JPH0623962Y2

JPH0623962Y2 - センサのリ−ド線接続構造

Info

Publication number: JPH0623962Y2
Application number: JP8051687U
Authority: JP
Inventors: 良隆神戸; 和明高田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2002-05-27
Also published as: JPS63188556U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案はセラミックセンサのリード線の接続構造に関す
るものである。

［従来の技術］近年、周囲のガス濃度、温度等を電気信号に変換する各
種のセラミックセンサが実用化されている。この種のセ
ンサでは、外部の制御・駆動回路とセンサとの間で電気
信号の入出力を行うために、セラミック基板上の電極か
らリード線を引き出す必要があり、以下に述べるような
種々のリード線接続構造が提案されている。

（１）セラミック基板表面の白金電極の上に、この電極
とほぼ同一材料（例えば白金、金等）からなる介在層を
設け、その表面にリード線を溶接した構造（特開昭６０
−１５８５６８号）。

（２）セラミック基板表面の電極の上に、リード線に相
当する金属製の端子板を設け、この端子板と電極とを絶
縁性耐熱接着剤で接続した構造（実開昭５７−１８２１
６０号）。

（３）セラミック基板表面の電極の上にリード線を配置
し、さらにその上を網状導電体で覆った後、熱圧着で固
定した構造。

（４）セラミック基板表面の電極に接触するようにコの
字形の導電性保持具を用いてセラミック基板を弾性挟持
し、この保持具からリード線を引き出した構造（特開昭
５７−１３９６５８号）。又は、絶縁性のリード線支持
具により固定された２本のリード線を用いて、同様にセ
ラミック基板を弾性挟持した構造。

（５）セラミック・グリーンシート上にペースト状白金
を塗布して電極パターンを形成した後、この電極パター
ンに接触させてリード線を配置し、さらにその上にもう
一枚のグリーンシートをのせ、これらを一体に焼成して
固定した構造。

［考案が解決しようとする問題点］しかしながら、これらのリード線接続構造は、いずれも
未だ充分なものでなく、以下の問題点を有する。

まず、（１）〜（３）の構造では、リード線の引っ張り
方向及び剥離方向の力に対して充分な強度が得られなか
った。また、（４）の構造では、セラミック基板を挟ん
でいる保持具やリード線が抜けてしまう可能性があっ
た。このため（１）〜（４）の構造では、センサ組付時
のリード線の取り扱いに注意を要し、作業効率が低下す
るという問題があった。しかも、（２），（４）の構造
では、電極及びリード線等の表面が微視的には平らでな
いため、これらを単に接触させただけでは良好な電気的
接続が得られない可能性があった。

また、（５）の構造では、リード線をグリーンシートと
一体で焼成するので、強度の点では問題は無いが、リー
ド線が高温の雰囲気に長時間さらされる点が問題であっ
た。即ち、グリーンシートの焼成に要する温度及び時間
は、例えば約１４００℃，約１時間であるため、リード
線に白金等の高融点金属材料を使用しなければならなか
った。このような金属材料は高価であるため、製品のコ
ストアップを招いていた。また、高価な金属材料を用い
るのでリード線を長く引き出せず、センサ組付時の作業
が難しくなるという問題もあった。

そこで、本考案はセンサの電極とリード線との間で、高
い接続強度及び良好な電気的接続を実現し、しかもリー
ド線に白金等の高融点金属材料を用いる必要のないセン
サのリード線接続構造を提供することを目的としてい
る。

［問題点を解決するための手段］かかる目的を達成するための本考案の構成は、セラミック基板と一体に焼成して形成された電極上に、
網状導電体で被覆されたリード線が配置され、該セラミ
ック基板の焼成温度よりも低い焼成温度の絶縁性耐熱接
着剤によって、該電極と該リード線とが接続されたこと
を特徴とするセンサのリード線接続構造を要旨としてい
る。

［作用］ここで、上記セラミック基板としては、ジルコニア（Ｚ
ｒＯ_２）にＣａＯ，Ｙ_２Ｏ_３，Ｙｂ_２Ｏ_３等を固溶させ
た安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質の
基板を用いてもよいし、ＴｉＯ_２，ＣｏＯ等の金属酸化
物半導体の基板を用いてもよい。これらはいずれも、そ
の基板表面に金属電極を設けて、周囲雰囲気中の酸素濃
度等を検出するガスセンサとして作用するが、前者は酸
素イオン伝導性固体電解質板の表裏面の酸素分圧の濃淡
によって生じる起電力を検出するものであり、後者は金
属酸化物半導体の電気抵抗値が周囲の酸素分圧によって
変化する現象を利用するものである。

また、上記セラミック基板表面の電極として、白金，ロ
ジウム等を用いることができ、この場合、ペースト状の
白金等をフリーンシートの表面に塗布し、グリーンシー
トと一体に焼成する方法で形成してもよい。

そして、上記リード線及び上記網状導電体としては、白
金等の高融点金属を用いてもよいが、コスト低減の点
で、銅，ステンレス等の低融点金属を用いることが望ま
しい。

また、上記絶縁性耐熱接着剤としては、ホウケイ酸ガラ
ス，鉛ガラス等を用いてもよいが、耐熱性の点で、ジル
コニア・シリカ又はアルミナを主成分とするセラミック
接着剤を用いることが好ましい。

さらに、電気的接続を一層確実にすると共に絶縁性耐熱
接着剤を塗布・焼成する際の作業効率を向上させるため
には、絶縁性耐熱接着剤を塗布する前に、網状導電体で
被覆されたリード線とセラミック基板表面の電極とをス
ポット溶接、熱圧着もしくは銅ペースト，銀ペースト等
の導電性接着剤により接続してもよい。

［実施例］以下、本考案のセンサのリード線接続構造を酸素センサ
に適用した実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は本考案の第１実施例としてのセンサのリード線
接続構造を示す組立前の分解斜視図である。同図に示す
ように本実施例のリード線接続構造は、電極２，３が表
面に形成された酸素イオン伝導性固体電解質基板１、網
状導電体４，５で被覆されたリード線６，７及びセラミ
ック接着剤８より構成される。尚、リード線６，７を接
続するために、電極２，３の一部としてリード線接続部
９，１０が形成されている。

ここで、酸素イオン伝導性固体電解質基板（以下、基板
という）１はジルコニア（ＺｒＯ_２）にＣａＯ，Ｙ_２Ｏ
_３，Ｙｂ_２Ｏ_３等を固溶させた安定化ジルコニアよりな
る基板であり、その表面の電極２，３は多孔質の白金、
ロジウム等で形成されている。また、網状導電体４，５
及びリード線６，７には、白金等の高融点金属に比べて
融点の低い金属、例えば銅、ステンレス等を用いてい
る。そして、セラミック接着剤８はジルコニア・シリカ
又はアルミナを主成分とする絶縁性耐熱接着剤であり、
例えば焼成に要する温度，時間が約２００℃，約一時間
であって焼成後には約１２００℃までの耐熱性を有する
アロンセラミック（商品名）を用いてもよい。

次に、本実施例のリード線接続構造の製造方法を第１図
に基づいて説明する。

まず、基板の原料粉体に有機溶剤等を加えて流動性、保
形性を与え、これを成形してグリーンシートを形成す
る。そして、このグリーンシートの表面にペースト状の
白金等を塗布して電極パターンを形成した後、これらを
約１４００℃の雰囲気中で約１時間焼成して、基板１及
び電極２，３を一体焼成する。

続いて、リード線６，７の端部に網状導電体４，５を被
覆し、電極２，３のリード線接続部９，１０の上に配置
する。尚、この後の作業を容易にすると共に電気的な接
続をより確実にするために、網状導電体４，５で被覆さ
れたリード線６，７とリード線接続部９，１０とを、ス
ポット溶接、熱圧着もしくは銅ペースト、銀ペースト等
の導電性接着剤等により、仮止めを兼ねて接続してもよ
い。

そして最後に、上記リード線６，７とリード線接続部
９，１０とを覆うようにセラミック接着剤８を塗布した
後、約２００℃の雰囲気中で約１時間加熱して焼成す
る。

以上のようにして得られる本実施例のリード線接続構造
を第２図に示す。また、第２図のIII−III線断面図を第
３図に示す。第３図に示すように、本実施例のリード線
接続構造においては、基板１の表面の電極３のリード線
接続部１０に、網状導電体５で被覆されたリード線７が
配置され、その上を覆うようにセラミック接着剤８が塗
布され焼成されている。従って、網状導電体５の中にセ
ラミック接着剤８が入り込み、基板１と網状導電体５と
をセラミック接着剤８で一体固定できるので接続強度、
即ちリード線７に加わる引っ張り方向及び剥離方向の力
に対する強度を向上させることができる。

また、網状導電体５を用いたことにより、網状導電体５
とリード線接続部１０との接触面積を大きくできるの
で、リード線７とリード線接続部１０との電気的接続が
確実になると共に、セラミック接着剤８を焼成する時の
リード線７の位置ずれ等により生じる接触不良を防止す
ることができる。しかも、セラミック接着剤８は絶縁性
及び耐熱性を有するので、リード線接続部１０の上に塗
布することによって保護層として働き、周囲の被測定ガ
スの熱や衝撃からリード線接続部１０を保護し、その劣
化を防止することが可能になる。

さらに、セラミック接着剤８の焼成温度はグリーンシー
トの焼成温度に比べて低いので、リード線７及び網状導
電体５の材料として、銅、ステンレス等の低融点金属を
用いることが可能になる。従って、従来使用していた白
金等の高融点金属に比べて安価な低融点金属を用いるこ
とができるので、コスト低減が可能になり、同時にリー
ド線７を充分長く引き出してセンサの組付作業を容易に
することも可能になる。

次に、本考案の第２実施例について説明する。第４図
は、本考案の第２実施例のセンサのリード線接続構造を
示す断面図である。本実施例においては、基板１からは
み出るところまで、網状導電体５でリード線７が被覆さ
れており、他は第１実施例と同じである。このおゆな構
成にすると、リード線７に加わる様々な方向からの力を
網状導電体５のはみ出し部１１で受け止めることができ
る。従って、センサ組付時等において、リード線７に直
接、力が加わってリード線７が切れるのを防止すること
ができる。

尚、以上の実施例では、前もって網状に形成された網状
導電体４，５によってリード線を被覆した場合について
説明したが、この網状導電体は初めから網状である必要
はなく、例えば導電性の細線等をリード線に巻き付けて
網状にしたものを用いても同様な効果を得ることができ
る。

［考案の効果］以上説明したように、本考案のセンサのリード線接続構
造においては、セラミック基板上の電極と網状導電体で
被覆されたリード線とが、絶縁性耐熱接着剤によって接
続されている。

従って、従来のように、リード線を単に、溶接、熱圧着
もしくは絶縁性耐熱接着剤等によって接続する場合に比
べて、高い強度と良好な電気的接続を実現することがで
きる。

しかも、焼成温度の低い絶縁性耐熱接着剤を使用するの
で、リード線に白金等の高融点金属材料を用いる必要が
ない。従って、安価な低融点金属をリード線材料として
使用できるので、コストを低減でき、同時にリード線を
充分長く引き出してセンサ組付時の作業効率を向上させ
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例のリード線接続構造を示す
組立前の分解斜視図、第２図は同じくその組立後の斜視
図、第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は本考
案の第２実施例を示す断面図である。１……酸素イオン伝導性固体電解質基板２，３……電極４，５……網状導電体６，７……リード線８……セラミック接着剤

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板と一体に焼成して形成され
た電極上に、網状導電体で被覆されたリード線が配置さ
れ、該セラミック基板の焼成温度よりも低い焼成温度の
絶縁性耐熱接着剤によって、該電極と該リード線とが接
続されたことを特徴とするセンサのリード線接続構造。
【請求項２】セラミック基板からはみ出るところまで、
網状導電体でリード線が被覆された実用新案登録請求の
範囲第１項記載のセンサのリード線接続構造。