CN117529655A - 氧传感器元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够不损害传感器特性地节省功率的氧传感器元件。为此，采用了通过隔热层对由组分LnBa2Cu3O7－δ(Ln为稀土类元素)构成的作为传感层的陶瓷烧结体的外表面进行覆盖的结构，该隔热层使用了组分Ln2BaCuO5的隔热材料，并且该组分中添加了20mol％的LnBa2Cu3O7－δ。从而，由于隔热层的烧结行为与传感层的烧结行为接近所以能够防止层间剥离或裂纹的产生，通过采用传感层被隔热层夹着的三明治结构能够减少来自传感层的散热量并且能够节省功率。

Description

氧传感器元件及其制造方法
技术领域
本发明，涉及一种使用陶瓷烧结体的氧传感器元件及其制造方法。
背景技术
为了检测被测量气氛、例如气体中的氧浓度，以往使用了利用陶瓷烧结体的氧传感器。这样的氧传感器，作为材料组分，例如，使用了LnBa2Cu3O7－δ与Ln2BaCuO5(Ln是稀土类元素)进行混合的复合陶瓷，并且利用通过施加电压从而构成该传感器的线材的一部分发红发热的热点现象。
氧传感器，基于使用环境、传感性能等观点，希望其小型化、轻量化、低成本化、低功率消耗化。例如，专利文献1中，公开而了一种用热传导率小、多孔的隔热材料对传感器元件的热点部进行涂覆，减少来自热点部的散热而实现了功率消耗的减少的氧传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-73549号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
保持发热部的温度的结构，在维持作为氧传感器的氧的检测功能(传感功能)方面是有效的。在专利文献1中，在构成氧传感器的线材中的产生热点的特定位置形成径缩部变细，并用隔热材料覆盖该径缩部分。另外，作为隔热材料，示例了氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、钛酸钡(BaTiO3)。
然而，在氧传感器的线材的特定位置形成径缩部，虽然在线细化产生的功率节省方面有一定的效果，但是传感器运行时产生的热点会导致线材容易熔断，这导致机械强度的降低、无法提供耐久性、可靠性高的氧传感器。
另外，专利文献1中列举的隔热材料，在烧制时容易与作为传感器元件的材料的LnBa2Cu3O7－δ(Ln是稀土类元素，δ表示氧不定比性)发生反应，这除了导致传感器灵敏度变差之外，还存在隔热材料与传感器元件材料难以同时烧制，量产性变差的问题。进一步，由于这些的隔热材料的烧结行为不同于LnBa2Cu3O7－δ，所以界面处的剥离容易发生，因而在确保氧传感器的传感器灵敏度和量产的点上，也存在技术问题。
本发明，鉴于上述的技术问题而提出，其目的在于，提供一种不会损害作为氧传感器的传感器特性，在传感器运行时能够节省功率的氧传感器元件。
解决技术问题的方法
作为实现上述目的，解决上述技术问题的一方式，具有如下的结构。即，本发明是一种由陶瓷烧结体构成，根据在设置于其两端部的电极上施加电压时的电流值或电阻值检测出氧浓度的氧传感器元件，其特征在于，以覆盖所述陶瓷烧结体的除了所述电极以外的外表面的规定部位的方式配置有隔热层，该隔热层用组分式Ln2BaCuO5(Ln为稀土类元素)表示。
例如特征在于，在所述隔热层中添加了用组分式LnBa2Cu3O7－δ(Ln为稀土类元素，δ表示氧不定比性)表示的共存材料。例如特征在于，所述共存材料的添加量a[mol％]为0＜a≤25。另外，例如特征在于，所述Ln为Nd(钕)。再者，例如特征在于，具有通过所述隔热层从两个方向上对所述陶瓷烧结体的除了所述电极以外的外表面进行夹持并使该陶瓷烧结体的一部分露出的层叠结构。另外，例如特征在于，所述陶瓷烧结体的层叠方向的厚度t1[μm]为10≤t1≤200，并且，夹着该陶瓷烧结体的所述隔热层分别的所述层叠方向的厚度t2,t3[μm]为50≤(t2,t3)≤400。例如特征在于，具有所述陶瓷烧结体的除了所述电极以外的外表面整体被所述隔热层覆盖的结构。进一步，例如特征在于，使所述陶瓷烧结体形成为线状体。
另外，本发明的氧传感器的特征在于，使用上述的氧传感器元件作为氧浓度的检测元件。例如，所述氧传感器元件的特征在于，被收纳在两端具有通气孔的保护管内。
进一步，本发明是一种氧传感器元件的制造方法，该氧传感器元件具有作为传感层的陶瓷烧结体的外表面的规定部位被绝缘层覆盖的结构，其特征在于，包括：将对所述陶瓷烧结体和所述隔热层分别的原材料进行混合而形成浆料，并将浆料分别成型为片材状，制作第1片材部件和第2片材部件的步骤；将所述第1片材部件和第2片材部件分别切断成规定尺寸的步骤；将所述切断的第1片材部件和第2片材部件分别层叠成规定厚度，以形成该层叠后的第1片材部件从上下方向被该层叠后的第2片材部件夹着的层叠体的步骤；将所述层叠体切割成规定尺寸以及规定形状制作传感器元件的步骤；对所述传感器元件进行烧制的步骤；在所述烧制后的传感器元件的两端部形成一对电极的步骤；其中，在所述烧制步骤中同时对所述第1片材部件和第2片材部件进行烧制。
发明的效果
根据本发明，传感层的传感材料与隔热层的隔热材料的烧结行为相近，作为具有传感层被隔热层夹着的层叠结构的氧传感器元件能够同时烧制且能够确保量产性，并且通过传感层的隔热性的提高能够节省功率。
附图说明
图1是本发明的实施方式例的氧传感器元件的外观立体图。
图2是以时间序列示出实施方式例的氧传感器元件，和使用该氧传感器元件的氧传感器的制造步骤的流程图。
图3是将传感层用的片材部件与隔热层用的片材部件切断，层叠而成的板状部材的外观立体图。
图4是使用实施方式例的氧传感器元件的氧传感器的外观立体图。
图5是示出对实施方式例的氧传感器元件的试验用样品的烧结行为进行评价的评价结果1的图。
图6是示出对实施方式例的氧传感器元件的试验用样品的烧结行为进行评价的评价结果2的图。
图7是示出对实施方式例的氧传感器元件的试验用样品的电阻率的温度依赖性进行评价的评价结果的图。
图8是示出Nd211与Nd123能够共存的状态图。
图9是示出针对作为氧传感器的氧响应性，对现有组分的试验用样品(现有例1)和实施方式例的试验用样品(实施例1)进行评价的评价结果的图。
图10是示出针对作为氧传感器的氧响应性，对现有组分的试验用样品(现有例2)和实施方式例的试验用样品(实施例2)进行评价的评价结果的图。
图11是示出变形例的氧传感器元件的外观立体图。
具体实施方式
以下，参照附图等对本发明的实施方式例详细地进行说明。本实施方式例的氧传感器元件由陶瓷烧结体形成，通过接通电源且有电流流通从而烧结体的中央部以高温进行发热，该发热位置(也称作热点。)被用作氧浓度的检测部。另外，根据在作为氧传感器元件的陶瓷烧结体中流动的电流值检测出氧浓度。
图1是本实施方式例的氧传感器元件的外观立体图。图1所示的氧传感器元件1，具备：具有氧检测功能(氧传感功能)的传感层5；从两个方向(上下方向)夹着传感层5的2个隔热层4a,4b；在这些传感层5和隔热层4a,4b进行层叠所得到的层叠体(传感器元件)的长度方向两端部上形成的一对电极部3a,3b；分别安装在电极部3a,3b上的导线6a,6b。
传感层5的传感材料，由组分LnBa2Cu3O7－δ(Ln为稀土类元素，δ表示氧不定比性)中的Ln选用了Nd(钕)的组分NdBa2Cu3O7－δ构成。
隔热层4a,4b具有隔热性并且是电绝缘层，例如其由如下组分构成：在组分Ln2BaCuO5的Ln选用了Nd(钕)的组分Nd2BaCuO5中，添加有20mol％的NdBa2Cu3O7－δ作为共存材料。
需要说明的是，在下文中适宜地，分别将组分NdBa2Cu3O7－δ记做“Nd123”，将组分Nd2BaCuO5记做“Nd211”，将在组分Nd2BaCuO5中添加了20mol％的NdBa2Cu3O7－δ的组分记做“Nd211-20mol％Nd123”。
另外，这里，虽然示例了Nd(钕)作为氧传感器元件材料的Ln(稀土类元素)，但是也能够使用其他的任意一种的稀土类元素。即，作为稀土类元素，例如，能够使用Sc(钪)、Y(钇)、La(镧)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)、Lu(镥)等。
接着，对本实施方式例的氧传感器元件、和使用该传感器元件的氧传感器的制造方法进行说明。图2，是以时间序列示出本实施方式例的氧传感器元件、和使用该氧传感器元件的氧传感器的制造步骤的流程图。
在图2的步骤S1中，作为氧传感器元件的原料，使用电子天平等对例如Nd2O3、BaCO3、CuO进行称量并混合，以得到组分NdBa2Cu3O7－δ(Nd123：原料1)和组分Nd2BaCuO5(Nd211：原料2)。
在步骤S2中，将在上述的步骤S1中称量和混合的氧传感器元件的原料1、2分别使用球磨装置进行粉碎。这里的粉碎，还能够通过粉碎介质为珠的珠磨等固相法、或者液相法来进行。
在接下来的步骤S3中，将上述粉碎后的材料(原料1、2的粉末)，在大气中以900℃、5小时进行热处理(预烧制)。预烧制，是为了对反应性、粒径进行调节的处理。预烧制的温度可以是880～970℃，更优选为900℃～935℃。
将如上文所述进行预烧制后的原料1、2使用球磨机等进行粉碎并搜集粉粒之后，在步骤S4中制作浆料。这里，对于预烧制后的原料，与将粘合剂树脂(例如，聚乙烯醇缩丁醛(PVB))与溶剂(例如，甲苯)混合而成的载体进行混炼来制作浆料。
具体地，制作原料1(Nd123)的预烧制粉末与载体混合的第1浆料，以及，制作在原料2(Nd211)中添加了20mol％的Nd123的预烧制粉末(Nd211-20mol％Nd123)与载体混合的第2浆料。
在接下来的步骤S5中，例如通过刮涂法，使得第1浆料和第2浆料分别成型为厚度30μm的片材状，制作用于上述的传感层的第1片材部件，以及用于上述的隔热层的第2片材部件。
需要说明的是，使得浆料成型为片材状的方法，例如，可以通过单轴压制法、静水压力压制法、热压法、印刷法、薄膜法来施加压力并成型，也可以制作规定厚度的板状部材(压制成型体)。特别地，对于用于隔热层的第2片材部件，能够合适地使用浸渍法、印刷法、薄膜法。
在步骤S6中，将通过上述步骤S5制作的第1片材部件和第2片材部件分别进行层叠，制作如图3所示的层叠片材(层叠体)20。具体地，分别将第1片材部件和第2片材部件切断成例如L1(100mm)×L2(100mm)的尺寸之后，如图3中的符号15所示，以厚度t1例如为30μm的方式层叠第1片材部件并形成传感层，以从上下方向夹着第1片材部件的第2片材部件的厚度t2,t3分别例如为160μm的方式层叠并形成隔热层14a,14b。
需要说明的是，在关注作为氧传感器元件的特性的情况下，所层叠的传感层以及隔热层不限于上述的厚度。例如，如果传感层的厚度t1小于10μm，则电阻值会变得过高，难以确保热点产生时的发热量。另外电流密度的增大变得明显，耐久性变差。另一方面，在厚度t1大于200μm的情况下，在氧传感器驱动时，电流值的增大会导致功率消耗变得过大。因此，传感层的优选的厚度t1为10～200μm，更优选的厚度t1为30～120μm。
隔热层的厚度t2,t3，如果小于50μm则隔热性的效果变小，如果大于400μm，则对作为氧传感器的响应速度的影响会显现出来。因此，隔热层的优选的厚度为50≤(t2,t3)≤400μm，更优选的厚度为100≤(t2,t3)≤250μm。
在步骤S7中进行切割。具体地，将在上述步骤S6中进行层叠的、如图3所示的层叠片材(层叠体)，配合下文所述的氧传感器的尺寸以及形状，切断成例如断面尺寸为0.35mm×0.35mm、长度为5mm的棒状体形状。
在步骤S8中，对上文所述的切割后的氧传感器元件进行脱粘合剂，将该氧传感器元件在大气中，例如以980℃烧制10小时。烧制也能够在900～1020℃的温度范围内进行，可以根据组分改变烧制温度。另外，也可以在该烧制后进行退火处理。
在步骤S9中，在氧传感器元件的两端部浸渍涂覆银(Ag)，在150℃下干燥10分钟，形成如图1所示的电极3a,3b。在步骤S10中，在通过步骤S9形成的电极上，通过引线键合等接合方式安装例如φ0.1mm的银(Ag)导线，在150℃下干燥10分钟。然后，将如此形成的端子电极，在步骤S11中，例如在670℃烧制20分钟(电极烧制)。
电极以及导线的材料，不限于上述的银(Ag)，例如也能够是金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、锡(Sn)、铜(Cu)、树脂电极等。另外，电极的形成，也能够使用印刷法、溅射等成膜方法。进一步，可以通过例如四端子法对由上述的步骤制造的氧传感器元件的电特性进行评价。
在步骤S12中，将通过上述的步骤制造的氧传感器元件，例如如图4所示，插入到由耐热玻璃形成的、发挥氧传感器元件1的保护部件的作用的保护管(圆筒形的玻璃管)24内。将插入后的氧传感器元件1的导线的各个端部，例如通过无铅焊接，与嵌装在保护管24的两端的由金属制成的导电帽23a,23b连接。
如上述在保护管内收纳氧传感器元件的氧传感器的具体的结构将在下文说明。
接着，关于本实施方式例的氧传感器元件的试验用样品，对测定的传感器特性等的评价结果进行说明。
＜烧结行为的评价结果＞
本实施方式例的氧传感器元件，具有由与传感层不同的材料构成的2个隔热层从上下夹着传感层的结构(三明治结构)，因此在对这些层同时进行烧制的情况下，烧结行为的差异可能导致层间剥离的产生。
因此，对于本实施方式例的氧传感器元件的试验用样品，测定基于热机械分析(TMA)的烧结行为。其结果在图5以及图6中示出。需要说明的是，在图5以及图6中，横轴为温度[℃]，纵轴为位移[％]。
[评价结果1]
在图5中符号51表示的特性，是Nd123(组分NdBa2Cu3O7－δ)的烧结行为的测定结果。符号52表示的特性，是Nd211(组分Nd2BaCuO5)的烧结行为的测定结果，符号53是Nd211-20mol％Nd123(在组分Nd2BaCuO5中添加20mol％的NdBa2Cu3O7－δ的组分)的烧结行为的测定结果。
根据基于TMA的烧结行为的测定结果可知，在Nd211中添加了20mol％的Nd123的材料，其烧结行为与Nd123的烧结行为相近。这表示为，虽然Nd211的烧结温度相对于Nd123而言是高温，但是Nd123的添加使其向低温侧移动。
因此，即使将材料为Nd123的传感层和材料为Nd211-20mol％Nd123的隔热层同时进行烧制，由于它们的烧结行为相同，所以在界面难以产生应力。可知其结果是，由于不存在应变、应力，所以能够防止层间剥落或裂纹的产生，从而氧传感器元件的量产性提高。
可以认为像这样层间剥离没有产生的原因是，隔热层与传感层的材料均是多孔的，因此将烧结密度抑制为较低。另外，隔热层和传感层是多孔的，因而不会给作为氧传感器元件的传感功能带来影响。
[评价结果2]
进一步，对于作为传感层的材料改变了Nd的置换量的组分，测定其烧结行为。这里，通过热机械分析(TMA)，测定在组分Nd1+xBa2－xCu3O7－δ中，将Nd的置换量x设为0.4的组分Nd1.4Ba1.6Cu3O7－δ(将该组分适当地记做Nd123＿x－0.4。)的烧结行为。其结果在图6中示出。
组分Nd123＿x－0.4的材料，如图6中虚线54所示，实现了在维持下文所述的电阻率的状态下烧结行为进一步向Nd211－20mol％Nd123(符号53所示)靠近。Nd123＿x－0.4，具有对作为传感层的材料的Nd123进行Nd置换的组分，示出了如果Ba被Nd置换则烧结温度向高温侧移动。
根据上述的评价结果1、2，基于对氧传感器元件进行同时烧制等观点，可认为作为传感层的材料还具有耐湿性的Nd123＿x－0.4，与作为隔热层的材料的Nd211－20mol％Nd123是最合适的组合，可进一步提高作为氧传感器元件的量产性。
并且可确认的是，虽然传感层的材料(Nd123＿x－0.4)与隔热层的材料(Nd211－20mol％Nd123)具有同等的反应性，但是即使将它们层叠成三明治结构，彼此也不会反应而成为其他的材料。进一步，参照图8所示的状态图可知，Nd211与Nd123能够共存，在烧制时不会进行反应。
需要说明的是，虽然在上文中，作为隔热层，示例了在组分Ln2BaCuO5中添加了20mol％的LnBa2Cu3O7－δ作为共存材料的材料为示例，但是只要该共存材料的添加量a[mol％]在0＜a≤25的范围内，就能得到所需的隔热以及绝缘效果。如果添加超过25mol％，则由于渗透作用在隔热层内会形成LnBa2Cu3O7－δ的导电路径，所以绝缘功能受损，功率消耗增大。
＜对于电阻率的温度依赖性的评价结果＞
图7示出了针对本实施方式例的氧传感器元件的试验用样品，对于电阻率的温度依赖性进行评价的结果。在图7中，横轴为温度[℃]，纵轴为电阻率[Ωcm]。
如图7所示，关于隔热层的材料，与符号63表示的Nd211－20％Nd123相比较，符号62表示的Nd211的电阻率更高。Nd211和Nd211－20％Nd123双方，都示出了随着温度的上升而电阻率下降的半导体的特性。
另一方面，可知图7中用符号61表示的作为传感层的材料的Nd123，是电阻率低、电流容易流动的材料。当关注作为氧传感器的实际的使用温度900℃时，Nd211－20％Nd123的电阻值比Nd123高了两个位数，由此可知即使在Nd211中添加作为共存材料的Nd123，也能够充分地确保绝缘性能。
即，在氧传感器元件中，在由Nd211－20％Nd123形成的隔热层中几乎没有电流流动，不会失去相对于传感层绝缘的功能，所以不会影响传感器输出。
＜氧响应性的评价结果＞
图9示出了关于现有组分的试验用样品、和本实施方式例的实施例1的试验用样品，对作为氧传感器的氧响应性进行评价的结果。现有组分的试验用样品(现有例1)，是没有形成隔热层而仅由Nd123构成，且与实施例1相同尺寸的元件。
这里，对于各试验用样品，在图9的期间T1中在标准大气(氧浓度21％)的环境下，在接下来的期间T2中切换到氧浓度1％的环境下，在期间T3中切换到标准大气(氧浓度21％)的环境。在图9中，横轴为时间[秒]，纵轴为电流变化(灵敏度)[％]。
根据图9可知，实施例1与现有例1的传感器输出的变化量(响应性)均为30％，关于氧响应性，实施例1的试验用样品与现有例1的样品没有大的差异。另外，根据在时间T1→T2→T3的氧浓度的各个变化点的电流变化的上升和下降都很剧烈，可知在氧响应性方面实施例1的试验用样品与现有例1的试验用样品也没有差异(传感器输出、响应速度是同等的)。
关于实施例1和现有例1的各试验用样品，例如如果基于电流－电压特性求出消费功率，则现有例1为0.47W，而与之相比实施例1降低到0.40W。因此可知，实施例1相比于现有例1能够节省约1/5的功率。
图10是关于对Nd123进行了Nd置换的组分Nd123＿x－0.4用于传感层的实施例2，评价其作为氧传感器的氧响应性的结果。现有组分的试验用样品(现有例2)，是没有形成隔热层而仅由Nd123x－0.4构成，且与实施例1和实施例2的尺寸相同的元件。可知，实施例2也具有与实施例1以及现有例2相同的氧响应性。另外，关于实施例2，若与实施例1等同样地求出消耗功率，与现有例2为0.61W相比，实施例2为0.48W。因此可知，实施例2也能够不损害其传感器特性(传感器输出、响应速度)地实现功率节省化。
氧传感器元件，考虑到其机械上的强度、量产性等，使得元件变细后的电流值的降低所获得的功率节省存在极限。因此，本实施方式例的氧传感器元件，通过采用用隔热层夹着传感层的三明治结构，能够减少来自元件的散热量并实现功率节省。特别地辐射引起的散热，根据斯蒂芬玻尔兹曼定律与元件表面温度的四次方成正比，因此通过形成隔热层来降低表面温度是有效的。与之相伴地，使用该氧传感器元件的氧传感器工作所使用的电池也能够小型化，可提高氧传感器的装置的便携性。
＜关于氧传感器＞
使用了本实施方式例的氧传感器元件的氧传感器，氧传感器元件的中央部的发热位置(热点)是氧浓度的检测部。图4所示的氧传感器10，具有在作为氧传感器元件1的保护部件的、由耐热玻璃构成的圆筒形的玻璃管24的内部收纳该氧传感器元件1的结构。在玻璃管24的两端，为了让氧传感器10与外部进行电连接，嵌装了例如由铜(Cu)等形成的金属制成的导电帽22a,22b。
安装在氧传感器元件1的两端部的银(Ag)导线(图1的导线6a,6b)，通过无铅焊接与导电帽22a,22b电连接，并且以氧传感器元件1的长度方向为玻璃管24的轴方向的方式进行配置，以使得传感器元件1不会接触玻璃管24。
在导电帽22a,22b的端面侧分别设置有通气孔23a,23b，作为测定对象的气体(氧)顺畅地流入玻璃管24内，氧传感器元件1暴露在该气体中，从而能够准确地测定气氛的氧浓度。
氧传感器10的玻璃管24，例如，直径为5.2mm、长度为20mm、通气孔的直径为2.5mm，上文所述的尺寸(0.35mm×0.35mm×5mm)的氧传感器元件1，能够通过玻璃管24的通气孔23a,23b进行更换。
需要说明的是，氧传感器元件1的保护部件，除了上述的玻璃管以外，例如也可以是陶瓷壳体、树脂壳体等。另外，安装在氧传感器元件1上的银(Ag)导线6a,6b与导电帽22a,22b的连接，可以使用有铅焊接、熔接、铆接等接合方法。
另外，虽然省略了图示，但是使用了本实施方式例的氧传感器元件的氧传感器，若通过电源在氧传感器上施加规定电压，则氧传感器元件中，会产生与周围的氧浓度对应的电流。所以，具有根据使用电流计测量该电流得到的值，对作为测定对象的气氛的氧浓度进行测定的结构。
氧传感器元件的结构和形状，不限于像图1所示的氧传感器元件1那样的具有三明治结构的棒状的形状。例如，也可以像图11所示的氧传感器元件70那样，通过由Nd211－20mol％Nd123构成的隔热层74覆盖由Nd123构成的圆柱状的陶瓷烧结体75的外表面整体，在传感器元件的长度方向上的两端部形成一对电极部73a,73b，在电极部上分别设置导线76a,76b，使得传感器元件的整体形状为圆柱状。
在图11所示的结构的氧传感器元件70中，来自陶瓷烧结体75的辐射散热量也因隔热层74而降低，能够实现功率节省。另外，由于隔热层74是多孔的，所以氧传感器元件70的传感性能不会受到隔热层74的妨碍。
如上文说明，本实施方式例的氧传感器元件，具有使用隔热层对由组分LnBa2Cu3O7－δ(Ln为稀土类元素)构成的作为传感层的陶瓷烧结体的外表面进行覆盖的结构，并且该隔热层使用了组分Ln2BaCuO5的隔热材料，且在该组分中添加了20mol％的LnBa2Cu3O7－δ。
从而，传感层的传感材料与隔热层的隔热材料的烧结行为接近，所以在烧制时不会发生界面处的剥离，强度也会提高，因此能够确保氧传感器元件的量产性。进一步，采用传感层被隔热层夹着的层叠结构让同时烧制成为可能，在例如将氧传感器元件组装入玻璃管等的保护部件时，无需直接、把持传感器部分，所以氧传感器的制造变得容易，氧传感器的量产性也提高。
进一步，除了传感材料与隔热材料能够共存，在烧制时不会发生反应以外，通过形成让传感层尽可能地不会露到外部的层叠结构能够抑制辐射散热，能够耐受外部气体等的外部扰动，并且能够维持使用热点现象的氧传感器元件的传感器灵敏度，同时，也能够实现隔热性的提高带来的功率节省。
另外，通过在隔热层的隔热材料中添加组分LnBa2Cu3O7－δ，还能够期待传感器使用时的热循环性的提高。
附图标记说明
1，70 氧传感器元件
3a，3b，73a，73b 电极部
4a，4b，74 隔热层
5，15 传感层
6a，6b，76a，76b 导线
10 氧传感器
22a，22b 导电帽
23a，23b 通气孔
24 玻璃管
75 陶瓷烧结体

Claims (11)

1.一种氧传感器元件，由陶瓷烧结体构成，其根据在设置于其两端部的电极上施加电压时的电流值或电阻值检测出氧浓度，其特征在于，
以对除了所述陶瓷烧结体的所述电极以外的外表面的规定部位进行覆盖的方式配置有隔热层，所述隔热层用组分式Ln2BaCuO5表示，其中，Ln是稀土类元素。
2.如权利要求1所述的氧传感器元件，其特征在于，所述隔热层中，添加有用组分式LnBa2Cu3O7－δ表示的共存材料，其中，Ln是稀土类元素，δ表示氧不定比性。
3.如权利要求2所述的氧传感器元件，其特征在于，所述共存材料的添加量a[mol％]满足0＜a≤25。
4.如权利要求1～3中任一项所述的氧传感器元件，其特征在于，所述Ln是Nd(钕)。
5.如权利要求1～4中任一项所述的氧传感器元件，其特征在于，具有通过所述隔热层从两个方向上对所述陶瓷烧结体的除了所述电极以外的外表面进行夹持并且使得该陶瓷烧结体的一部分露出的层叠结构。
6.如权利要求5所述的氧传感器元件，其特征在于，所述陶瓷烧结体的层叠方向的厚度t1[μm]为10≤t1≤200，并且，夹着该陶瓷烧结体的所述隔热层在所述层叠方向上各自的厚度t2,t3[μm]分别满足50≤t2≤400和50≤t3≤400。
7.如权利要求1～4中任一项所述的氧传感器元件，其特征在于，具有所述陶瓷烧结体的除了所述电极以外的外表面整体被所述隔热层覆盖的结构。
8.如权利要求1～7中任一项所述的氧传感器元件，其特征在于，所述陶瓷烧结体为线状体。
9.一种氧传感器，其特征在于，采用如权利要求1～8中任一项所述的氧传感器元件作为氧浓度的检测元件。
10.如权利要求9所述的氧传感器，其特征在于，所述氧传感器元件，被收纳在两端具有通气孔的保护管内。
11.一种氧传感器元件的制造方法，是通过隔热层对作为传感层的陶瓷烧结体的外表面的规定部位进行覆盖的氧传感器元件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述陶瓷烧结体和所述隔热层分别的原材料进行混合而形成浆料，并将所述浆料分别成型为片材状，制作第1片材部件和第2片材部件的步骤，
将所述第1片材部件与第2片材部件分别切断成规定尺寸的步骤，
将所述切断的第1片材部件和第2片材部件分别层叠成规定厚度，并通过该层叠后的第2片材部件从上下方向对该层叠后的第1片材部件进行夹持从而形成层叠体的步骤，
将所述层叠体切断成规定尺寸以及规定形状制作传感器元件的步骤，
对所述传感器元件进行烧制的步骤，和
在所述烧制后的传感器元件的両端部形成一对电极的步骤，并且，
在所述烧制步骤中，同时对所述第1片材部件和第2片材部件进行烧制。
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