JPS62271377A - セラミツク基板の端子接合方法 - Google Patents

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】 ３、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接合方法に間するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、＠素センサ等のガスセンサにおいてセラミッ
ク基板上に金又は白金族の貴金属を主体とした電極パタ
ーンを形成することによって、小型化、軽賛化を計ると
いったことが行われている。

ここで、この種のセラミック基板における信号を入出力
するための、端子接合方法としては第１０図に示す如く
、基板に表面に露出した導電部であるｔ＆パターンＤと
リード線Ｒとを半田付けＡによって接合することによっ
てリード線Ｒを端子とする方法がある。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで上記の半田付けによる端子接合方法の場合、リ
ード線Ｒに外力が加わったり基板Ｉ（自体が振動するよ
うな場合には、電極パターンＤと基板にとの間が剥がれ
たり、ス半田付けによる接合であるため高温での使用は
不可能であった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。

即ち、本発明の要旨は、 表＋Ｉｒｉに露出した導電部を有するセラミック基板を
、少なくとも２本のアームを有する端子ｆｆ！金具の該
２本のアーム間の弾性力にて把持することにより、上記
セラミック基板の表面に露出した導電部と上記端子用金
具の２本のアームとを接触し、その後、該接触部分をガ
ラス材からなる接触部保護（イ【にて覆うことを特徴と
するセラミック基板の端子接合方法にある。

ここで少なくとも２本のアームを有する端子用金具とし
てはニッケル又はニッケルの合金が強度、耐貯性の点か
ら好ましい。

接触部１ｒ−展体となるガラス材としてはポウケイ酸カ
ラス、リン酸ｊｆｆ＋カラス、ホウ酸う））ガラス等を
用いることができる。そのうちでも特に低温でシールで
き、＆ｐ、の酸［ヒ消耗がすくなくなることから硼酸鉛
ガラスを用いることが好ましい。

［（ヤ用コ セラミンク基板の表面に露出した導電部と端子用金具の
２本のアームとを該２本のアーム間の弾性力により接触
させる。この接触部分はアームの弾性力により確実に（
Ａ持されているのでガラス材からなる接触部１護Ｃ本に
て玖う際に仮止め等を必要としない。この接触部分を接
触部（２）表体にて覆うことによりことにより接触を固
定し端子の接合を完了する。

［実施１シ１１］ 本発明の実施例について説明する。

本実施例は本発明のセラミック基板の端子接合方法を用
いた酸素センサの製造方法である。この酸素センサは、
セラミック基板をガス成分又はその濃度と検出する検出
部とし、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する。

第１図は酸素センナの部分断面側面図である。

この酸素センサは、セラミック基板上に検出素子１０を
備え酸素；閉度を検出するための検出部１２を有する。

主体金具１４は検出部１２を把持すると共に本センサを
内燃１ｉ！関に取つけけるために筒状に形成されている
。プロテクタ１６は主体金具１４の内燃機関側先端部１
４ａに収り付けられ、検出部１２をｌ′Ａ３１する。内
筒１８は主体金具１４と共に検出部１２を把持するため
のものであり、検出部］２はガスゲット２０、ワッシャ
ー２１、充填粉末２２及びガラスシール２４を介して主
体金具１４及び内筒１８に把持されている。又主体金具
１４の外周には内燃機関取り付は用のネジ部ｌ・ｌｂ力
寝１ｊ設されており、内燃機関壁面当接部分には排気が
１１１）れないように力スケット２６が設けらノｔてい
る。

ここで充填粉末２２は滑石及びガラスの１：１の混合物
からなり、検出部１２を内筒１８内に固定するためのも
の、ガラスシール２４は低融点ガラスからなり、検出ガ
スの漏れを防止するとともに検出部１２の端子を保護す
るように、検出部１２の２、（板の一部及び後述する白
金電極線と端子との接１売部を覆い内筒１８内に充填さ
れている。尚、二のカラスシール２．１は、本発明’：
　ｔｉ・ｉ成する接触部１ｙ護体に相当する。

外筒２６は内筒１８を買うように主体金具１４に１［！
２つ付けられる。シリコンゴムからなるシール材２８は
、４本のリード線３０ないし３６と第２１′″！Ｕに示
すガラスシール２４より突出された検出部１２からの４
本のｒ％’＋子３８ないし１１１１との接わ′Ｊ部を絶
’ｒ、’（：作表する為の乙のである４このリード線３
０ないし３６と端子３８ないし４４との接続は、第３図
に示す如く、予め外筒２６内にシール材２８及び加々ｉ
′ｔめ金具４６ないし５２を接わ２した４本のリード線
３０ないし３６を納め、その後加締め金具・１６ないし
５２と端子３８ないし４４とを加締め接続することによ
って行われる。

次に検出部１２は下記の■ないし■に示す如き手順に従
って作成される。

ここで第４図ないし第８図の各図において、グリーンシ
ート５４ないし６０は平均粒径１．５〕ｘＴｎのＡ１２
０３９２重菫％、ＳｉＯ２４′ｒｉＸ′Ｆｉ％、Ｃ４１
０２重景％及びＭｇＯ：２重量り６からなる混合粉末１
００重坩部に対してブチラール（６１脂１２重量部及び
ジブチルフクレー１〜（ＤＢＰ）６重量部を添加し、有
代溶剤中で混合してスラリーとし、ドクタープレーｌ；
を用いて形成した。グリーンシーｌ−５４は１１さ０−
５ｎｎｎ、クリーンシー）・５６は）ゾさ０．５１１Ｍ
＋１、グリーンシート５８はＩ’ノ：さ０．５ｏｎ、ク
リーンシート６０は厚さ０，５醜に予め（ヤ成さｉｚ　
ｆ、）鞠である。又、導電体パターン６２ないし６６は
ｐｔに対し７％のＡｌ２Ｏ３を添加した白金ベーストで
厚膜印刷して形成した。導電体パターン６２は検出素子
１０を加熱するためのヒータとなる発熱抵抗体パターン
６２、導電体パターン６４．６６は検出素子１０の電極
となる電極パターンである。

■　先ずグリーンシーＩ・５４上にヒータとなる発熱抵
抗１．１（パターン６２を厚膜印刷するとともに、ヒー
タに電圧を印加することになる直径０．２ｍの白金電極
線６８．７０を発熱抵抗体パターン６２の両端部７２．
７４に各々配設する（第４図）。

■　次いで印刷されたグリーンシート５４上にグリーン
シート５６を白金電極線６８．７０の一部が外部に突出
するように積層し、電極パターン６４．６６を厚膜印刷
により形成する。この電極パターン（５４，６６の端部
６４ａ、６６ａはグリーンシート５６の長手方向の白金
電極線６８．７０近修の端に達する（第５図）。

■　次ぎに、電極パターン６４及び６６の先端部を除く
全てのパターンを覆うべく、グリーンシート５６上にグ
リーンシート５８が積層される。

この時、電極パターン６４．６６の端部６４ａ、６Ｇａ
はその端面が外面に露出する。さらに後の工程で内筒に
取り付けられる際にストッパーとなる突出部７６を有す
るグリーンシート６０が積層される。その後、グリーン
シート５４ないし６０はポットプレスにより圧着される
（第６図）。

■　電極パターン６４及び６６の先端部周辺に８０〜１
２０メツシユのアルミナボール７８を固若さぜる。この
アルミナボール７８は後述の検出素子１０であるチタニ
アを検出部１２に強固に接合する働きを持つ、さらに外
面に露出した電極パターン６４．６６の端部６４ａ、６
６ａと連通し、外部に露出した導電部となるノ、ダ電パ
ターン８０．８２を形成する（第７図）。

■　このようにして、白金電極線６８．７０の一部が突
出され、電極パターン６４．６６の先端部周辺にアルミ
ナボール７８を固着さぜ積層板が１１−成されると、今
度はこの１１°ｉ層板を１５５０″Ｃの人気中で２時間
焼成する。

■　次ぎに、上記焼成されたセラミック基板に検出素子
１０を設ける。この検出素子１０は、平均粒径１．２μ
ｍのチタニア粉末１００モル部に対１−１モル１１１；
の白金ブラックを添加し、さらに全扮末に対して３重量
％のエチルセルロースを添、加しブチルカルピト−ル（
２−（２−ブトキシエトキシ）エタノールの商品名）中
で混合し３００ポイズに粘度ｖｈ＋　！！　したチタニ
アベース！・を、電極パターン６４．６６及びアルミナ
ボール７８に被着するよう厚膜印刷した後、１２００°
Ｃの大気中で２時間焼成し、さらに感ガス性を高めるた
めに塩１ヒ白金酸塩を滴下熱処理して形成される（第８
図）このようにして作成された検出部１２の、外部に突
出された白金電極線６８ないし７０、導電部８０．８２
と端子３８−ないし４４との接続は第９しｌに示す如く
行われる。ＩＩｕｉ、図において（ａ＞は正面図、（１
〕）は右側面図を示している。

第９１″Ａ１に示す如く、端子３８ないし４４は予め厚
さ０．３ｍｍのニラクル板にエラづ一ング加工によって
一体成形されて端子用金具８１１を形成する。

２本のアームである端子３８．４４と検出部１２の表面
に露出した導電部８０．８２とが各々接触するようにし
、この端子用金具８４は検出部１２を把持する。そして
、端子４０．４２を白金電極ｔ２６８．７０とスポット
溶接する。ここでこの白金電極線６８．７０と端子４０
．４２との接合は熱や振動によって外れることがなけれ
ばどのような接続方法であってもよい、又、端子３８．
４４と検出部］２の表面に露出した導電部８０．８２と
が各々接触する箇所は、特に前処理の必要はないが銀ロ
ー、銀ペーストを予め塗布しておいても良い。

この端子３８ないし４４が一体形成された端子用金具８
４は検出部１２が主体金す、１４に固定され、その後検
出部１２の基板の一部、白金電極線６８．７０及び、表
面に露出した導電部８０．８２と端子３８ないし４４と
の接触部分がガラスシール２１１によって保護され、内
筒１８内に固定された後に所定の長さに切断される。

そして端子４０及びｒ：１子４２間に加熱用の電源を印
加することによって発熱抵抗体パターン６２を加熱し、
検出素子１０を活性させ、端子３８及び端子４・１間の
抵抗値の変１ヒを検出することによって、酸素濃変分検
知することができる様になる、以」二本実施例の酸素セ
ンサにおける端子の接合は、端子用金具８４が２本のア
ームである端子３８、・１・１と検出部１２の表面に露
出した導電部８０．８２とが各々接触するように検出部
１２を把持すすると共に、端子・１０．４２を白金電極
線６８．７０とスポット溶接によって接合し、更にその
接な部分を検出部１２と共に内部１８内にカラスシール
２４を用いて固定し保護するようにしている。従って白
金型４Ｊｉ！線６８．７０と、端子４０．４２との接合
部分及び端子３８．４４と検出部１２力表面に５”Ｑ出
した導電部８０．８２との接合部分は熱によって外れる
ことが無く、又白金電極線６Ｓ、７０もガラスにてｔ山
強されることとなるので（駁動にも強く、更に端子３８
ないし１１１１にニッケル板分用いているので罪１子白
木が劣下するどいったことも防止できる。このため本実
ｊｉｌ！例の酸素センサは耐熱性、耐震性及び耐久性を
有するものとなり、内燃（７Ｍ閏のような高温でかつ高
振動のｆ％所にでも十分に耐えうるようになる。

更にヒータの電源線と検出素子の信畳線とを独立させた
のでより細かい温度制御が可能である。

尚、本実施例では端子用金具８４の２本のアーム３８．
４４間で検出部１２を把持しているが、更に多くのアー
ムで検出部１２を把持してもよい。

例えば、端子用金具８４のアーム３８．１１４による把
持に加えて、発熱抵抗体パターン６２の）：；１部７２
分スルーホールを介して検出部１２の上面に、端子部７
４を同じくスルーホール３介して検出部１２の板面に露
出させるとともに、端子用金具８・１の端子４０、・１
２を７°−ムとして検出部１２を把持してもよい。

［発明の効果］ 本発明のセラミック基板の端子接合方法はセラミック基
板を端子用金具の少なくとも２本のアーム間の弾性力に
より把持することにより、上記セラミック基板の表面に
露出した導電部と上記端子用金具の２本のアームとを接
触さＵ”、該接触部分を・ガラス材からなる（′ＡＨ層
により保護するようにしている。従って熱や振動に強く
、セラミック基板を高温でかつ振動する場所に設置した
場合に６１−分耐久性のある端子構造を提供することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例にて製造した酸
素センサの構造を示す部分断面、第４図ないし第８図は
検出部１２の組み立て工程を説明する１、４視図、第９
図は端子用金具８４と検出部１２との接続を示す図であ
って、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、第１０図は
従来の端子接合方法を示す斜視図である。 １２・・・検出部　　　２４・・・ガラスシール３０．
３２．３・１．３６・・・リード線３８．４０．４２．
４・１・・・端子 ８・１・・・端子用金具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面に露出した導電部を有するセラミック基板を、少な
   くとも２本のアームを有する端子用金具の該２本のアー
   ム間の弾性力にて把持することにより、上記セラミック
   基板の表面に露出した導電部と上記端子用金具の２本の
   アームとを接触し、その後、該接触部分をガラス材から
   なる接触部保護体にて覆うことを特徴とするセラミック
   基板の端子接合方法。