JPS60120593A - セラミック基板の端子構造 - Google Patents

セラミック基板の端子構造

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JPS60120593A
JPS60120593A JP58228921A JP22892183A JPS60120593A JP S60120593 A JPS60120593 A JP S60120593A JP 58228921 A JP58228921 A JP 58228921A JP 22892183 A JP22892183 A JP 22892183A JP S60120593 A JPS60120593 A JP S60120593A
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Japan
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noble metal
ceramic substrate
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lead wire
terminal structure
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高見 昭雄
松浦 利孝
哲平 大川
圭三 古崎
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Nippon Tokushu Togyo KK
Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はセラミック基板の端子構造に関づるものである
。
〔従来技術] 従来より、セラミック材からなる基板上に金)は白金属
の貴金属を主体とした貴金属ペーストにてパターンを形
成し、焼結することによって、電子回路の小型化、計量
化を図るといったことが行なわれている。
ここで、この種のセラミック基板における信号を入・出
力J−るための端子4m造としては、例えば第1図に図
示する如く、基板1の端面に上記貴金属ペーストにて電
極1as’ibを形成し、銅等からなる通常のリード線
2を半田付けA″するようにしているもの、あるいは第
2図に示す如く、セラミック基板3に形成された上記貴
金属ペーストのパターン4上に、貴金属からなるリード
線、例えば白金リード線5を設け、その上からセラミッ
ク板6を密着し、一体焼結させることによってこの白金
リード線5を端子と1−るものがある。
ところでこのようなセラミック基板を各種検出器の基板
として用いるような場合、例えば各種燃焼機器に取り付
け、排気中の酸素濃度等ガス成分を検出するといったガ
スセンサに用いるような場合には、上記前者の半田付け
に−よる端子構造では耐熱性がないことがら使用できず
、また後者の白金リード線を用いた端子構造では耐熱性
は良いが、白金自身の強度が小さいことがら補強用のリ
ード線を溶接する必要があり、また白金自体高価なもの
であるので製造原価が高くなるといった問題がある。
[発明の目的J そこで本発明は、セラミック基板の端子構造を耐熱性を
有しかつ比較的安価に生産することができるようにする
と共に、信頼性の高い端子4vJ迄とすることによって
、例えば内燃機関のように高湿、高振動の場所に取り付
けられる検出器に使用した場合にも充分に耐え得るよう
にすることを目的としている。
[発明の構成J かかる目的を達するための本発明の構成は第3図に示す
如く、 しラミック基板■と、該基板上に形成された貴金属を生
成分とするM極層Hと、該電極層に熱圧着された貴金属
メッキリード線■とを備えたことを特徴とするセラミッ
ク基板の端子構造を要旨としている。
ここで上記セラミック基板■としては通常用いられるセ
ラミック基板でよく、例えばアルミナ、へりリア、ムラ
イト、スデアタイト等を主成分として焼成したセラミッ
ク基板が挙げられる。
次に貴金属メッキリード線■にお番プるリード線として
は例えば銅、銀、鉄等を主成分とするリード線、あるい
はニッケル、クロム等のメッキを施こしたものでよく、
通常用いられるリード線であればよいが、特に加工、価
格等の面がら銅またはその合金のリード線を用いること
が望ましい。また貴金属メッキリード線■における白金
属メツ゛キとしては、白金、パラジウム、インジウム等
の白金属または金を用いたメッキが挙げられ、特に熱圧
着による接合強度の点から金のメッキが望ましい。
電極層■としては、上記貴金属メッキと同様に金または
白金属を主成分とした電極層が挙げられ、中でも白金は
適度の電気抵抗を有することから、よく電気回路の抵抗
、ヒータとして用いられている。そのため電気回路をそ
のまま電極として用いることができるので白金を用いる
ことが望ましい。
またセラミック基板上に耐久性のある電極層を設けるた
めには適量のセラミック粉末を添加することが望ましく
、この場合セラミック基板との接合強度を更に増加させ
るためにはセラミック粉末を4ないし20%の割合で添
加することが望ましい。
一方貴金属リード線との接合強度を増加させるためには
セラミック粉末を4%以下の割合にづることが望ましい
。従って電極層を2層とし、基板側電極層にはセラミッ
ク粉末を4ないし20%、真金属リード線側電極層には
セラミック粉末を4%以下添加することによって、基板
、ffl極層及びリード線の接合をより向上させること
ができる。更に上述の如く電極層を2層とする場合には
、前記した理由から基板側電極層に白金を用いた方がよ
く、また貴金属リード線側電極層にはリード線の貴金属
メッキにおいて述べたと同様に金を用いた方がより効果
的である。
次に熱圧着は貴金属リード線■と電極層■とを加熱しつ
つ圧着し、その接合部分を溶解させて接着することであ
るが、この方法として例えば耐熱性の樹を高温に加熱し
、リード線の上から電極層方向に押圧することによって
行なうことができる。
以下、実施例を挙げてμ2明する。
[実施例] まず上記セラミック基板工として、平均粒径1゜5μm
のへ立201192重量%、5iOz4重量%、CaO
2田m%及びM(102重量%からなる混合粉末100
重量部に対してブチラール樹脂12重量部及びジブデル
フタレート6重量部を添加し、有機溶剤中で混合してス
リラーとし、ドクターブレードを用いて厚さ1mmのグ
リーンシートを作った。次に電極層として白金〈又は金
)にアルミナ〈又はガラス)を後述の表に示す割合で添
加したペーストを、上記グリーンシート上に厚膜印刷し
た。その後厚膜印刷されたグリーンシートを大気中温度
1500℃、保持時間2時間の条件で焼成することによ
り、電極層■を備えたセラミック基板工が得られた。
次に貴金属メッキリード線■として径が0.3mmの銅
リード線上に2.5μmの金メッキを施したものを用い
、500℃に加熱された櫟を10kgの力で押圧し熱圧
着を行なった。
このようにして形成された端子の接合強度を、第3図破
線Bで示す如く、貴金属メッキリード線■をセラミック
基板■の垂直方向に引っ張り、巣板−電極面あるいは電
極−リード間の918強度として測定した。その測定結
果を次表に示す。
ここで表におけるNOlないしNO5は、上記電極層■
を1層とし、白金を主成分としてアルミナの割合を表に
示す如く変化させたもの、NO6及びNO7は電極層■
を2層とし、NO6においては1層目、つまりセラミッ
ク基板側を白金80%、アルミナ20%とし、2層目、
つまり貴金属リード線側を白金98%、アルミナ2%と
して焼成したものであり、NO7においては1層目は白
金80%、アルミナ20%とし、2層目を金95%、ガ
ラス5%として焼成したbのである。またNOIにおけ
る*印はセラミック基板と電極層との間が剥離したこと
を示し、それ以外のものは電極層とリード線との間が剥
111シた。
表から明らかな如く、電極層■を1層とした場合、10
%のアルミナを含む電極層■が最も接合強度を有するこ
とがわかった。また電極層1■を2層とした場合には、
1層の場合よりもかなり強度を増すことがわかり、2層
目を金を主体とりる電極層にすれば、2層目が白金の場
合より6接合強度を得ることができるということL〉わ
かった。
[適用例] 次に本発明の端子1f4造を、内燃機関の排気中の酸素
濃度を検出する酸素センサに適用した場合について説明
づる。
第4図は酸素センサの部分断面側面図である。
図にJ5いて10はセラミック基板上に検出素子11を
備え、酸素濃度を検出するための検出部、12は検出部
10を把持すると共に本センサを内燃機関に取り付ける
ための筒状に形成された主体金具、13は主体金具12
の内燃機関側先端部12aに取り付けられ、検出部10
を保護するためのプロテクタ、14は主体金具10と共
に検出部10を把持慢る1=めの内筒であり、検出部1
0はスペーサ15、充填粉末16及びガラスシール17
を介して主体金具10及び内筒14にて把持される。こ
こで充填粉末16は滑石及びガラスの1:1の混合粉末
であり、ガラスシール17は低融点ガラスにより600
℃でシールし、検出ガスの漏れを防止するだめのもので
ある。また主体金具12の外周には内燃機関取付用のね
じ部12bが刻設されており、内燃機関壁面当接部分に
【よ1ノ1気h\漏れないようガスケツ1−18が設け
らtして(′Xる。
19は内筒14を覆うように主体金具12にIIRす(
=Iけられる外筒、20はシリコンゴムかうなるシール
材であって、リード線21ないし23と、第5図に示ず
ガラスシール17より突出さtした検出部10からの端
子31ないし33との接続部を絶縁保護するためのもの
である。
このリード線21ないし23と端子31なtIXシ33
との接続は、第6図に示す如く予め外筒19内にシール
020及びリード線21ないし23を納めると共に、各
リード線21ないし23の先端に加締金具24ないし2
6を接続し、その後加締金具24ないし26を端子31
ないし33と加締接続することによって行なわれる。
次に検出部10は第7図に示1(イ)、(ロ)、(ハ)
の手順に従って作成される。
図において40及び41は、前述の実施例と同様に平均
粒径1.5μmのへ立20 a 92重量%、5iOz
4重量%、CaO2重間%及びMgO2重量%からなる
混合粉末1.00重量部に対してブチラール樹脂12重
組部及びジブチルフタレート(DBP)6重量部を添加
し、有機溶剤中で混合してスラリーとし、ドクターブレ
ードを用いて形成されたグリーンシートであり、グリー
ンシート40は厚さIn1m、グリーンシー1〜41は
厚さ0゜2111111に形成されている。42ないし
47はptに対し7%のA立ZOaを添加した白金ペー
ストで19膜印刷したパターンであり、42及び43は
検出素子11の電極となる電極パターン、14は検出索
子11を加熱するためのヒータとなる発熱抵抗体パター
ン、45ないし47は発熱抵抗体パターン44や検出素
子11に電源を印加あるいは検出信号を抽出するだめの
電極であって、端子31ないし33と夫々接続されるも
のである。
本検出部10の製造は、(イ)に示す如く、まずグリー
ンシート40上に上記42ないし47のパターンを白金
ペーストで厚膜印刷することにより始められる。そして
(ロ)から明らかな如く、グリーンシー1−41に電極
パターン42及び43の先端部が露出するように打ち抜
きによって川1049を形成し、グリーンシート40に
おtする電4Vパターン42.43及び電極45な&)
L 47を除く全てのパターンを覆うべく、グリーンシ
ー1〜40にグリーンシート41を積層熱圧るする。そ
の後この積層熱圧着されたグリーンシート40.41を
1500℃の大気中にて2時間放置づることによってセ
ラミック基板を焼結させる。次(、:(〕\)に承り如
く、間口49に検出索子11をムシtノることとなるの
であるが、この検出素子11(よ511均ネ立径1.2
μmのTi 02粉末100モル81I1.:3シシ1
モル部の白金ブラックを添加し、更に仝V)末に対して
3mm%のエチルセルロースを添加しブチルカルピトー
ル中で混合し300 jjζイスに粘1立−整した1−
io2ペーストを、開1]49を充塞しblつ電極パタ
ーン42及び43の先端に被着づ゛るよう厚膜印刷した
後、1200℃の大気中に111& I用放薗して焼き
イ4けることによって形成される。
次に検出部10 ノ′Fil&+ 45ないし47 ト
pFJ’ 31ないし33との接続は第8図に承り如<
 frなわれる。尚、端子31ないし33は、0.3m
mの銅板を1ツヂング加工により一体成形され、その上
に厚さ2.5μIllの金メッキが施されている。
まず第8図〈イ)に示づ−如く、上記各端子31ないし
33を電極45ないし47上に夫々配設づる。そして(
ロ)に示ず模50を500℃に加熱し、各端子31ない
し33を10に!+の力で抑圧することによって熱圧着
され、熱や振動に強い端子の接続ができる。
このようにして作成された検出部10は、上述した如(
ハウジング12や内筒14によって把持され、内燃機関
の排気中酸素m度を検出づることとなるのであるが、こ
の検出部10においては端子31及び端子33間に加熱
用の電源を印加することによって検出素子11を加熱さ
せ、端子32及び端子33間の抵抗値の変化を検出する
ことによって排気中酸素淵麿を得ることができるのであ
る。
以上説明したように本発明の端子構造を酸素センサに適
用した場合には、酸素m喰を検出する検出素子が形成さ
れたセラミック基板の型棒と端子との接続を、加熱され
た楔によって熱圧着により行なうため、熱に強く、また
端子が銅板からなっているため振動にも強い端子4F4
造を有づる酸素センサとなり、耐久性のあるM素セン4
)−となり(qる。
また本酸素センサにおいてはN極と端子との接続部分を
低融点ガラスにて固定されるため、更に堅固な端子41
1を造とすることができる。
[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明のセラミック基板の端子構造
は、セラミック基板士に形成された貴金属を主成分とす
る電極層と、貴金属メッキリード線とを熱圧着により接
続してなること力日ら、熱に強く、また振動等にも強い
耐久性のある端子構造どなり得る。またセラミック基板
を焼結させた後、負金属メッキリード線を熱圧着するの
で端子を容易に接続することができ、更には端子に貴金
、属メッキを施づだけで貴金属そのものを使う必要がな
いことから比較的安価に設【ノることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来のセラミック基板の端子構造を
示ず斜視図、第3図は本発明のセラミック基板の端子構
造を示づ側面図、第4図ないし第8図は本発明の端子構
造を酸素センサに適用した適用例を示し、第4図ないし
第6図は本[ンサの構造を示づ部分断面図、第7図は検
出部10の組み立て工程を示す正面図及びA−A線断面
図、第8図は検出部10の端子418造を示す正面図及
びB−B線断面図である。 ■・・・セラミック基板 ■・・・電極層 ■・・・真金属メッキリード線 代理人 弁理士 足立勉 ほか1名 第1図 1 第2図 第3図 第4図 2 第5図 第6図 第7図 (イ) (ロ) 40 4U (ハ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セラミック基板と、 該基板上に形成された貴金属を主゛′成分とする電極層
    と、 該電極層に熱圧着された貴金属メッキリード線と を備えたことを特徴とするセラミック基板の端子構造。 2 貴金属メッキリード線が銅を主成分とづるソーl:
    線である特許請求の範囲第1項記載のセラミンク基板の
    端子構造。 3 貴金属メッキリード線が金メツキリード線である特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載のセラミック基板の
    端子構造。 4 電極層の主成分となる貴金属が白金である特if’
    l請求の範囲第1項ないし第3項いずれか記載のけラミ
    ック基板の端子構造。 5 電極層が2種の組成の異なる積層体であり、そのう
    ちセラミック基板側電極層がセラミック粉末を4ないし
    20%含む貴金属層であり、かつ貴金属メッキリード線
    側電極層が4%以下のセラミック粉末を含む貴金属層で
    ある特許請求の範囲第1項ないし第4項いずれか記載の
    セラミック基板の端子構造。 6 電極層が2種の組成の異なる積層体であり、そのう
    ちセラミック基板側電極層が白金を主成分とした貴金属
    層であり、かつ貴金属メッキリード線側電極層が金を主
    成分とした貴金属層である特許請求の範囲第1項ないし
    第3項いずれか記載のセラミック基板の端子構造。 7 貴金属メッキリード線の熱圧着部を、カラスを主成
    分とする保護層で覆ってなる特許請求の範囲第1項ない
    し第6項いずれか記載のセラミック基板の端子m造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61280463A (ja) * 1985-06-05 1986-12-11 Nippon Carbide Ind Co Ltd ジメチルシアナミドの製法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5815905A (ja) * 1982-06-15 1983-01-29 Ichimaru Fuarukosu Kk 可溶化シルクペプチド含有皮膚化粧料

Patent Citations (1)

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