JPH0743339A - セラミック酸素センサの製造方法 - Google Patents
セラミック酸素センサの製造方法Info
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- JPH0743339A JPH0743339A JP5207093A JP20709393A JPH0743339A JP H0743339 A JPH0743339 A JP H0743339A JP 5207093 A JP5207093 A JP 5207093A JP 20709393 A JP20709393 A JP 20709393A JP H0743339 A JPH0743339 A JP H0743339A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力低減を可能としたセラミック酸素セ
ンサの製造方法を提供する。 【構成】 セラミック酸素センサチップ１をリード配線
２１〜２４が形成されたプレート２に搭載し、酸素セン
サチップ１部にカーボンペースト３を塗布して乾燥さ
せ、酸素センサチップ１部に重ねて結晶化ガラス／セラ
ミック粉混合ペースト４を塗布した後、カーボンペース
ト３が分解ガス化する温度で焼成して、センサチップ１
との間に空間５が形成された状態の耐熱保護層６を形成
する。
ンサの製造方法を提供する。 【構成】 セラミック酸素センサチップ１をリード配線
２１〜２４が形成されたプレート２に搭載し、酸素セン
サチップ１部にカーボンペースト３を塗布して乾燥さ
せ、酸素センサチップ１部に重ねて結晶化ガラス／セラ
ミック粉混合ペースト４を塗布した後、カーボンペース
ト３が分解ガス化する温度で焼成して、センサチップ１
との間に空間５が形成された状態の耐熱保護層６を形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック酸素センサ
の製造方法に係り、特にセンサチップの耐熱保護層部の
改良に関する。
の製造方法に係り、特にセンサチップの耐熱保護層部の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、安定化ジルコニア等のセラミ
ックイオン伝導体を用いた酸素センサが知られている。
この種のセラミック酸素センサの耐熱保護層には、酸素
ガスが透過できるポーラスな材料が用いられる。具体的
には例えば、結晶化ガラスとセラミック粉を含むペース
トをセンサチップ部に塗布し焼成することにより、ポー
ラスな結晶化ガラスの耐熱保護層が形成できる。
ックイオン伝導体を用いた酸素センサが知られている。
この種のセラミック酸素センサの耐熱保護層には、酸素
ガスが透過できるポーラスな材料が用いられる。具体的
には例えば、結晶化ガラスとセラミック粉を含むペース
トをセンサチップ部に塗布し焼成することにより、ポー
ラスな結晶化ガラスの耐熱保護層が形成できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
単純な耐熱保護層形成を行った場合、センサチップと耐
熱保護層は密着した状態となる。この状態では、センサ
チップに内蔵されたヒータの熱はイオン伝導体のみなら
ず耐熱保護層にも良好に伝えられ、耐熱保護層から放熱
される。従ってセンサの熱損失が大きく、無駄な電力を
消費することになる（例えば、特開平４−３４８２８０
号公報，特開平４−１２４２１号公報等参照）。
単純な耐熱保護層形成を行った場合、センサチップと耐
熱保護層は密着した状態となる。この状態では、センサ
チップに内蔵されたヒータの熱はイオン伝導体のみなら
ず耐熱保護層にも良好に伝えられ、耐熱保護層から放熱
される。従ってセンサの熱損失が大きく、無駄な電力を
消費することになる（例えば、特開平４−３４８２８０
号公報，特開平４−１２４２１号公報等参照）。
【０００４】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、消費電力低減を可能としたセラミック酸素センサの
製造方法を提供することを目的としている。
で、消費電力低減を可能としたセラミック酸素センサの
製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるセラミック
酸素センサの製造方法は、セラミック酸素センサチップ
をリード配線が形成されたプレートに搭載する工程と、
前記セラミック酸素センサチップ部に高温で分解ガス化
する材料を分散させたペーストを塗布して乾燥させる工
程と、前記セラミック酸素センサチップ部に重ねて結晶
化ガラスとセラミック粉を分散させたペーストを塗布し
た後、前記材料がガス化する温度で焼成する工程とを備
えたことを特徴としている。
酸素センサの製造方法は、セラミック酸素センサチップ
をリード配線が形成されたプレートに搭載する工程と、
前記セラミック酸素センサチップ部に高温で分解ガス化
する材料を分散させたペーストを塗布して乾燥させる工
程と、前記セラミック酸素センサチップ部に重ねて結晶
化ガラスとセラミック粉を分散させたペーストを塗布し
た後、前記材料がガス化する温度で焼成する工程とを備
えたことを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明の方法によると、異なる二種類のペース
トの重ね塗りと焼成により、第１のペーストが分解消失
し、第２のペーストによりポーラスな耐熱保護層が形成
されて、センサチップと耐熱保護層の間に空間が形成さ
れた状態が得られる。これより、熱損失が小さく、消費
電力低減を図ったセラミック酸素センサを得ることがで
きる。
トの重ね塗りと焼成により、第１のペーストが分解消失
し、第２のペーストによりポーラスな耐熱保護層が形成
されて、センサチップと耐熱保護層の間に空間が形成さ
れた状態が得られる。これより、熱損失が小さく、消費
電力低減を図ったセラミック酸素センサを得ることがで
きる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の限
界電流式セラミック酸素センサの製造工程であり、図２
（ａ）（ｂ）は図１（ａ）の状態を拡大して示す側面図
と平面図である。
明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の限
界電流式セラミック酸素センサの製造工程であり、図２
（ａ）（ｂ）は図１（ａ）の状態を拡大して示す側面図
と平面図である。
【０００８】この実施例ではセラミック酸素センサチッ
プ１は、図２に示すように、絶縁性基板１１上にＰｔカ
ソード電極１２、安定化ジルコニア膜１３、Ｐｔアノー
ド電極１４がこの順に積層形成された薄膜素子構造であ
る。アノード電極１４上には結晶化ガラス膜１５を介し
てＰｔヒータ１６が配設されている。例えば絶縁性基板
１１としてポーラス基板を用いることにより、この基板
１１が拡散律速性を持つカソード電極１２への気体拡散
層となる。酸素センサチップ１のアノード電極端子、カ
ソード電極端子及びヒータ端子は、図では詳細は示して
いないがセンサチップ１の底部に導出されている。
プ１は、図２に示すように、絶縁性基板１１上にＰｔカ
ソード電極１２、安定化ジルコニア膜１３、Ｐｔアノー
ド電極１４がこの順に積層形成された薄膜素子構造であ
る。アノード電極１４上には結晶化ガラス膜１５を介し
てＰｔヒータ１６が配設されている。例えば絶縁性基板
１１としてポーラス基板を用いることにより、この基板
１１が拡散律速性を持つカソード電極１２への気体拡散
層となる。酸素センサチップ１のアノード電極端子、カ
ソード電極端子及びヒータ端子は、図では詳細は示して
いないがセンサチップ１の底部に導出されている。
【０００９】このように構成された酸素センサチップ１
をプレート２上に搭載する。プレート２は例えば、６．
５mm×２２mm×０．２mmのフォルステライト基板であ
り、その片面にアノード用配線２１、カソード用配線２
２及びヒータ用配線２３，２４が予め形成されている。
酸素センサチップ１の底部端子とプレート２のリード配
線の接続位置関係は予め設定されていて、例えば配線２
１〜２４のチップ端子接続位置に０．３mmφ，５０μｍ
厚のＰｔペーストを印刷し、酸素センサチップ１を載せ
て、１０００℃，１０分の条件で焼成することにより、
図２及び図１（ａ）に示すようにプレート２の先端部に
チップ１が固定される。
をプレート２上に搭載する。プレート２は例えば、６．
５mm×２２mm×０．２mmのフォルステライト基板であ
り、その片面にアノード用配線２１、カソード用配線２
２及びヒータ用配線２３，２４が予め形成されている。
酸素センサチップ１の底部端子とプレート２のリード配
線の接続位置関係は予め設定されていて、例えば配線２
１〜２４のチップ端子接続位置に０．３mmφ，５０μｍ
厚のＰｔペーストを印刷し、酸素センサチップ１を載せ
て、１０００℃，１０分の条件で焼成することにより、
図２及び図１（ａ）に示すようにプレート２の先端部に
チップ１が固定される。
【００１０】次に、図１（ｂ）に示すように、酸素セン
サチップ１部にカーボンペースト３を塗布する。カーボ
ンペースト３は例えば、最終焼成工程で分解ガス化する
材料であるカーボン粉をターピネオール等の溶剤に分散
させたものである。これに、上述のようにプレート２に
搭載した酸素センサチップ１部をデイップし、１５０
℃，３０分の条件で乾燥させる。
サチップ１部にカーボンペースト３を塗布する。カーボ
ンペースト３は例えば、最終焼成工程で分解ガス化する
材料であるカーボン粉をターピネオール等の溶剤に分散
させたものである。これに、上述のようにプレート２に
搭載した酸素センサチップ１部をデイップし、１５０
℃，３０分の条件で乾燥させる。
【００１１】続いて、図１（ｃ）に示すように、カーボ
ンペースト３で覆われた酸素センサチップ１部に重ね
て、結晶化ガラス／セラミック粉混合ペースト４を塗布
する。この混合ペースト４は具体的には、例えばカーボ
ン／ステアタイト粉（＝１／２）をターピネオール等の
溶剤に分散させたものである。これに、プレート２に搭
載した酸素センサチップ１部をディップする。
ンペースト３で覆われた酸素センサチップ１部に重ね
て、結晶化ガラス／セラミック粉混合ペースト４を塗布
する。この混合ペースト４は具体的には、例えばカーボ
ン／ステアタイト粉（＝１／２）をターピネオール等の
溶剤に分散させたものである。これに、プレート２に搭
載した酸素センサチップ１部をディップする。
【００１２】最後に例えば、１０００℃，１０分の条件
で焼成する。この焼成工程でカーボンペースト３は分解
消失し、図１（ｄ）に示すように、酸素センサチップ１
との間に所定の空間５が形成された状態で、結晶化ガラ
スとステアタイトによるポーラスな耐熱保護層６が形成
される。
で焼成する。この焼成工程でカーボンペースト３は分解
消失し、図１（ｄ）に示すように、酸素センサチップ１
との間に所定の空間５が形成された状態で、結晶化ガラ
スとステアタイトによるポーラスな耐熱保護層６が形成
される。
【００１３】この実施例によると、図１（ｄ）に示した
ように耐熱保護層６と酸素センサチップ１の間には空間
が形成されるため、ヒータの熱が耐熱保護層６に直接伝
導することはなく、従って優れた熱効率が得られる。ま
たこの実施例の方法は簡単であり、量産性にも優れてい
る。さらに耐熱保護層材料には耐熱性に優れたものを用
いていることから、低温から高温まで広い温度範囲で使
用可能な酸素センサが得られる。
ように耐熱保護層６と酸素センサチップ１の間には空間
が形成されるため、ヒータの熱が耐熱保護層６に直接伝
導することはなく、従って優れた熱効率が得られる。ま
たこの実施例の方法は簡単であり、量産性にも優れてい
る。さらに耐熱保護層材料には耐熱性に優れたものを用
いていることから、低温から高温まで広い温度範囲で使
用可能な酸素センサが得られる。
【００１４】図３は、この実施例による酸素センサの動
作温度４５０℃での電流電圧特性例である。図示のよう
に電流の立上がり特性も優れた良好な限界電流特性が得
られている。熱的安定性及び長期信頼性も優れているこ
とが確認された。
作温度４５０℃での電流電圧特性例である。図示のよう
に電流の立上がり特性も優れた良好な限界電流特性が得
られている。熱的安定性及び長期信頼性も優れているこ
とが確認された。
【００１５】本発明は上記実施例に限られない。例えば
実施例で示したセンサチップ構造は一例であって、限界
電流特性を得るために酸素ガスを拡散律速性をもって供
給するための構造、イオン伝導体や電極の積層構造等
は、種々変形して実施することができる。最終的に耐熱
保護層内に空間を残すためのペースト、及び耐熱保護層
となるペーストの材料についても同様に種々選択するこ
とができる。
実施例で示したセンサチップ構造は一例であって、限界
電流特性を得るために酸素ガスを拡散律速性をもって供
給するための構造、イオン伝導体や電極の積層構造等
は、種々変形して実施することができる。最終的に耐熱
保護層内に空間を残すためのペースト、及び耐熱保護層
となるペーストの材料についても同様に種々選択するこ
とができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、異
なる二種類のペーストの重ね塗りと焼成により、センサ
チップと耐熱保護層の間に空間が形成された状態を得
て、センサチップの熱損失低減、従って消費電力低減を
図ったセラミック酸素センサを得ることができる。
なる二種類のペーストの重ね塗りと焼成により、センサ
チップと耐熱保護層の間に空間が形成された状態を得
て、センサチップの熱損失低減、従って消費電力低減を
図ったセラミック酸素センサを得ることができる。
【図１】 本発明の一実施例のセラミック酸素センサの
製造工程を示す。
製造工程を示す。
【図２】 同実施例におけるセンサチップのプレート搭
載状態を示す。
載状態を示す。
【図３】 同実施例による酸素センサの電流電圧特性を
示す。
示す。
１…セラミック酸素センサチップ、２…プレート、３…
カーボンペースト、４…結晶化ガラス／セラミック粉混
合ペースト、５…空間、６…耐熱保護層。１１…絶縁性
基板、１２…Ｐｔカソード電極、１３…安定化ジルコニ
ア膜、１４…Ｐｔアノード電極、１５…結晶化ガラス
膜、１６…Ｐｔヒータ、２１〜２４…配線。
カーボンペースト、４…結晶化ガラス／セラミック粉混
合ペースト、５…空間、６…耐熱保護層。１１…絶縁性
基板、１２…Ｐｔカソード電極、１３…安定化ジルコニ
ア膜、１４…Ｐｔアノード電極、１５…結晶化ガラス
膜、１６…Ｐｔヒータ、２１〜２４…配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宿利 尚次 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 石橋 功成 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 加藤 嘉則 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミック酸素センサチップをリード配
線が形成されたプレートに搭載する工程と、 前記セラミック酸素センサチップ部に高温で分解ガス化
する材料を分散させたペーストを塗布して乾燥させる工
程と、 前記セラミック酸素センサチップ部に重ねて結晶化ガラ
スとセラミック粉を分散させたペーストを塗布した後、
前記材料がガス化する温度で焼成する工程とを備えたこ
とを特徴とするセラミック酸素センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207093A JP2514581B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | セラミック酸素センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207093A JP2514581B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | セラミック酸素センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743339A true JPH0743339A (ja) | 1995-02-14 |
| JP2514581B2 JP2514581B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=16534089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5207093A Expired - Fee Related JP2514581B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | セラミック酸素センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514581B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015087162A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサおよびガスセンサ素子の製造方法 |
| JP2015087161A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサおよびガスセンサ素子の製造方法 |
| WO2020174860A1 (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| JP2020139760A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP2021081394A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP5207093A patent/JP2514581B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015087162A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサおよびガスセンサ素子の製造方法 |
| JP2015087161A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサおよびガスセンサ素子の製造方法 |
| WO2020174860A1 (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| JP2020139760A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| US11921078B2 (en) | 2019-02-26 | 2024-03-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Sensor element and gas sensor |
| JP2021081394A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2514581B2 (ja) | 1996-07-10 |
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Legal Events
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