JPH01242953A - 半導体排ガスセンサの製造方法 - Google Patents
半導体排ガスセンサの製造方法Info
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- JPH01242953A JPH01242953A JP7120988A JP7120988A JPH01242953A JP H01242953 A JPH01242953 A JP H01242953A JP 7120988 A JP7120988 A JP 7120988A JP 7120988 A JP7120988 A JP 7120988A JP H01242953 A JPH01242953 A JP H01242953A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
この発明は、プレス成型を用いた半導体排ガスセンサの
製造方法に関する。
製造方法に関する。
［従来技術］
発明者らは、プレス成型を用いた半導体排ガスセンサの
製造方法を提案した（特願昭６２−１２８．５９９号）
。プレス成型を用いると、通常のグリーンシートの積層
を用いた製造方法（例えば特公昭６０−２１．３−１１
号、特公昭５７−１５．３３５号）よりも、センサの生
産性を向上し、かつセンサ材料の汚染を抑制することが
できる。グリーンシートを用いると、シートをセンサデ
ツプに切断する際に、材料に多量のロスが生じる。ロス
した材料をグリーンノートに混入し、再度センサ材料と
して用いると、製造工程でセンサ材料に不純物が混入し
易い。
製造方法を提案した（特願昭６２−１２８．５９９号）
。プレス成型を用いると、通常のグリーンシートの積層
を用いた製造方法（例えば特公昭６０−２１．３−１１
号、特公昭５７−１５．３３５号）よりも、センサの生
産性を向上し、かつセンサ材料の汚染を抑制することが
できる。グリーンシートを用いると、シートをセンサデ
ツプに切断する際に、材料に多量のロスが生じる。ロス
した材料をグリーンノートに混入し、再度センサ材料と
して用いると、製造工程でセンサ材料に不純物が混入し
易い。
発明者は、ここで次の問題に直面した。金型として通常
の鋼を用いると、金型はセンサ材料により削られ、金型
の消耗が著しかった。そこで発明者は、超硬合金製の金
型を試作した。しかしこの金型では、潤滑性の不足のた
め、プレス成型したセンサ本体を型から抜くことが出来
なかった。
の鋼を用いると、金型はセンサ材料により削られ、金型
の消耗が著しかった。そこで発明者は、超硬合金製の金
型を試作した。しかしこの金型では、潤滑性の不足のた
め、プレス成型したセンサ本体を型から抜くことが出来
なかった。
［発明の課題］
この発明の課題は、金型の耐摩耗性と潤滑性とを向上さ
せ、プレス成型によるセンサ本体の製造を容易にする点
に有る。
せ、プレス成型によるセンサ本体の製造を容易にする点
に有る。
［発明の構成］
この発明は、空燃比により抵抗値が変化する金属酸化物
半導体の粉末を、金型によりプレス成型してセンサ本体
とするようにした半導体排ガスセンサの製造方法におい
て、前記金型を超硬合金により構成すると共に、金型の
内面にセラミックの被覆を施したことを特徴とする。
半導体の粉末を、金型によりプレス成型してセンサ本体
とするようにした半導体排ガスセンサの製造方法におい
て、前記金型を超硬合金により構成すると共に、金型の
内面にセラミックの被覆を施したことを特徴とする。
ここに超硬合金としては、例えばＷＣ−ＣＯｌＷＣ−Ｍ
ｏ等のＷＣをベースとしたもの、あるいはＣｒ５Ｃ＊
ＮｉやＴｉＣ−Ｎｉ−Ｍｏ等が有る。これらの材料は
硬く、センサ材料の金属酸化物半導体による研削を受け
ない。
ｏ等のＷＣをベースとしたもの、あるいはＣｒ５Ｃ＊
ＮｉやＴｉＣ−Ｎｉ−Ｍｏ等が有る。これらの材料は
硬く、センサ材料の金属酸化物半導体による研削を受け
ない。
次にセラミック被覆としては、例えばＴｉＣ。
ＴｉＮ、５ｉＣＳＳＬＮａ、ＡＩＮ、ＷＣ等が有る。
これらの材料は硬Ｘかつ潤滑性に富み、金属酸化物半導
体による摩耗を受けず、しかも型からのセンサ本体の抜
き出しを容易にする。このような被覆の形成は、例えば
プラズマＣＶＤにより行うことができる。プラズマＣＶ
Ｄの利点は、型の内面に容易に被覆を設けることができ
る点に有る。
体による摩耗を受けず、しかも型からのセンサ本体の抜
き出しを容易にする。このような被覆の形成は、例えば
プラズマＣＶＤにより行うことができる。プラズマＣＶ
Ｄの利点は、型の内面に容易に被覆を設けることができ
る点に有る。
以下、Ｂａ５ｎＯｓのプレス成型を例に、実施例を説明
する。
する。
［実施例コ
第１図のプレス装置２を用いて、センサ本体のプレス成
型を行った。図において、４は固定型、６はキャビティ
で、８はキャビティ６に連通させたスリットで電極線を
挿通ずるためのものである。
型を行った。図において、４は固定型、６はキャビティ
で、８はキャビティ６に連通させたスリットで電極線を
挿通ずるためのものである。
ここでは電極線の線径（７０μａ＋）に合わせ、スリッ
ト８の幅を１００μｍとした。ＩＯは下部可動型、１２
は上部可動型で、１４はホッパーである。そしてホッパ
ー１４から投入した金属酸化物半導体（ＢａＳｎＯｉ）
の粉末を、固定型４や可動型１０゜１２の金型で上下か
ら加圧成型し、センサ本体２０とした。なお１６．１８
は一対の電極線で、ここでは白金に少量のＺ ｒ Ｏｘ
を添加したものを用い、その線径は７０μ憔とした。な
おここでは金属酸化物半導体としてＢａ５ｎＯｓを示し
たが、Ｔ ｉ Ｏｔや５ｒＴｉＯｓ、あるいはＬａＣｏ
０．等でも良い。
ト８の幅を１００μｍとした。ＩＯは下部可動型、１２
は上部可動型で、１４はホッパーである。そしてホッパ
ー１４から投入した金属酸化物半導体（ＢａＳｎＯｉ）
の粉末を、固定型４や可動型１０゜１２の金型で上下か
ら加圧成型し、センサ本体２０とした。なお１６．１８
は一対の電極線で、ここでは白金に少量のＺ ｒ Ｏｘ
を添加したものを用い、その線径は７０μ憔とした。な
おここでは金属酸化物半導体としてＢａ５ｎＯｓを示し
たが、Ｔ ｉ Ｏｔや５ｒＴｉＯｓ、あるいはＬａＣｏ
０．等でも良い。
固定型４や可動型ｉ ０，１２は超硬合金材料で構成し
、ここではＷＣ−Ｃｏ材料を用いた。このような超硬合
金自体は周知であり、他の超硬合金を用いても良い。そ
して固定型４や可動型１０゜１２の全面をプラズマＣＶ
Ｄにより、厚さ３μｍ程度のＴｉＣ膜で被覆した。Ｔｉ
Ｃに代え、ＴｉＮやＳ ｒ Ｃｚ Ｓ ｉｓＮいＡＩＮ
、ＷＣ等のセラミックで被覆しても良い。これらのセラ
ミックはいずれも硬く、かつ潤滑性に富んでいる。好ま
しいセラミック被覆の材料は、炭化物と窒化物である。
、ここではＷＣ−Ｃｏ材料を用いた。このような超硬合
金自体は周知であり、他の超硬合金を用いても良い。そ
して固定型４や可動型１０゜１２の全面をプラズマＣＶ
Ｄにより、厚さ３μｍ程度のＴｉＣ膜で被覆した。Ｔｉ
Ｃに代え、ＴｉＮやＳ ｒ Ｃｚ Ｓ ｉｓＮいＡＩＮ
、ＷＣ等のセラミックで被覆しても良い。これらのセラ
ミックはいずれも硬く、かつ潤滑性に富んでいる。好ま
しいセラミック被覆の材料は、炭化物と窒化物である。
また被覆の厚さは例えばｔ−ｉｏμ膿程度とする。
なおＴｉＣ等の潤滑性セラミックによる被覆は、金属酸
化物半導体と接触する部分のみに、部分的に施しても良
い。
化物半導体と接触する部分のみに、部分的に施しても良
い。
このようにして得たセンサ本体２０を空気中等で焼結し
、第２図の排ガスセンサとした。即ち、アルミナ基板２
２の先端に設けたくぼみ部２４にセンサ本体２０を収容
し、電極線１６．＋８を基板に設けた印刷電極２６，２
７．２８．２９に溶接した。なお３０．３２は、予め印
刷電極２６．２８に接続した外部リードである。センサ
本体２０をくぼみ部２４に収容し、電極線１６．１８を
溶接した後、溶射によりセンサ本体２０をくぼみ部２４
に固定した。溶射は材料にＭｇＡｌ＊Ｏａを用い、溶射
電流６５０Ａで Ａｒ雰囲気下で行い、膜厚２００μｍ
とした。３４は生成した溶射膜である。
、第２図の排ガスセンサとした。即ち、アルミナ基板２
２の先端に設けたくぼみ部２４にセンサ本体２０を収容
し、電極線１６．＋８を基板に設けた印刷電極２６，２
７．２８．２９に溶接した。なお３０．３２は、予め印
刷電極２６．２８に接続した外部リードである。センサ
本体２０をくぼみ部２４に収容し、電極線１６．１８を
溶接した後、溶射によりセンサ本体２０をくぼみ部２４
に固定した。溶射は材料にＭｇＡｌ＊Ｏａを用い、溶射
電流６５０Ａで Ａｒ雰囲気下で行い、膜厚２００μｍ
とした。３４は生成した溶射膜である。
なお溶射膜３４には、例えばＴ ｉ ＯｔやＡＩ＊Ｏａ
等を用いてら良い。また好ましくは溶射膜３４はセンサ
本体２０の一部のみを被覆するようにし、応答速度の低
下を防止する。実施例では、センサ本体２０のｌθ％程
度を被覆するようにした。
等を用いてら良い。また好ましくは溶射膜３４はセンサ
本体２０の一部のみを被覆するようにし、応答速度の低
下を防止する。実施例では、センサ本体２０のｌθ％程
度を被覆するようにした。
試験例
水酸化ナトリウムで安定化したスズ酸の水溶液（ＰＨ１
３）に、塩化バリウム水溶液を加え、室温でＢａ５ｎＯ
ｓ・７ｌ−１ｔＯを沈でんさせた。沈でんの水洗を繰り
返しながら、溶液を７０℃に加温し、ＢａＳｎＯ３・５
ＨｔＯを経て、Ｂａ５ｎＯａ ・３Ｈ＊０の結晶を得た
。Ｂａ５ｎＯｓ・３Ｈ１０は、針状の長さ数十μｍ程度
の結晶として沈でんした。この結晶を空気中で１４００
℃で加熱し、Ｂａ５ｎＯ＊へ熱分解した。熱分解後のＢ
ａＳｎＯ３粒子は、最初の含水結晶の形態を維持してい
た。これに２ｗｔ％の酢酸セルロースバインダーを加え
、プレス成型した。なおプレス装置は第１図のものを用
い、電極線１６．１８の間隔は１ｍｍとした。バインダ
ーはデキストリンやでん粉、あるいはホウ素酸化物等に
変えても良く、あるいは用いなくてら良い。
３）に、塩化バリウム水溶液を加え、室温でＢａ５ｎＯ
ｓ・７ｌ−１ｔＯを沈でんさせた。沈でんの水洗を繰り
返しながら、溶液を７０℃に加温し、ＢａＳｎＯ３・５
ＨｔＯを経て、Ｂａ５ｎＯａ ・３Ｈ＊０の結晶を得た
。Ｂａ５ｎＯｓ・３Ｈ１０は、針状の長さ数十μｍ程度
の結晶として沈でんした。この結晶を空気中で１４００
℃で加熱し、Ｂａ５ｎＯ＊へ熱分解した。熱分解後のＢ
ａＳｎＯ３粒子は、最初の含水結晶の形態を維持してい
た。これに２ｗｔ％の酢酸セルロースバインダーを加え
、プレス成型した。なおプレス装置は第１図のものを用
い、電極線１６．１８の間隔は１ｍｍとした。バインダ
ーはデキストリンやでん粉、あるいはホウ素酸化物等に
変えても良く、あるいは用いなくてら良い。
ここでＢａ５ｎＯ１・３ＨｔＯを出発材料としたのは、
形がい粒子を利用して、プレス成型を容易にするためで
ある。即ち、Ｂａ５ｎＯ＋・３ＨｚＯを熱分解したＢａ
５ｎＯ，は、母結晶の形態を維持した大きな針状の粒子
（形がい粒子）となるため、流動性に富み、金型の内部
に均一に充てんすることが容易である。また外形が大き
いため、金型からこぼれだすことが少ない。
形がい粒子を利用して、プレス成型を容易にするためで
ある。即ち、Ｂａ５ｎＯ＋・３ＨｚＯを熱分解したＢａ
５ｎＯ，は、母結晶の形態を維持した大きな針状の粒子
（形がい粒子）となるため、流動性に富み、金型の内部
に均一に充てんすることが容易である。また外形が大き
いため、金型からこぼれだすことが少ない。
次に金型４，１０．１２を各種の材質で構成し、２×２
×０．６１＋１Ｉ１１の大きさに、センサ本体２０を５
Ｔｏｎ／ｃｍ’の圧力でプレス成型した。金型４，１０
、Ｉ２の材質には、通常の材質であるダイス鋼（比較例
１）、セラミック被覆なしのＷＣ−Ｃｏ超硬合金（比較
例２）、及び内面を厚さ約３μｍのＴｉＣで被覆したＷ
Ｃ−Ｃｏ超硬合金（実施例）の３種を用いた。
×０．６１＋１Ｉ１１の大きさに、センサ本体２０を５
Ｔｏｎ／ｃｍ’の圧力でプレス成型した。金型４，１０
、Ｉ２の材質には、通常の材質であるダイス鋼（比較例
１）、セラミック被覆なしのＷＣ−Ｃｏ超硬合金（比較
例２）、及び内面を厚さ約３μｍのＴｉＣで被覆したＷ
Ｃ−Ｃｏ超硬合金（実施例）の３種を用いた。
比較例１の場合、１万回程度のプレスで金型は消耗した
。消耗は特に固定型４で著しく、固定型４の内面にくぼ
みが生じた。消耗した固定型４を用いると、センサ本体
２０の形状がいびつとなり、また固定型４からの抜き出
し時に破損するものが生じた。
。消耗は特に固定型４で著しく、固定型４の内面にくぼ
みが生じた。消耗した固定型４を用いると、センサ本体
２０の形状がいびつとなり、また固定型４からの抜き出
し時に破損するものが生じた。
比較例２の場合、プレス成型後のセンサ本体２０を固定
型４から抜くことが難しかった、即ち、センサ本体２０
の大部分は、型４から抜き出す際に破損してしまった。
型４から抜くことが難しかった、即ち、センサ本体２０
の大部分は、型４から抜き出す際に破損してしまった。
実施例の場合、１万回程度使用しても金型４゜１０．１
２の消耗は見られず、また型４からの抜き出し時の破損
も生じなかった。なお実施例の場合、仮に金型４゜１０
．１２が消耗するとしても、消耗する部分はセラミック
被覆に限らる。そして消耗した金型４，１０．１２に再
度セラミック被覆を施什ば、金型４，１０．１２を再使
用できる。またＴｉＣによる被覆に代え、厚さ３μｍ程
度のＴｉＮ被覆を試みたが、結果は同様であった。
２の消耗は見られず、また型４からの抜き出し時の破損
も生じなかった。なお実施例の場合、仮に金型４゜１０
．１２が消耗するとしても、消耗する部分はセラミック
被覆に限らる。そして消耗した金型４，１０．１２に再
度セラミック被覆を施什ば、金型４，１０．１２を再使
用できる。またＴｉＣによる被覆に代え、厚さ３μｍ程
度のＴｉＮ被覆を試みたが、結果は同様であった。
実施例ではＢａ５ｎＯ＊のプレス成型に付いて説明した
が、これに限るものではなく、Ｔｉｅ、や５ｒＴｉＯ＋
、ＬａＣｏＯｓ等の任意の空燃比により抵抗値が変化す
る金属酸化物半導体のプレス成型に用いることができる
。Ｂ ａ Ｓ ｎ Ｏ３は、形がい粒子の利用によりプ
レス成型が容易なため、例として示したに過ぎない。
が、これに限るものではなく、Ｔｉｅ、や５ｒＴｉＯ＋
、ＬａＣｏＯｓ等の任意の空燃比により抵抗値が変化す
る金属酸化物半導体のプレス成型に用いることができる
。Ｂ ａ Ｓ ｎ Ｏ３は、形がい粒子の利用によりプ
レス成型が容易なため、例として示したに過ぎない。
［発明の効果］
この発明では、半導体排ガスセンサのセンサ本体をプレ
ス成型する。そしてプレス成型時の、金型の消耗を防止
し、かつ金型からのセンサ本体の抜き出し時の破損を防
止して、プレス成型を容易にする。
ス成型する。そしてプレス成型時の、金型の消耗を防止
し、かつ金型からのセンサ本体の抜き出し時の破損を防
止して、プレス成型を容易にする。
第１図は実施例での半導体排ガスセンサの製造工程を現
す斜視図、第２図は実施例で製造した排ガスセンサの一
部切り欠き部付き正面図である。 図において、４ 固定型、Ｉ Ｏ，＋ ２ 可動型、
１６．１８ 電極線、 ２０ センサ本体。
す斜視図、第２図は実施例で製造した排ガスセンサの一
部切り欠き部付き正面図である。 図において、４ 固定型、Ｉ Ｏ，＋ ２ 可動型、
１６．１８ 電極線、 ２０ センサ本体。
Claims (1)
- （１）空燃比により抵抗値が変化する金属酸化物半導体
の粉末を、金型によりプレス成型してセンサ本体とする
ようにした、半導体排ガスセンサの製造方法において、 前記金型を超硬合金により構成すると共に、金型の内面
にセラミックの被覆を施したことを特徴とする、半導体
排ガスセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120988A JPH01242953A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体排ガスセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120988A JPH01242953A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体排ガスセンサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242953A true JPH01242953A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13454062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7120988A Pending JPH01242953A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体排ガスセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01242953A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5468697A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-01 | Nippon Soken | Gas constituent detector |
| JPS5831066A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-23 | Toyota Motor Corp | 冷間加工用金型 |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP7120988A patent/JPH01242953A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5468697A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-01 | Nippon Soken | Gas constituent detector |
| JPS5831066A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-23 | Toyota Motor Corp | 冷間加工用金型 |
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