性等の詳細については、例えば非特許文献１に記載された内容を援用することができる。

【0023】

ヒーター１２０は、外部からの電力供給により発熱するよう構成された熱源である。ヒーター１２０は例えば抵抗器で構成することができる。

【0024】

（３）ベース基板２００
ベース基板２００は、ガスセンサ１全体を構成する構造体の基礎となる基板であり、表側の面２００ａ及び裏側の面２００ｂを有する略平板状をなしている。表側の面２００ａはセンサ基板１００が実装可能になっており、裏側の面２００ｂには、ユーザーのプリント基板等に当該ガスセンサ１を実装する際の接続端子（ここではランド２３６_{－１，２，３，４}）が配置されている。ここでの「表側」は、センサ基板１００が配置される側又は外界への開口がある側と言い換えることもできる。

【0025】

ベース基板２００はガラス基板で構成されることが好ましい。ガラスを主材料とするガラス基板は、熱伝導率が約１［W/(m・K)］と、ポリアミドやポリイミド等の基板構成材料の候補群の各熱伝導率よりは比較的低く、換言すると比較的断熱性があり、仮に一部で接触したとしても熱が伝わりづらい（他からあまり熱を奪わない）からである。
また、後述するように実施形態１のガスセンサ１では一部とはいえ高温に維持されたセンサ基板１００と接触することから、ベース基板２００の耐熱性が要求される。ベース基板２００をガラス基板で構成することでベース基板２００の耐熱性も確保できる。

【0026】

ベース基板２００の表側の面２００ａには、センサ基板支持部２５０が設けられている（詳細は後述）。また、ベース基板の表側の面２００ａには、金パターンによるパッド２２６_{－１，２，３，４}、該パッド２２６_{－１，２，３，４}から引き出されて貫通ビア２４０まで接続する配線パターン（符号なし）、及び、ベース基板２００の中央部を取り囲むように外周縁付近を一周するスティフナー載置部（符号なし）がそれぞれ設けられている。なお、上記した金パターンの下層には銅パターンが形成されていてもよい（裏側の面２００ｂにおいても同様）。

【0027】

図２（ｂ）に示すように、ガラス素材でなるベース基板本体２１０には貫通穴２１２が設けられている。つまり、ベース基板２００は、ガラス基板に貫通穴２１２が形成された「ＴＧＶ基板（Through Glass Via Board。微細貫通穴ガラス基板）」として構成されている。

【0028】

貫通穴２１２の内部には導電部材（ここでは銅）が埋め込まれて貫通ビア２４０が形成されており、かかる貫通ビア２４０を通じて表側の面２００ａの配線パターン２２０と裏側の面２００ｂの配線パターン２３０とが接続可能になっている。このため、裏側の面２００ｂにおいても配線パターン２３０が配置可能となっている。具体的には、ベース基板２００の裏側の面２００ｂにおいて金パターンによるランド２３６_{－１，２，３，４}が配設されており、ガスセンサ１を表面実装部品（SMD:Surface Mount Device）として扱うことができるようになっている。

【0029】

（４）センサ基板１００とベース基板２００との関係
センサ基板１００の主面（第１面１００ａ／第２面１００ｂ）は、ベース基板２００の主面（表側の面２００ａ／裏側の面２００ｂ）に対して略平行に配置され、センサ基板１００がいわば「横置き」又は「平置き」されている。具体的には、ベース基板２００及びセンサ基板１００は、センサ基板１００の第２面１００ｂがベース基板２００の表側の面２００ａに対向するようにして互いに配置されている。

【0030】

また、センサ基板１００の各パッド１４０_{－１，２，３，４}と、ベース基板２００の各パッド２２６_{－１，２，３，４}とは、ワイヤー５２を用いたワイヤボンディングが施されてそれぞれが接続されている。

【0031】

また、ベース基板２００の熱伝導率はセンサ基板１００の熱伝導率よりも低いことが好ましい。

【0032】

（５）センサ基板支持部２５０
図３は、実施形態１のセンサ基板支持部２５０を説明するために示す図である。図３（ａ）は図２（ｂ）の破線Ｃで囲まれた領域を拡大した要部拡大断面図である。なお、ワイヤー５２の表示は省略している（以下、図６～図９，図１２においても同様）。図３（ｂ）はセンサ基板１００とベース基板２００との接触部２５０ａのみを示した略平面図である。

【0033】

図３（ａ）に示すように、ベース基板２００の表側にはセンサ基板支持部２５０が設けられている。センサ基板支持部２５０は、センサ基板を支持する部分である。実施形態１の例では、センサ基板支持部２５０は、ベース基板本体２１０と一体で形成され、且つ、ベース基板２００の表側に突出した突起部２６２で構成されている。ベース基板本体２１０は断熱性を有するガラス素材でなるため、突起部２６２により形成されたセンサ基板支持部２５０についても断熱性の部材でなる。
突起部２６２は、柱体、錐体又は錐台で構成されていることが好ましい。図の例では四角柱による柱体で構成されている。

【0034】

なお、センサ基板支持部２５０の先端（突起部２６２の先端）に銅パターン及び金パターンの層を設け、且つ、センサ基板１００の第２面１００ｂにスズ層を設けてもよい。これらを互いに熱圧着させることで合金が形成され、センサ基板支持部２５０及びセンサ基板１００の結合を強固にできる。

【0035】

図３（ｂ）に示すように、センサ基板支持部２５０は、ベース基板２００を平面視したときにセンサ基板１００とオーバーラップする領域ＲＧ１のうち一部の領域ＲＧ２ａ，ＲＧ２ｂＲＧ２ｃ，ＲＧ２ｄにおいてセンサ基板１００と接触するように構成されている。

【0036】

ベース基板２００を平面視したときに、センサ基板支持部２５０のセンサ基板１００との接触部（センサ基板支持部２５０がセンサ基板１００と接触する部分）は少なくとも３箇所以上に点在している。実施形態１の例では、接触部２５０ａ_－１，２５０ａ_－２，２５０ａ_－３，２５０ａ_－４は、センサ基板１００の四隅に対応した位置の４箇所に点在している。

【0037】

別言すると、ベース基板２００は、３箇所以上の点による接触部でセンサ基板１００を支えている。なお、ここでの「点」というのは、後述する実施形態２のセンサ基板支持部２５１との比較の上での「点」であり、ある程度の面積を有することが許される。
センサ基板１００は、センサ基板１００の投影面積の全てにおいてベース基板２００と接続（接触）しているのではなく、投影面積の一部（領域ＲＧ２ａ～ＲＧ２ｄ）においてベース基板２００と接続（接触）している。

【0038】

センサ基板１００とベース基板２００との間にはセンサ基板１００の中央付近の下方に中空部５０（空洞）が形成されており、ガスセンサ１は中空断熱構造を具備している。
ここで、熱伝導率を比較すると、空気が約0.025［W/(m・K)］、ガラスが約１［W/(m・K)］となっている。このため、平面視したときに、センサ基板１００とベース基板２００との間に存在する物の大部分は中空部５０における空気のみということになり、感ガス材料１３０が載ったセンサ基板１００とベース基板２００との間の断熱性を極めて高く保つことができるようになっている。

【0039】

なお、センサ基板１００の第１面１００ａに形成されているワイヤーボンディングのためのパッド１４０_{－１，２，３，４}は、平面視したときに、センサ基板支持部２５０（突起部２６２）の直上の位置に配置されている。このような構成とすることにより、ワイヤーボンディングの際の押圧力を下方でセンサ基板支持部２５０を受けることが可能となり、センサ基板１００のねじれ等による応力を低減し、変形が抑制されて、更に信頼性の高いガスセンサとすることができる。

【0040】

（６）スティフナー３００
スティフナー３００は、ガスセンサ１全体の強度を高めると共に、センサ基板１００を保護するためセンサ基板１００等の要部をカバーする。スティフナー３００の周囲には脚部３２０が形成され、中央には凹状のセンサ基板囲い部３１０が形成されている。脚部３２０は、ベース基板２００の表側の面の金パターン《具体的にはスティフナー載置部（符号なし）》に対して熱圧着等の方法によって接合されて固定されている。センサ基板囲い部３１０の中央付近には開口部３１２が設けられており、開口部３１２にはメッシュ３３０が張られている。ガスセンサ１はこの開口部３１２から所定のガスを取込み、内部のセンサ基板１００に実装されている感ガス材料１３０でセンシングする。

【0041】

２．実施形態１に係るガスセンサ１の製造方法
図４及び図５は、ガスセンサ１の製造方法を説明するために示す断面図である。ガスセンサ１は適宜の方法で製造することができる。

【0042】

例えば、図４及び図５に示す方法でガスセンサ１を製造することができる。
まず始めに、ガラス基板ＧＬを準備する《図４（ａ）参照》。
次いで、レジストによる所定のエッチングパターンのマスクを施した上で、フッ酸等によりセンサ基板支持部２５０’（突起部２６２’）以外の部分をエッチングして、センサ基板支持部２５０’（突起部２６２’）を形成する。併せてガラス基板ＧＬに対しレーザー等によって貫通穴２１２を開ける《図４（ｂ）参照》。
次いで、レジスト５０２により所定のメッキパターンのマスクを施す。ここでは突起部２６２’の頂面、貫通穴２１２及びその周辺、スティフナー配置部等にメッキ可能なマスクパターンを施す《図４（ｃ）参照》。
次いで、銅メッキを施し所定の部分に銅材料５０４を配設する《図４（ｄ）参照》。
次いで、銅材料５０４による銅パターンの上層に金メッキ５０６’を施す《図５（ａ）参照》。
これにより、最表層に金パターン２２４等を有する表側の配線パターン２２０、センサ基板支持部２５０の接触部２５０ａと、裏側の配線パターン２３０等を備えたベース基板２００が得られる《図５（ｂ）参照》。
次いで、センサ基板１００をセンサ基板支持部２５０たる突起部２６２に載置し熱圧着して、センサ基板１００をベース基板２００に実装する。その後、センサ基板１００のパッド１４０とベース基板のパッド２２６との間をワイヤー５２でワイヤーボンディングして接続する《図５（ｃ）参照》。
次いで、スティフナー３００の脚部３２０と、ベース基板２００のスティフナー載置部（符号なし）とをアライメントして熱圧着を施し、スティフナー３００をベース基板２００に固定する《図５（ｄ）参照》。

【0043】

以上の工程を実施することにより、ガスセンサ１を得ることができる。

【0044】

３．実施形態１に係るガスセンサ１の効果
（１）実施形態１に係るガスセンサ１において、ベース基板２００及びセンサ基板１００は、センサ基板１００の第２面１００ｂがベース基板２００の表側の面２００ａに対向するようにして互いに配置されている。換言すると、センサ基板１００はベース基板２００に対して「横置き」又は「平置き」されている。これによりガスセンサ全体として高さ寸法が抑えられ、従来のガスセンサ９００に比べて体積が小さいものとなる。したがって、実施形態１に係るガスセンサ１は、従来のガスセンサに比べてスペース効率が高いものとなる。

【0045】

（２）実施形態１に係るガスセンサ１において、ベース基板２００の表側には、センサ基板１００を支持するセンサ基板支持部２５０が設けられている。このセンサ基板支持部２５０は断熱性の部材でなっている。このように、センサ基板支持部２５０に、ガラス基板等の断熱性の部材を導入することにより、センサ基板１００からの熱が移りづらい構造とすることができる。

【0046】

（３）センサ基板支持部２５０は、ベース基板２００を平面視したときにセンサ基板１００とオーバーラップする領域ＲＧ１のうち一部の領域ＲＧ２ａ～ＲＧ２ｄにおいてセンサ基板１００と接触するよう構成されている。このような構成となっているため、センサ基板１００から熱が移る部分の面積を極力小さくすることができ、センサ基板１００とベース基板２００との間の断熱性を極めて高く保つことができる。センサ基板１００が「平置き」された構造であったとしても、センサ基板１００からの熱の移動が少ない（熱が奪われづらい）ものとなり、断熱性の高いガスセンサとすることができる。逆に言うと、断熱性を確保しながら平置きをすることができるため、高さ方向の寸法が抑えられ、スペース効率を高めることができる。

【0047】

以上のことから、実施形態１によれば、従来のガスセンサ９００に比べてスペース効率が高く、且つ、断熱性も高いガスセンサ１を提供することができる。

【0048】

（４）また、センサ基板１００とベース基板２００との間の断熱性が高いため、ヒーター１２０からの熱がセンサ基板１００以外の部材（例えばベース基板本体２１０、ベース基板上の配線パターン２２０，２３０など）に逃げていくことを抑制できる。したがって、センサ基板１００（ひいては感ガス材料１３０）の高温状態を保ちやすく、少ない電力でも高温を維持することができ、全体として省電力なガスセンサとなる。

【0049】

（５）実施形態１のベース基板２００は、ガラス基板に貫通穴が形成された「ＴＧＶ基板」であるため、ベース基板２００の片面だけでなく、基板の厚み方向（縦方向）を跨ぎながら両面で配線パターンを形成することができる。配線パターンを立体的に構成できるため、結果的に小面積なガスセンサ１を得ることが可能となる。したがって、従来のガスセンサ９００に比べてスペース効率が高いものとなる。

【0050】

（６）また、ユーザーは、従来のガスセンサ９００ではピン端子９４０で外部のプリント基板等に接続していたところ、実施形態１に係るガスセンサ１では、ベース基板２００の裏側の面２００ｂにおいても配線パターン２３０（ランド２３６）が配置されているため、ユーザーのプリント基板等に表面実装することができ、ガスセンサ１を用いたシステムの組立性・生産性を高めることができる。

【0051】

［実施形態２］
図６は、実施形態２に係るガスセンサ（符号なし。以下同様）を説明するために示す図である。図６（ａ）は図３（ａ）の要部拡大断面図に対応し、図６（ｂ）は図３（ｂ）の模式的な平面図に対応するものである。

【0052】

実施形態２に係るガスセンサは、基本的には実施形態１に係るガスセンサ１と同様の構成を有するが、センサ基板支持部２５１の構成において実施形態１に係るガスセンサ１とは異なる。
すなわち、図６に示すように、実施形態２のセンサ基板支持部２５１は、ベース基板２０１と同じ材料で一体的に形成され、且つ、ベース基板２０１の表側に突出してなり、平面視したときに略線状をなす凸条部２６４で構成されている。言い換えると、ベース基板２０１を平面視したときに、センサ基板支持部２５１は線状（但し、線は幅を有している）をなしており、かかる線状の部分でセンサ基板１００を支えている。

【0053】

実施形態２に係るガスセンサは、センサ基板支持部２５１以外の点で実施形態１に係るガスセンサ１と基本的に同様の構成を有することから、実施形態１に係るガスセンサ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

【0054】

［実施形態３］
図７は、実施形態３に係るガスセンサ（符号なし。以下同様）の第１態様を説明するために示す図である。図７（ａ）は要部拡大断面図であり、図７（ｂ）はベース基板２０２の要部のみを示した要部斜視図である。図８は、実施形態３に係るガスセンサ（符号なし。以下同様）の第２態様を説明するために示す図である。図８（ａ）は要部拡大断面図であり、図８（ｂ）はベース基板２０３の要部のみを示した要部斜視図である。

【0055】

実施形態３の第１態様に係るガスセンサは、基本的には実施形態１に係るガスセンサ１と同様の構成を有するが、センサ基板支持部２５２の構成において実施形態１に係るガスセンサ１とは異なる。
すなわち、図７に示すように、実施形態３に係るガスセンサの第１態様では、突起部２６２の内部が中空２６２ａとなっている。図の例では四角柱の中央付近がくり抜かれるようにして四角柱の内部にも空洞が存在している。なお、中空２６２ａの中は、空気で満たすものとするが、この中を真空としてもよい。

【0056】

突起部２６２の内部を中空２６２ａとすることにより、センサ基板１００を支持する構造体としての強度は維持しつつも、センサ基板１００との接触面積を更に減らすことができ、センサ基板１００とセンサ基板１００以外の部材との間の断熱性を更に高めることができる。

【0057】

実施形態３の第１態様に係るガスセンサは、センサ基板支持部２５２以外の点で実施形態１に係るガスセンサ１と基本的に同様の構成を有することから、実施形態１に係るガスセンサ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

【0058】

また、実施形態３の第２態様に係るガスセンサは、基本的には実施形態２に係るガスセンサと同様の構成を有するが、センサ基板支持部２５３の構成において実施形態２に係るガスセンサとは異なる。
すなわち、図８に示すように、実施形態３に係るガスセンサの第２態様では、凸条部２６４の内部が中空２６４ａとなっている。図の例では実施形態２でみられたリブ条の凸条部の中央付近がくり抜かれるようにして内部にも空洞が存在している。なお、中空２６４ａの中は、空気で満たすものとするが、この中を真空としてもよい。

【0059】

実施形態３の第２態様に係るガスセンサは、センサ基板支持部２５３以外の点で実施形態２に係るガスセンサと基本的に同様の構成を有することから、実施形態２に係るガスセンサが有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

【0060】

［実施形態４］
図９は、実施形態４に係るガスセンサ（符号なし。以下同様）を説明するために示す要部拡大断面図である。

【0061】

実施形態４に係るガスセンサは、基本的には実施形態１に係るガスセンサ１と同様の構成を有するが、センサ基板支持部２５４の構成において実施形態１に係るガスセンサ１とは異なる。
すなわち、図９に示すように、実施形態４のセンサ基板支持部２５４は、ベース基板２００を構成する部材とは別体の球体２６６でなっている。球体２６６は、例えばガラス材料でなる球形のガラスビーズで構成されていることが好ましい。球体２６６は、図に示すように、内部が中空２６６ａとなっていることがより好ましい。
なお、球体２６６はガラス材料ではなくセラミック材料でなるビーズであってもよい。また、図では内部が中空２６６ａとなっているが、内部も球体２６６で詰まっているものであってもよい。

【0062】

このように、実施形態４では、センサ基板支持部２５４を、ベース基板２００を構成する部材とは別体の球体２６６で構成することにより、センサ基板１００は球体２６６毎に球体２６６との接点（１点）でのみ接することとなり、センサ基板１００とセンサ基板１００以外の部材との間の断熱性を更に高めることができる。

【0063】

実施形態４の第１態様に係るガスセンサは、センサ基板支持部２５４以外の点で実施形態１に係るガスセンサ１と基本的に同様の構成を有することから、実施形態１に係るガスセンサ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

【0064】

［実施形態５］
実施形態５に係るガスセンサ５は、基本的には実施形態１～４に係る各ガスセンサと同様の構成を有するが、ベース基板２００’の裏側の構造において実施形態１～４に係る各ガスセンサとは異なる。

【0065】

図１０は、実施形態５の一例として、実施形態１に係るガスセンサ１をベースとしてベース基板２００’の裏側に裏面突起部２１５を設けた様子を示した図で、図２に対応した図面である。図１０に示すように、ベース基板２００’はベース基板本体２１０’から裏側に突出した裏面突起部２１５を有している。

【0066】

裏面突起部２１５は断熱性の部材でなる。例えば、裏面突起部２１５はガラス基板を構成する材料でなっており、ベース基板本体２１０’と一体的に形成された部分を有していてもよい。この場合、例えば実施形態１の製造工程で説明したエッチング技術等を用いて構成することができる（図４～５も併せて参照）。上記説明したエッチング技術により、裏面中空部５５に対応する部分を削る一方で、裏面突起部２１５に対応する部分を残すことで裏面突起部２１５の構造を得ることができる。

【0067】

また、裏面突起部２１５は、その先端面が感ガス材料１３０等と電気的に導通可能な構造を有している。すなわち、裏面突起部２１５の先端面には表面実装用のランド２３６’_{－１，２，３，４}が配設されており、該ランド２３６’_{－１，２，３，４}は、貫通ビア２４０’に接続されている表側の配線パターン２３０’に対し側面配線２３８により電気的に接続されている。ユーザーは、ランド２３６’_{－１，２，３，４}を接続端子として、自己が準備したプリント基板等（ユーザー基板）にガスセンサ５を表面実装できるようになっている。

【0068】

また、裏面突起部２１５は、ガスセンサ５を平面視したときに、センサ基板支持部２５０が占める領域とは別の領域に配置されている。裏面突起部２１５はセンサ基板支持部２５０とはオーバーラップしていない。さらには、裏面突起部２１５はセンサ基板１００とオーバーラップしていない。別言すると、センサ基板１００とオーバーラップする領域では、ベース基板１００’の裏側において裏面中空部５５を有している。

【0069】

実施形態５に係るガスセンサ５は、ベース基板本体２１０’から裏側に突出した裏面突起部２１５を有している。別言するとセンサ基板１００とオーバーラップする領域ではベース基板１００’の裏側において裏面中空部５５を有している。このような構成を有するため、ガスセンサ５をユーザー基板に表面実装した場合、ガスセンサ５が接触する部分は裏面突起部２１５の先端面付近のみとなり、裏面中空部５５で離間されるセンサ基板１００直下では接触は起きない。
実施形態５に係るガスセンサ５では、センサ基板１００（ヒーター１２０）から生じた熱がユーザー基板に伝わる面積を最小化する構成を採れるため、ユーザー基板に熱が逃げることを抑え込むことができる。したがって、センサ基板１００とセンサ基板１００以外の部材との間の断熱性を更に高めることができる。

【0070】

なお、実施形態５に係るガスセンサ５において、表側の配線パターン２２０は、裏側の配線パターン２３０’に対し、裏面突起部２１５の側部を経由して側面配線２３８を通じて電気的に接続されているが、この電気的接続は実施形態５に示される以外に裏面突起部２１５の内部を貫通するように貫通ビアを形成し、側面配線２３８の構造を用いずに電気的に接続してもよい（図示せず）。こうすることで、複数ある裏面突起部２１５の互いの間隔が広くなり、ガスセンサ５をユーザー基板へハンダ実装する際に短絡が発生しにくくなる。

【0071】

実施形態５のガスセンサ５は、ベース基板２００’の裏側の構造以外の点で実施形態１～４に係る各ガスセンサと基本的に同様の構成を有することから、実施形態１～４に係る各ガスセンサが有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

【0072】

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定
されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施するこ
とが可能である。

【0073】

（１）実施形態１に係るガスセンサ１では、センサ基板支持部２５０を、四角柱形状をなす柱体で構成した例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１１（ａ）に示すような円柱形状をなす柱体で構成したセンサ基板支持部２５５であってもよい。また、図１１（ｂ）に示すような四角錐形状をなす錐体で構成したセンサ基板支持部２５６であってもよい。更に、図１１（ｃ）に示すような円錐形状をなす錐体で構成したセンサ基板支持部２５７であってもよい。
なお、図１１は変形例に係るガスセンサ（符号なし）のベース基板２０５，２０６，２０７の要部のみをそれぞれ示した要部斜視図である。

【0074】

（２）実施形態２に係るガスセンサでは、センサ基板支持部２５１を略線状をなす凸条部２６４で構成した例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。センサ基板１００とは略線状の凸条部で接するのではなく、図１２に示すセンサ基板支持部２５８のように、センサ基板１００の投影面積とほぼ同じ面積で接触させつつ、内部は空洞（空気で満たされていてもよいし真空であってもよい）としたセンサ基板支持部を採用してもよい。このような構成のセンサ基板支持部２５８を含むガスセンサについても本発明のガスセンサと均等なものと解される。
なお、図１２は別の変形例に係るガスセンサ（符号なし）を説明するために示す図である。図１２（ａ）は要部拡大断面図であり、図１２（ｂ）はベース基板２０８の要部のみを示した要部斜視図である。

【符号の説明】

【0075】

１，５，９００…ガスセンサ，５０…中空部、５２…ワイヤー、５５…裏面中空部、１００…センサ基板、１００ａ…第１面、１００ｂ…第２面、１２０，９２０…ヒーター、１３０，９３０…感ガス材料、１４０…パッド、２００，２００’…ベース基板、２００ａ…表側の面、２００ｂ…裏側の面、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８…ベース基板、２１０，２１０’…ベース基板本体、２１２…貫通穴、２１５…裏面突起部、２２０，２３０，２３０’…配線パターン、２２４…金パターン、２２６…パッド、２３６，２３６’…ランド、２３８…側面配線、２４０，２４０’…貫通ビア、２５０，２５０'，２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８…センサ基板支持部、２５０ａ…接触部、２６２，２６２’…突起部、２６２ａ…中空、２６４…凸条部、２６４ａ…中空、２６６…球体、２６６ａ…中空、３００…スティフナー、３１０…センサ基板囲い部、３１２…開口部、３２０…脚部、３３０…メッシュ、５０２…レジスト、５０４…銅材料、５０６…金メッキ、９１０…基板、９１０ａ…第１面、９１０ｂ…第２面、９４０…ピン端子、９４０…ランド、９５０…部空間、９５２…ワイヤー、９６０…ピン端子、９７０…キャップ、９７３…メッシュ、９８０…ベース、９９０…吊り構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】