JP2002107335A - 積層型ガスセンサ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スルーホールを介して表裏面に設けられる導
電部の電気的な接続を図った層に積層される固体電解質
層のうち、スルーホール上近傍に位置することになる部
位までの絶縁性が確保され、小型化に対応できる積層型
ガスセンサ素子を効率良く製造できる積層型ガスセンサ
素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 スルーホール２２１ｓを介して表裏面間
を導通させる未焼成導電パターン２２３及び２２４を有
し、更に、絶縁層２２２ｃが形成された未焼成セラミッ
クシート２２と、未焼成固体電解質層２１とを積層す
る。この時、未焼成固体電解質層２１のスルーホール２
２１ｓの開口端縁と向かい合うこととなる部位に、スル
ーホールの開口端縁を跨る形態の未焼成部分絶縁パター
ン２３ａを形成して積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン等
の内燃機関から排出される排ガスといった測定対象ガス
中の特定成分を検出するためのガスセンサに用いられる
積層型ガスセンサ素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、酸素センサ、ＨＣセンサ、Ｎ
Ｏｘセンサ等のガスセンサに使用され、固体電解質特性
を有する層（以下、単に「固体電解質層」ともいう）等
の長手方向に形成された層（セラミックシート）を複数
積層してなる積層型ガスセンサ素子（以下、単に「素
子」という）が知られている。

【０００３】そして、このような素子の一例として実公
平７−５４８２５号公報に示されているものが挙げられ
る。この公報技術では、検知電極及び基準電極が設けら
れた固体電解質層や、その他表裏面に発熱抵抗体及び発
熱抵抗体通電端子が設けられた固体電解質層を積層した
構造の素子が示されている。ここで、固体電解質層の表
裏面に設けられる上記電極や発熱抵抗体といった各導電
部については、固体電解質層の表裏面を貫通するように
形成されたスルーホールを介して電気的な接続を図って
いる。なお、表裏面に設けられる導電部の電気的な接続
を図るためのスルーホールは、上記公報技術にもみられ
るように、素子のうちで測定対象となるガスに曝される
前方側とは反対側（即ち、後方側）に形成されることが
通常である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、積層型ガス
センサ素子にあっては、上記公報技術のように、スルー
ホールを介して表裏面に設けられる導電部の電気的な接
続を図ってなる層（セラミックシート）の当該表裏面に
固体電解質層が積層される構造を呈することがある。通
常、ジルコニアを主体に構成される固体電解質層は、特
定の温度域（２００℃近辺）以下の温度では十分な絶縁
性を有するものであるが、固体電解質層の温度が特定の
温度域を越えると固体電解質の絶縁性が低下するもので
ある。したがって、スルーホールを介して表裏面に設け
られる導電部の電気的な接続を図ってなる層に対して固
体電解質層が積層されて素子が構成される場合には、素
子全体が高温域に曝されると、固体電解質の絶縁性が低
下し、導電部への電圧印加に起因して、この固体電解質
層にリーク電流が流れ出すことが考えられる。そして、
固体電解質層内に大きなリーク電流が流れることがある
と、その電荷の移動に際して固体電解質（ジルコニア）
の酸素が放出され、固体電解質層内で酸素の供給がされ
難い部位では黒化が生じ、素子自体の耐久性を悪化させ
る原因となる。そのため、スルーホールを介して表裏面
に設けられる導電部の導通を図った層に対して固体電解
質層を積層する場合には、絶縁層を介した上で両者を積
層している。

【０００５】但し、これまでの素子では、内燃機関の排
気管内に位置する最前方側（測定対象となるガスに曝さ
れる最前方側）の前端から、後方側に形成されるスルー
ホールの該前端に最も近い位置までの長手方向の寸法が
４５ｍｍより大きく形成されるものであった。そのた
め、スルーホールを介して表裏面に設けられる導電を図
った層（セラミックシート）に積層される固体電解質層
のうち、スルーホール上近傍に位置することになる部位
については、熱引きにより温度上昇が抑えられ、絶縁性
を固体電解質層自体により保持することができた。

【０００６】しかしながら、近年排ガス規制の強化等に
より、排気量の小さい内燃機関、例えば二輪自動車にお
いてもガスセンサを設置する必要性が生じ、それに伴い
ガスセンサの設置場所が限られるためにガスセンサ自
身、ひいてはガスセンサ素子の小型化が要求され、具体
的には素子の最前端から、スルーホールの該最前端に最
も近い位置までの長手方向の寸法が４０ｍｍ以下素子が
要求されている。一方、素子は小型化されるに従い、実
使用環境下において全体が高温域に曝され易くなること
から、素子を構成する固体電解質層全体が活性化される
ことになる。このために、スルーホールを介して表裏面
に設けられる導電部の電気的な接続を図った層（セラミ
ックシート）に積層される固体電解質層のうち、該スル
ーホール上近傍に位置することになる部位までの絶縁性
が確保されなければ、固体電解質層にリーク電流が流れ
易いという問題が生ずる。

【０００７】とりわけ、スルーホールを介して表裏面の
導通を図ってなる層（セラミックシート）における当該
スルーホールの形状は、従来より開口端縁がエッジ状に
形成されることが多い。そのために、スルーホールを介
して表裏面に設けられる導電部の導通を図った層に対し
て固体電解電解質層を積層するにあたり、絶縁層を介在
させたとしても、スルーホールの開口端縁にて絶縁層が
途切れ易く、若しくは薄くなりがちであり、上記固体電
解質層のうち、スルーホール上近傍に位置することにな
る部位における絶縁性を確保することが困難となる。

【０００８】本発明は上記問題を解決するためのもので
あり、スルーホールを介して表裏面に設けられる導電部
を図った層（セラミックシート）に積層される固体電解
質層のうち、該スルーホール上近傍に位置することにな
る部位までの絶縁性が確保され、小型化に対応できる積
層型ガスセンサ素子を効率良く製造できる積層型ガスセ
ンサ素子の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明の積層型ガスセ
ンサ素子の製造方法は、表裏面を貫通するスルーホール
を備え、該スルーホールを介して前記表裏面間を電気的
に導通させる未焼成導電パターンを有する未焼成セラミ
ックシートを作り、焼成されて固体電解質特性を呈する
こととなる未焼成固体電解質層を、上記未焼成セラミッ
クシートにおける表裏面の少なくとも一方に、絶縁層と
なる未焼成絶縁層を介して積層する工程を備え、上記未
焼成固体電解質層における、上記未焼成セラミックシー
トに積層されたときに上記スルーホールの開口と向かい
合うこととなる面に、該スルーホールの開口端縁を跨る
形態の未焼成部分絶縁パターンを形成し、その後上記積
層することを特徴とする。

【００１０】上記「未焼成セラミックシート」は、自身
の表裏面を貫通する「スルーホール」と、焼成されて基
体となる未焼成基体と、この未焼成基体の表裏面に形成
される「未焼成導電パターン」とを備えるものである。
なお、上記「スルーホール」は、未焼成基体の表裏面に
形成される未焼成導電パターンの電気的接続を図る目的
で形成されたものである。

【００１１】上記「未焼成セラミックシート」として
は、焼成後において発熱抵抗体、及び発熱抵抗体に電圧
を印加するための通電端子部となる未焼成導電パターン
が形成されたものであって、焼成後に素子のうちでセラ
ミックヒータを構成することになるものを挙げることが
できる。なお、セラミックヒータを構成することになる
未焼成セラミックシートは、ジルコニアを主体とする酸
素イオン伝導性の固体電解質にて構成されてもよく、ま
たアルミナ等の絶縁性セラミックから構成されていても
よい。

【００１２】更に、未焼成セラミックシートとしては、
その表裏面に焼成後において検知電極、及び基準電極と
なる未焼成導電パターンが形成されるものであって、焼
成後において酸素濃淡電池素子を構成するものを挙げる
ことができる。酸素濃淡電池素子を構成することになる
未焼成セラミックシートは、ジルコニアを主体とする酸
素イオン伝導性の固体電解質により構成されていてもよ
く、上述したセラミックヒータを一体に備える素子を構
成する場合には、上記固体電解質に対してヒータを構成
する絶縁性セラミックを所定割合混合させたものにて構
成されてもよい。

【００１３】上記「未焼成固体電解質層」は、ジルコニ
アを主体とする酸素イオン伝導性の固体電解質により構
成されていてもよく、また上記同様にセラミックヒータ
を一体に備える素子を構成する場合には、上記固体電解
質に対してヒータを構成する絶縁性セラミックを所定割
合混合させたものにて構成されてもよい。なお、この未
焼成固体電解質層の焼成後に発揮されることになる固体
電解質特性は、本発明の積層型ガスセンサ素子として利
用しても利用しなくともよい。例えば、酸素濃淡電池素
子として固体電解質特性を利用してもよく、またセラミ
ックヒータを構成する支持体として用い固体電解質特性
を利用しなくてもよい。

【００１４】上記「未焼成絶縁層」は、焼成されて絶縁
性を発揮する層である。その絶縁性は固体電解質層に対
して温度９００℃において１００倍以上であることが好
ましい。このような未焼成絶縁層を構成する材質は特に
限定されないが、例えば、アルミナ、ムライト、スピネ
ル等の絶縁性に優れた材料を主体とする組成により構成
することができる。なお、ここでいう「主体」とは、最
も質量含有率の高いことを意味するものであって、必ず
しも５０質量％以上を占めることを意味するものではな
い。ここでいうこの未焼成絶縁層は、上記の絶縁性に優
れた材料の少なくとも１種以上からなる粉末、バインダ
樹脂及び溶剤等を混合して得られるペーストを用いて、
スクリーン印刷等により、上記未焼成セラミックシート
上の目的とする部位に形成することができる。

【００１５】この未焼成絶縁層の厚さとしては、これを
構成する材質の焼成収縮率により異なるが、焼成後にお
ける絶縁層の厚さとしては、５〜３０μｍ（より好まし
くは５〜２５μｍ）となるように調整することが好まし
い。焼成後における絶縁層の厚さが５μｍ未満である
と、固体電解質層のうちでスルーホール近傍に位置する
ことになる部位に対する絶縁性を確保することができな
くなるおそれがある。一方、この厚さが３０μｍを超え
ると素子自体の大きさが必要以上に大きくなるため、小
型化の観点から好ましくない。なお、未焼成絶縁層がア
ルミナを主成分として構成される場合は、未焼成絶縁層
としての厚さを６〜３５μｍ（より好ましくは６〜３０
μｍ）とすることが好ましく、これにより焼成後におい
て上記好ましい厚さを有することとなる。

【００１６】ここで、未焼成セラミックシートがジルコ
ニアを主体とする酸素イオン伝導性の固体電解質により
構成される場合には、この未焼成絶縁層は、スルーホー
ルの内壁面及び開口端縁まで被覆されるように形成され
ることが好ましい。これにより、焼成後においては絶縁
層がスルーホールの内壁面及び開口端縁まで被覆するこ
ととなり、未焼成セラミックシートの表裏面に形成され
ることになる導電部に対するスルーホール近傍の絶縁性
を高めることができる。

【００１７】上記「未焼成部分絶縁パターン」（焼成後
は、便宜上「部分絶縁パターン」という）は、焼成され
て絶縁性を発揮するものである。それより、その絶縁性
は上記未焼成絶縁層における場合と同様であることが好
ましい。とりわけ、この未焼成部分絶縁パターンは、未
焼成絶縁層とともに、未焼成固体電解質層と未焼成セラ
ミックシートの間に介在しつつ、焼成後には絶縁層を構
成することになることから、焼成時の両者の密着性や性
状等を考慮して、両者は第３発明のように、同材質から
構成されることが好ましい。

【００１８】また、未焼成部分絶縁パターンの厚さとし
ては、未焼成セラミックシートに形成されるスルーホー
ルの開口端縁にて絶縁層が途切れてしまうケースを想定
し、材質の焼成収縮率により異なるが、第２発明のよう
に、焼成後における未焼成部分絶縁パターンの厚さが５
μｍ（より好ましくは５〜３０μｍ、更に好ましくは５
〜２５μｍ）となるように調整することが好ましい。焼
成後における未焼成部分絶縁パターンの厚さが５μｍ未
満であると、セラミックシートに積層される固体電解質
層のうちで、スルーホール近傍に位置することになる部
位に対して、絶縁性を確保するための部分絶縁パターン
による効果が得られないおそれがある。一方、この厚さ
が３０μｍを超えると素子自体の大きさが必要以上に大
きくなるため、小型化の観点から好ましくない。なお、
未焼成部分絶縁パターンがアルミナを主成分として構成
される場合は、未焼成部分絶縁パターンとしての厚さを
６〜３５μｍ（より好ましくは６〜３０μｍ）とするこ
とが好ましく、これにより焼成後において上記好ましい
厚さを有することとなる。

【００１９】更に、この未焼成部分絶縁パターンについ
ては、未焼成セラミックシートに形成されるスルーホー
ルの開口端縁にて絶縁層が途切れたり、薄くなりがちで
あることから、未焼成固体電解質層のうちで、未焼成セ
ラミックシートに積層されたときにスルーホールの開口
と向かい合うこととなる面上にて、該スルーホールの開
口端縁を跨る形態で形成されることが重要となる。上記
「開口端縁」とは、未焼成セラミックシートを構成する
未焼成基体におけるスルーホールの両開口を含む断面に
おいて、未焼成基体の表面又は裏面とスルーホール内壁
面とが接する線（図２におけるＰ）を意味する。従っ
て、スルーホール内壁面の開口部付近が傾斜面である場
合は未焼成基体の表面又は裏面と傾斜面とが接する線が
開口端縁であり、開口部付近がＲ形状面である場合は未
焼成基体の表面又は裏面とＲ形状面とが接する線が開口
端縁である。

【００２０】また、未焼成部分絶縁パターンの形状につ
いては、上述のようにスルーホールの開口端縁を跨る形
態であれば特に限定されずに、ドーナツ形状、円形状、
楕円形状及び四角形状とすることができる。なお、未焼
成固体電解質層に形成される未焼成部分絶縁パターンの
幅については、未焼成セラミックシートに対して若干の
積層ズレを生じたとしても、確実に未焼成部分絶縁パタ
ーンがスルーホールの開口端縁を跨るように、スルーホ
ールの開口端外径を基準として当該開口端外径よりも内
・外向きに０．３ｍｍ突出するような幅を有することが
好ましい。

【００２１】ここで、第１発明〜第３発明に示す積層型
ガスセンサ素子の製造方法は、焼成後における素子自体
の最前端（なお、前方側が測定対象ガスに曝されるもの
とする）から、スルーホールの該最前端に最も近い位置
までの長手方向の寸法が４０ｍｍ以下（更には３５ｍｍ
以下）である素子について用いることが特に効果的であ
る。即ち、素子の最前端からスルーホールの該最前端に
最も近い位置までの長手方向の寸法が４５ｍｍを超える
素子では、セラミックシートに積層される固体電解質層
のうちで、スルーホール近傍に位置することになる部位
の絶縁性は比較的確保し易いが、同寸法が４０ｍｍ以下
の素子においては、寸法が小さくなるに従い次第に上部
部分における絶縁性を確保できなくなる傾向にあるから
である。

【００２２】本発明の製造方法により得られる素子はガ
スセンサとして用いることができる。図３は、このガス
センサであり、内燃機関の排気管に取り付けられ、排ガ
ス中の酸素濃度の測定に使用されるλ型酸素センサと通
称される酸素センサＢの一例を示した断面図である。

【００２３】この酸素センサＢに組み込まれる積層型酸
素センサ素子Ａは、その前方側が主体金具３の先端より
突出するように当該主体金具３に形成された挿通孔３２
に挿通されるとともに、挿通孔３２の内面と素子Ａとの
外面との間が、ガラス（例えば結晶化亜鉛シリカほう酸
系ガラス）を主体に構成される封着材層４１により封着
されている。主体金具３の先端部外周には、素子Ａの突
出部分を覆う金属製の二重のプロテクタ６１、６２がレ
ーザー溶接等によって固着されている。このプロテクタ
６１、６２は、キャップ状を呈するもので、その先端や
周囲に、排気管内を流れる排ガスをプロテクタ６１、６
２内に導く通気孔６１ａ、６２ａが形成されている。一
方、主体金具３の後端は外筒７の先端部内側に挿入さ
れ、その重なり部分においては、周方向にレーザー溶接
等の接合が施されている。なお、主体金具３の外周部に
は、酸素センサＢ（主体金具３）を排気管に螺合させる
ための取付けねじ部３１が形成されている。

【００２４】積層型酸素センサ素子Ａについては、第１
コネクタ５１、長手状金属薄板５２、さらに第２コネク
タ５３及び絶縁板（図示せず）（なお、これらを総称し
て「外部端子」という）と、リード線９とを介して、図
示しない外部回路に電気的に接続されている。また、都
合４本のリード線９は、外筒７の後端側に位置する防水
用のグロメット８を貫通して延びている。

【００２５】なお、素子Ａの長手方向において、封着材
層４１の少なくとも一方の側に隣接する形態で（本実施
例では封着材層４１の検出部Ｘに近い端面側に隣接し
て）、多孔質無機物質（例えばタルク滑石の向き物質粉
末の圧粉成形体あるいは多孔質仮焼体）で構成された緩
衝層４２が形成されている。この緩衝層４２は、封着材
層４１から長手方向に突出する素子Ａを外側から包囲す
るように支持し、過度の曲げ応力や熱応力が素子Ａに加
わるのを抑制する役割を果たす。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の積層型ガスセンサ
素子の製造方法を実施例により詳しく説明する。 ２．積層型ガスセンサ素子の製造 図１は焼成後の素子の分解斜視図であり、図２は焼成前
における素子Ａのスルーホール近傍の断面図である。但
し、図２では便宜上、対応する符号は全て焼成後の名称
で付している。

【００２７】（１）未焼成酸素濃淡電池用部（焼成後、
酸素濃淡電池用部１）の作製 イットリアを固溶させたジルコニア粉末を有機バインダ
とともに混練した生素地を用いて酸素濃淡電池用固体電
解質１１となる未焼成固体電解質層を形成した。その
後、得られた未焼成固体電解質層における、検知電極１
３ａ及び基準電極１３ｂが形成されることになる部位を
除く表裏面に、アルミナを主成分とする未焼成絶縁ペー
スト（絶縁層用ペースト）により、酸素濃淡電池部絶縁
層１２ａ及び１２ｂとなる層を各々印刷（スクリーン印
刷）・乾燥させた。

【００２８】ついで、酸素濃淡電池部絶縁層１２ａ及び
１２ｂが形成された未焼成固体電解質層の所定部位に、
自身の表裏面を貫通する酸素濃淡電池部スルーホール１
１１を形成した。そして、酸素濃淡電池部スルーホール
が形成された未焼成固体電解質層に対して、再度未焼成
絶縁ペーストを準備した上で、その未焼成絶縁ペースト
を印刷しようとする面と反対側の面の酸素濃淡電池部ス
ルーホールの開口部より吸引しながら、表裏面それぞれ
及び酸素濃淡電池部スルーホール内壁面に未焼成絶縁層
用ペーストをそれぞれ印刷（スクリーン印刷）・乾燥さ
せた。即ち、未焼成絶縁ペーストは酸素濃淡電池部スル
ーホール内壁面には１層のみ形成され、酸素濃淡電池部
スルーホール開口端縁及び未焼成固体電解質層の表裏面
には２層形成される形態となる。これにより、酸素濃淡
電池部スルーホールの開口端縁及び内壁面は、焼成後に
おいて良好な絶縁性を得ることができる。

【００２９】更に、上記酸素濃淡電池部スルーホールが
形成された未焼成固体電解層の表裏面に、白金を主成分
とする導電層用ペーストを所定の形状に印刷（この導電
層用ペーストについても、酸素濃淡電池部スルーホール
を介して接続されるように印刷を行う）・乾燥させ、検
知電極１３ａの電極部１３１ａ、基準電極１３ｂの電極
部１３１ｂ、リード部１３２ａ、１３２ｂ、信号取出し
用端子１４となる未焼成導電パターンを形成した。これ
により、酸素濃淡電池部１となる未焼成酸素濃淡電池用
部を得た。なお、リード部１３２ａの末端については、
外部端子と接続する信号用取出し用端子１３３ａとな
る。

【００３０】（２）未焼成ヒータ下部（焼成後、ヒータ
下部２２）の作製 上記（１）と同様の未焼成固体電解質層（焼成後、ヒー
タ下部本体層２２１）を準備し、その表裏面にアルミナ
を主成分とする未焼成絶縁ペースト（絶縁層用ペース
ト）により、ヒータ下部第１絶縁層２２２ａ及びヒータ
下部第２絶縁層２２ｂとなる未焼成ヒータ下部第１絶縁
層及び未焼成ヒータ下部第２絶縁層を各々印刷（スクリ
ーン印刷）・乾燥させた。

【００３１】ついで、未焼成ヒータ下部第１絶縁層及び
未焼成ヒータ下部第２絶縁層が形成されたヒータ下部本
体層２２１となる未焼成固体電解質層の所定部位に、自
身の表裏面を貫通する直径０．６ｍｍであって、断面略
円形状のヒータ部スルーホール２２１ｓ及び２２１’を
形成した。そして、ヒータ部スルーホールが形成された
未焼成固体電解質層に対して、再度未焼成絶縁ペースト
を準備した上で、その未焼成絶縁ペーストを印刷しよう
とする面と反対側の面のヒータ部スルーホールの開口部
より吸引しながら、表裏面それぞれ及びヒータ部スルー
ホール内壁面に未焼成絶縁層用ペーストを印刷（スクリ
ーン印刷）・乾燥させた。即ち、未焼成ヒータ下部第１
絶縁層及び未焼成ヒータ下部第２絶縁層はヒータ部スル
ーホール内壁面には１層のみ形成され、ヒータ部スルー
ホール開口端縁及び未焼成固体電解質層の表裏面には２
層形成される形態となる。これにより、ヒータ部スルー
ホールの開口端縁及び内壁面は、焼成後において良好な
絶縁性を得ることができる。

【００３２】更に、ヒータ部スルーホールが形成された
未焼成固体電解質層の表裏面に、白金を主成分とする導
電層用ペーストを所定の形状に印刷（この導電層用ペー
ストについても、ヒータ部スルーホールを介して接続さ
れるように印刷を行う）・乾燥させ、発熱抵抗体２２
３、発熱抵抗体端子部２２３ａ及び２２３ａ’、発熱抵
抗体通電端子部２２４及び２２４’となる未焼成導電パ
ターンを形成した。ついで、この未焼成導電パターンが
形成されたヒータ下部本体層２２１となる未焼成固体電
解質層のうち、焼成されて発熱抵抗体２２３となる未焼
成導電パターンが形成されている面に、ヒータ下部第３
絶縁層２２２ｃとなる未焼成ヒータ下部第３絶縁層を印
刷・乾燥させた。これにより、ヒータ下部２２となる未
焼成ヒータ下部を得た。

【００３３】（３）未焼成ヒータ上部（焼成後、ヒータ
上部２１）の作製 上記（１）と同様の未焼成固体電解質層（焼成後、ヒー
タ上部本体層２１１）を準備し、この未焼成固体電解質
層のうちで、上述した未焼成ヒータ下部に積層されたと
きに、ヒータ部スルーホール２２１ｓ及び２２１ｓ’の
開口と向かい合うこととなる面に、ヒータ部スルーホー
ル２２１ｓ及び２２１ｓ’の開口端縁（図２における
Ｐ）を跨る形態のアルミナを主成分とする未焼成部分絶
縁パターン２３ａ、２３ａ’を印刷・乾燥させた（図２
参照）。なお、この未焼成部分絶縁パターンは、未焼成
ヒータ下部への積層ズレにより、ヒータ部スルーホール
の開口端縁を跨ることができないことを防ぐべく、上述
したようにヒータ部スルーホールの直径０．６ｍｍに対
して、直径（幅）１．２ｍｍ、厚さ１０μｍの円形状に
形成するように調整している。これにより、ヒータ上部
２１となる未焼成ヒータ上部を得た。

【００３４】（４）積層（組立）及び未焼成部分絶縁パ
ターンの形成 （２）にて得られた未焼成ヒータ下部におけるヒータ下
部第３絶縁層２２２ｃとなる未焼成ヒータ下部第３絶縁
層が形成された面に対して、（３）にて得られた未焼成
ヒータ上部における未焼成部分絶縁パターン２３ａ、２
３ａ’が形成された面が対向するように、未焼成ヒータ
上部と未焼成ヒータ下部とを積層・減圧圧着し、未焼成
ヒータ部組立体を得た。なお、減圧圧着するにあたって
は、（１）と同様の未焼成固体電解質層そのものとブチ
ルカルビドールとから構成される接着ペースト、もしく
はヒマシ油とブタノールからなる混合物を介在させた上
で行った。そして、この未焼成ヒータ部組立体における
ヒータ上部表面にヒータ上部絶縁層２１２となる未焼成
ヒータ上部絶縁層を印刷し（これによりヒータ部２とな
る組立体が得られることになる）、（１）にて得られた
未焼成酸素濃淡電池用部を積層・減圧圧着して、未焼成
積層体を得た。

【００３５】（５）脱脂及び焼成 ついで、得られた未焼成積層体を大気雰囲気下、４５０
℃で１時間保持することにより脱脂（脱バインダ処理）
を行い、その後１５００℃で１時間焼成することにより
積層型酸素センサ素子Ａを得た。

【００３６】（６）得られた素子Ａ （１）〜（５）の工程により得られた積層型酸素センサ
素子Ａについては、素子自体の前端から、ヒータ部スル
ーホール２１１ｓ、２１１ｓ’の該前端に最も近い位置
までの長手方向の寸法が３５ｍｍになっており、素子幅
が４．５ｍｍであった。また、焼成後にクラックの発生
は認められなかった。更に、得られた素子Ａを図３に示
すようなガスセンサとして組立た後、得られたガスセン
サを７５０℃の擬似排気ガス中に曝し、ヒータ部２に１
４Ｖの電圧を印加して発熱抵抗体２２３を通電させ、こ
の状態で５００時間放置した。５００時間経過後、ガス
センサを解体し、目視により素子Ａの黒化の発生を観察
したが、黒化の発生はみられなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明によると、スルーホールを介して
表裏面に設けられる導電部を図ったセラミックシートに
固体電解質層を積層する構造を有する積層型ガスセンサ
素子を得るにあたり、積層される固体電解質層のうち
で、上記スルーホール上近傍に位置することになる部位
までの絶縁性が確保されることになり、黒化を生じるこ
となく、更には小型化に対応できる積層型ガスセンサ素
子を効率良く製造できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】素子の分解斜視図である。

【図２】スルーホール近傍の断面図である。

【図３】ガスセンサの断面図である。

【符号の説明】

Ａ；酸素センサ素子、１；酸素濃淡電池部、１１；酸素
濃淡電池部固体電解質層、１２ａ；酸素濃淡電池部第１
絶縁層、１２ｂ；酸素濃淡電池部第２絶縁層、１３ａ；
検知電極、１３ｂ；基準電極、２；ヒータ部、２１；ヒ
ータ上部、２１１；ヒータ上部本体層、２１２；ヒータ
上部絶縁層、２２；ヒータ下部、２２１；ヒータ下部本
体層（基体）、２２１ｓ、２２１ｓ’；ヒータ下部スル
ーホール、２２２ａ；ヒータ下部第１絶縁層、２２２
ｂ；ヒータ下部第２絶縁層、２２２ｃ；ヒータ下部第３
絶縁層、２２３；発熱抵抗体、２２３ａ、２２３ａ’；
発熱抵抗体端子パターン、２２４、２２４’；発熱抵抗
体通電端子、２３ａ、２３ａ’；部分絶縁パターン、
Ｐ；開口端縁、Ｂ；ガスセンサ、３；主体金具、３１；
取付けねじ部、３２；挿通孔、４１；封着材層、４２；
緩衝層、５１；第１コネクタ、５２；長手状金属薄板、
５３；第２コネクタ、６１、６２；二重のプロテクタ、
６１ａ、６２ａ；通気孔、７；外筒、８；グロメット、
９；リード線、Ｘ；検出部。

フロントページの続き (72)発明者 大川 哲平 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 青木 良平 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BC02 BD04 BE04 BE13 BE22 BF18 BF27 BG05 BH15 BJ03 BL08 BM04 BM07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏面を貫通するスルーホールを備え、
   該スルーホールを介して前記表裏面間を電気的に導通さ
   せる未焼成導電パターンを有する未焼成セラミックシー
   トを作り、焼成されて固体電解質特性を呈することとな
   る未焼成固体電解質層を、上記未焼成セラミックシート
   における表裏面の少なくとも一方に、絶縁層となる未焼
   成絶縁層を介して積層する工程を備え、上記未焼成固体
   電解質層において、上記未焼成セラミックシートに積層
   されたときに上記スルーホールの開口と向かい合うこと
   となる面に、該スルーホールの開口端縁を跨る形態の未
   焼成部分絶縁パターンを形成し、その後上記積層するこ
   とを特徴とする積層型ガスセンサ素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上記未焼成部分絶縁パターンは、焼成後
   における厚さが５μｍ以上となるように、上記固体電解
   質層上に形成されている請求項１記載の積層型ガスセン
   サ素子の製造方法。
3. 【請求項３】 上記未焼成絶縁層と上記未焼成部分絶縁
   パターンは同材質である請求項１又は２に記載の積層型
   ガスセンサ素子の製造方法。