DE102013210980B4 - Keramikheizvorrichtung und Gassensor - Google Patents

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Abstract

Ein Gassensor (30) mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite, wobei der Gassensor (30) eine Keramikheizvorrichtung und ein Kontaktanschlusselement (32) umfasst, wobei die Keramikheizvorrichtung (100) umfasst:einen Keramikbasiskörper (102) mit einer sich in der Axialrichtung (X) erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper (102) angeordneten Heizelement (141);ein Elektrodenpad (121), das auf einer Oberfläche (102d) einer Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) des Keramikbasiskörpers (102) und mit dem Heizelement (141) leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad (121) eine erste Pad-Seitenkante (121j) und eine zweite Pad-Seitenkante (121 k), die sich parallel zu der Axialrichtung (X) erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante (121d) aufweist, die sich an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante (121j, 121k) befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante (121j) und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante (121k) verbindet;ein Heizvorrichtungsanschlusselement (130), das einen Anschlussverbindungsabschnitt (133) aufweist, der an der Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) beabstandet von der Pad-Vorderendkante (121d) angeordnet ist; undeinen Hartlotabschnitt (124), der aus einem Ag enthaltenden Hartlot (124A) gebildet ist, auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad (121) und dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) eingefügt ist, um das Elektrodenpad (121) und den Anschlussverbindungsabschnitt (133) zu verbinden; undwobei das Kontaktanschlusselement (32) mit dem Keramikbasiskörper (102) an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante (121d) in Kontakt kommt,wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (133) eine Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung (X) erstreckt und eine konstante Breitenabmessung (W) aufweist, und eine Anschluss-Vorderendkante (133d) des Anschlussverbindungsabschnitts (133) eine konvexe Form und eine Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) aufweist und in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante (121j) und der zweiten Pad-Seitenkante (121k) auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist, wobeiein Radius (R) der Kreisbogenform das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung (W) beträgt,wobei der Hartlotabschnitt (124) eine Form aufweist, die sich zu der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung weg von dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) ausbreitet, undwobei eine Hartlot-Vorderendkante (124b), die eine Vorderendkante des Hartlotabschnitts (124) ist, eine konvexe Form und Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) aufweist und von der Pad-Vorderendkante (121d) beabstandet ausgebildet ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keramikheizvorrichtung und einen diese umfassenden Gassensor.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik:
  • Es ist ein Gassensor bekannt, der zum Beispiel an einem Auspuffrohr von Fahrzeugen befestigt ist und spezifische Gasbestandteile detektiert, die in einem detektierten Gas, wie etwa einem Abgas, enthalten sind. Eine spezifische Form des Gassensors umfasst zum Beispiel ein Detektierelement, das spezifische Gasbestandteile in dem detektierten Gas detektiert und sich in einer Axialrichtung erstreckt, und eine Keramikheizvorrichtung, die das Detektierelement aufheizt (siehe zum Beispiel JP 2010 - 120 840 A
  • In JP 2010 - 120 840 A und JP 2011 - 247 657 A weist die Keramikheizvorrichtung eine sich in einer Axialrichtung erstreckende Stabform auf und umfasst einen Keramikbasiskörper mit einem Heizelement in seinem Inneren, ein Elektrodenpad, das auf einer Oberfläche des Keramikbasiskörpers und mit dem Heizelement leitend angeordnet ist, ein Heizvorrichtungsanschlusselement, das elektrisch mit einem externen Schaltkreis verbunden ist, und einen Hartlotabschnitt (Verbindungsabschnitt), der einen Anschlussverbindungsabschnitt des Heizvorrichtungsanschlusselements und das Elektrodenpad verbindet.
  • In der JP 2010 - 120 840 A und der JP 2011 - 247 657 A umfasst der Gassensor ferner ein inneres Anschlusselement (Kontaktanschlusselement), das elektrisch mit einer inneren Elektrode verbunden ist, die in dem Detektierelement angeordnet ist und relativ zu dem Elektrodenpad ein negatives Potential aufweist. Das Kontaktanschlusselement berührt und hält den Keramikbasiskörper an einer Vorderendseite davon in der Axialrichtung, weg von dem Elektrodenpad.
  • 3. Durch die Erfindung zu lösende Probleme:
  • Bei dem in der JP 2010 - 120 840 A offenbarten Gassensor erreicht der Hartlotabschnitt das Vorderende des Elektrodenpads. Wenn sich Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche des Hartlotabschnitts und des Keramikbasiskörpers ablagert, kann dies somit zur Migration auf der Oberfläche des Keramikbasiskörpers. In diesem Fall wird in dem Hartlot enthaltenes Metall dazu gebracht, sich von dem Hartlotabschnitt zu dem Kontaktanschlusselement (mit dem Keramikbasiskörper in Kontakt kommender Abschnitt) bewegt. Somit kann zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement ein Kurzschluss entstehen.
  • Ferner weist bei dem in der JP 2011 - 247 657 A offenbarten Gassensor derAnschlussverbindungsabschnitt des Heizvorrichtungsanschlusselements eine Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung erstreckt und eine konstante Breitenabmessung aufweist, und die Vorderendenkante davon (Vorderendkante des Anschlusses) weist eine lineare Form auf (gerade Linie orthogonal zu der Axiallinie). Im Fall der Verwendung des Anschlussverbindungsabschnitts mit dieser Form wird bei einem Schritt des Verbindens des Elektrodenpads und des das Hartlot verwendenden Anschlussverbindungsabschnitts das Hartlot von der Vorderendkante des Anschlusses zu der Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. Jedoch ist ein Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite manchmal größer als der auf der anderen Seite, zwischen einer ersten Pad-Seitenkante des Elektrodenpads (einer von zwei Pad-Seitenkanten, die sich parallel zu der Axialrichtung erstrecken) und einer zweiten Pad-Seitenkante (der anderen der oben beschriebenen Pad-Seitenkanten). Demzufolge erreicht das Hartlot wahrscheinlich die Vorderendkante des Elektrodenpads an einer Seite. Wie oben beschrieben, kann somit Migration auftreten, bei der in dem Hartlot enthaltenes Metall dazu gebracht wird, sich zu bewegen, und somit kann zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement ein Kurzschluss entstehen.
  • Insbesondere tritt bei der Verwendung eines Ag enthaltenden Hartlots Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement wahrscheinlich auf.
  • Weiterer relevanter Stand der Technik ist in der DE 10 2009 050 644 A1 und DE 101 00 125 A1 beschrieben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände gemacht, und es ist eine ihrer Aufgaben, eine Keramikheizvorrichtung und einen diese umfassenden Gassensor bereitzustellen, bei denen es unwahrscheinlich ist, dass Migration von Ag zwischen einem Hartlotabschnitt und einem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein Gassensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. eine Keramikheizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 4 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung wurde gelöst indem vorgesehen wurde (1): ein Gassensor mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite, wobei der Gassensor eine Keramikheizvorrichtung und ein Kontaktanschlusselement umfasst, wobei die Keramikheizvorrichtung umfasst: einen Keramikbasiskörper mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper angeordneten Heizelement; einem Elektrodenpad, das auf einer Oberfläche einer Basisendseite in der Axialrichtung des Keramikbasiskörpers und mit dem Heizelement leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad eine erste Pad-Seitenkante und eine zweite Pad-Seitenkante, die sich parallel zu der Axialrichtung erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante aufweist, die sich an einer Vorderendseite in der Axialrichtung in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement, das einen Anschlussverbindungsabschnitt aufweist, der an der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt, der aus einem Ag enthaltenden Hartlot gebildet ist, auf dem Elektrodenpads angeordnet sind und zwischen das Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt eingefügt sind, um das Elektrodenpad und den Anschlussverbindungsabschnitt zu verbinden; und wobei das Kontaktanschlusselement ein relativ zu dem Elektrodenpad negatives Potential aufweist und mit dem Keramikbasiskörper an der Vorderendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante in Kontakt kommt. Der Anschlussverbindungsabschnitt weist eine Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung erstreckt und eine konstante Breitenabmessung aufweist, und eine Anschluss-Vorderendkante davon weist eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf und weist eine Kreisbogenform mit einem Radius auf, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt, welcher Anschlussverbindungsabschnitt in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf dem Elektrodenpad angeordnet ist. Der Hartlotabschnitt weist eine Form, die sich zu der Vorderendseite in der Axialrichtung weg von dem Anschlussverbindungsabschnitt ausbreitet. Eine Hartlot-Vorderendkante, die eine Vorderendkante des Hartlotabschnitts ist, weist eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf und ist beabstandet von der Pad-Vorderendkante ausgebildet.
  • Bei dem oben beschriebenen Gassensor (1) weist die Vorderendkante (Vorderendseitenkante in der Axialrichtung) des Ag enthaltenden Hartlotabschnitts eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf und ist beabstandet von der Pad-Vorderendkante.
  • Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • Bei dem oben beschriebenen Gassensor (1) wird die Hartlot-Vorderendkante (Vorderendkante des Hartlotabschnitts), die die oben beschriebene Form aufweist, auf die folgende Weise hergestellt.
  • Genauer weist der Anschlussverbindungsabschnitt eine Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt, und die Anschluss-Vorderendkante davon weist eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung und eine Kreisbogenform mit einem Radius auf, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt. Ferner ist der Anschlussverbindungsabschnitt in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf dem Elektrodenpad angeordnet.
  • Wenn das Elektrodenpa und der Anschlussverbindungsabschnitt mit dem Hartlot verbunden werden, wird auf diese Weise das Hartlot im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts in einer Kreisbogenform von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. Das heißt, es ist möglich, denselben Grad flüssiger Ausbreitung des Hartlots sowohl auf der ersten Pad-Seitenkantenseite des Elektrodenpads wie auch auf der zweiten Pad-Seitenkantenseite des Elektrodenpads zu haben. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Hartlot die Vorderendkante des Elektrodenpads auf einer Seite erreicht, da der Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist, als der der anderen Seite zwischen der ersten Pad-Seitenkantenseite und der zweiten Pad-Seitenkantenseite. Mit Bezug auf den Hartlotabschnitt kann somit dessen Vorderendkante eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweisen, von der Pad-Vorderendkante beabstandet.
  • In manchen Fällen ist die Form der Pad-Vorderendkante so ausgebildet, dass sie eine in einer ebenen Ansicht zu der Axiallinie orthogonale Vorderendseite (mit anderen Worten, eine auf einer zu der Achse orthogonalen Ebene befindliche Vorderendseite), einen ersten Eckabschnitt mit einer Kreisbogenform, der ein Ende der Vorderendseite und das Vorderende der ersten Pad-Seitenkante verbindet, und einen zweiten Eckabschnitt mit einer Kreisbogenform, der das andere Ende der Vorderendseite und das Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante verbindet, aufweist. In dem Fall, bei dem die Pad-Vorderendkante eine solche Form aufweist, neigt ein elektrisches Feld dazu, sich an dem ersten Eckabschnitt und dem zweiten Eckabschnitt zu konzentrieren. Dementsprechend tritt insbesondere Ag-Migration wahrscheinlich in dem ersten Eckabschnitt und dem zweiten Eckabschnitt auf.
  • Im Gegensatz dazu ist bei dem oben beschriebenen Gassensor (1) weist Hartlot-Vorderendkante eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf. Dementsprechend kann die Hartlot-Vorderendkante weit von dem ersten Eckabschnitt und dem zweiten Eckabschnitt getrennt sein. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • In einer bevorzugten Ausführung (2) des Gassensors (1) ist der Anschlussverbindungsabschnitt auf das Elektrodenpad angeordnet, an einer Position, die von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet ist.
  • Wenn derAnschlussverbindungsabschnitt mit dem Elektrodenpad unter Verwendung des Hartlots verbunden (hartverlötet) wird, wird ein Teil des geschmolzenen Hartlots von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts zu der Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. Die Distanz der flüssigen Ausbreitung hängt von der Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts ab. Die Untersuchung der Erfinder hat aufgezeigt, dass die Distanz der flüssigen Ausbreitung des Hartlots von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts zu der Vorderendseite in der Axialrichtung ungefähr das 6,6-fache der Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beträgt. Wenn somit der Anschlussverbindungsabschnitt so angeordnet wird, dass er von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet ist, ist es möglich, das Hartlot (den Hartlotabschnitt) an der flüssigen Ausbreitung bis zu der Vorderendkante des Pads zu hindern (d.h. das Erreichen der Pads-Vorderendkante zu verhindern). Auf diese Weise wird der Gassensor (2) derart ausgebildet, dass die Vorderendkante des Hartlotabschnitts (Hartlot-Vorderendkante) von der Pad-Vorderendkante beabstandet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (3) des Gassensors nach den obigen (1) oder (2) deckt eine plattierte Schicht den Hartlotabschnitt ab und ist aus einem Metall ausgebildet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Chrom und Gold besteht.
  • Wenn der Hartlotabschnitt von einer Schicht aus einer Nickel-plattierten Schicht, einer Chromplattierten Schicht und einer Gold-plattierten Schicht abgedeckt wird, ist es möglich, die Korrosion des Hartlotabschnitts zu verhindern. Des Weiteren ist es noch unwahrscheinlicher, dass die oben beschriebene Migration auftritt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung vor (4): eine Keramikheizvorrichtung mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite, wobei die Keramikheizvorrichtung umfasst: einen Keramikbasiskörper mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper angeordneten Heizelement; ein Elektrodenpad, das auf einer Oberfläche einer Basisendseite in der Axialrichtung des Keramikbasiskörpers und mit dem Heizelement leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad eine erste Pad-Seitenkante und eine zweite Pad-Seitenkante, die sich parallel zu der Axialrichtung erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante aufweist, die sich an einer Vorderendseite in der Axialrichtung in Bezug auf die erste und die zweite Pad-Seitenkante befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement, das einen Anschlussverbindungsabschnitt aufweist, der an der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt, der aus einem Ag enthaltenden Hartlot gebildet ist, auf dem Elektrodenpad angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt eingefügt ist, um die Elektrodenpads und den Anschlussverbindungsabschnitt zu verbinden. Der Anschlussverbindungsabschnitt weist eine Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung erstreckt und eine konstante Breitenabmessung aufweist, und eine Anschluss-Vorderendkante davon weist eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf und weist eine Kreisbogenform mit einem Radius auf, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt, welcher Anschlussverbindungsabschnitt in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf der Elektrodenpads angeordnet sind. Der Hartlotabschnitt weist eine Form, die sich zu der Vorderendseite in der Axialrichtung weg von dem Anschlussverbindungsabschnitt ausbreitet, und eine Hartlot-Vorderendkante auf, die eine Vorderendkante des Hartlotabschnitts ist, die eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweist und beabstandet von der Pad-Vorderendkante ausgebildet ist.
  • Bei der oben beschriebenen Keramikheizvorrichtung weist die Vorderendkante (Vorderendseitenkante in der Axialrichtung) des Ag enthaltenden Hartlotabschnitts die konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf und ist beabstandet von der Pad-Vorderendkante platziert. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • Bei der oben beschriebenen Keramikheizvorrichtung ist, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Gassensor, der Anschlussverbindungsabschnitt in einer Plattenform ausgebildet, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt, und die Anschluss-Vorderendkante davon hat eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung und eine Kreisbogenform mit dem Radius, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt. Ferner ist der Anschlussverbindungsabschnitt in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf das Elektrodenpad angeordnet. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Gassensor kann auf diese Weise, wenn das Elektrodenpad und der Anschlussverbindungsabschnitt unter Verwendung des Hartlots verbunden werden, die Vorderendkante des Hartlots beabstandet von der Pad-Vorderendkante ausgebildet werden und kann eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweisen.
  • Ferner weist bei der oben beschriebenen Keramikheizvorrichtung die Hartlot-Vorderendkante eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung auf. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Gassensor kann dementsprechend der Hartlotabschnitt weit von dem ersten Eckabschnitt und dem zweiten Eckabschnitt der Pad-Vorderendkante getrennt sein. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • In einer bevorzugten Ausführung (5) der Keramikheizvorrichtung (4) ist der Anschlussverbindungsabschnitt auf dem Elektrodenpad angeordnet, an einer Position, die von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet ist.
  • Wie oben beschrieben, ist, wenn der Anschlussverbindungsabschnitt mit dem Elektrodenpad unter Verwendung des Hartlots verbunden (hartverlötet) wird, die Distanz der flüssigen Ausbreitung des Hartlots von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts zu der Vorderendseite in der Axialrichtung ungefähr das 6,6-fache der Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts. Wenn somit der Anschlussverbindungsabschnitt so angeordnet wird, dass er von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet ist, ist es möglich, das Hartlot (den Hartlotabschnitt) an der flüssigen Ausbreitung bis zu der Vorderendkante des Elektrodenpads zu hindern (das Erreichen der Pad-Vorderendkante zu verhindern). Somit wird die oben beschriebene Keramikheizvorrichtung (5) derart ausgebildet, dass die Vorderendkante des Hartlotabschnitts (Hartlot-Vorderendkante) von der Pad-Vorderendkante beabstandet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (6) der Keramikheizvorrichtung nach den obigen (4) oder (5) deckt eine plattierte Schicht den Hartlotabschnitt ab und ist aus einem Metall ausgebildet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Chrom und Gold besteht.
  • Wenn der Hartlotabschnitt von einer Schicht aus einer Nickel-plattierten Schicht, einer Chromplattierten Schicht und einer Gold-plattierten Schicht abgedeckt wird, ist es möglich, die Korrosion des Hartlotabschnitts zu verhindern. Des Weiteren ist es noch unwahrscheinlicher, dass die oben beschriebene Migration auftritt.
  • In einem dritten Aspekt (7) sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite vor, wobei der Gassensor eine Keramikheizvorrichtung und ein Kontaktanschlusselement umfasst, wobei die Keramikheizvorrichtung umfasst: einen Keramikbasiskörper mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper angeordneten Heizelement; einem Elektrodenpad, das auf einer Oberfläche einer Basisendseite in der Axialrichtung des Keramikbasiskörpers und mit dem Heizelement leitend angeordnet ist, wobei die Elektrodenpads eine erste Pad-Seitenkante und eine zweite Pad-Seitenkante, die sich parallel zu der Axialrichtung erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante aufweist, die sich an einer Vorderendseite in der Axialrichtung in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement, das einen Anschlussverbindungsabschnitt aufweist, der an der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt, der aus einem Ag enthaltenden Hartlot gebildet ist, auf dem Elektrodenpad angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt eingefügt ist, um das Elektrodenpad und den Anschlussverbindungsabschnitt zu verbinden; und wobei das Kontaktanschlusselement ein relativ zu dem Elektrodenpad negatives Potential aufweist und mit dem Keramikbasiskörper an der Vorderendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante in Kontakt kommt, in der der Anschlussverbindungsabschnitt eine Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Schritt des Verbindens des Elektrodenpads und des Anschlussverbindungsabschnitts unter Verwendung des Hartlots. Bei dem Verbindungsschritt wird ein Heizvorrichtungsanschlusselement verwendet, bei dem die Anschluss-Vorderendkante des Anschlussverbindungsabschnitts eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung und eine Kreisbogenform mit einem Radius, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt, aufweist. Der Anschlussverbindungsabschnitt ist in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf dem Elektrodenpads angeordnet. Dann wird das geschmolzene Hartlot mit dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt in Kontakt gebracht, um so zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt einzufiltern, und wird dazu gebracht, sich auf dem Elektrodenpad flüssig auszubreiten.
  • Nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird bei dem Verbindungsschritt in einem Zustand, bei dem der Anschlussverbindungsabschnitt (der die Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt, und dessen Anschluss-Vorderendkante eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweist und eine Kreisbogenform mit einem Radius aufweist, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung beträgt) in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf dem Elektrodenpad angeordnet, das geschmolzene Hartlot (das Ag enthaltende Hartlot) wird mit dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt so in Kontakt gebracht, dass es zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt einfiltert, und wird dazu gebracht, sich auf dem Elektrodenpad flüssig auszubreiten, wodurch das Elektrodenpad und der Anschlussverbindungsabschnitt unter Verwendung des Hartlots verbunden werden.
  • Auf diese Weise wird bei dem Verbindungsschritt das Hartlot im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts in einer Kreisbogenform von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. Das heißt, es ist möglich, denselben Grad flüssiger Ausbreitung des Hartlots sowohl auf der ersten Pad-Seitenkantenseite des Elektrodenpads wie auch auf der zweiten Pad-Seitenkantenseite des Elektrodenpads zu haben. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Hartlot die Vorderendkante der Elektrodenpads auf einer Seite erreicht, da ein Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist als der auf der anderen Seite zwischen der ersten Pad-Seitenkantenseite und der zweiten Pad-Seitenkantenseite. Mit Bezug auf das Hartlot kann nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren somit dessen Vorderendkante eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweisen, und kann eine Form aufweisen, die von der Pad-Vorderendkante beabstandet ist. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • Ferner wird bei dem Verbindungsschritt der Anschlussverbindungsabschnitt bevorzugt so angeordnet, dass er auf das Elektrodenpad mit einer größeren Distanz als der 6,6-fachen Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet ist.
  • Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird der Anschlussverbindungsabschnitt so angeordnet, dass er mit einer größeren Distanz als der 6,6-fachen Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet ist. Dementsprechend breitet sich bei dem Verbindungsschritt das geschmolzene Hartlot zuverlässig nicht bis zu der Vorderendkante des Elektrodenpads flüssig aus (d.h. kann die Pad-Vorderendkante nicht erreichen). Daher ist es möglich, die Vorderendkante des Hartlotabschnitts von der Vorderendkante des Elektrodenpads zuverlässig zu trennen.
  • In einem vierten Aspekt (8) sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikheizvorrichtung mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite vor, wobei die Keramikheizvorrichtung umfasst: einen Keramikbasiskörper mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper angeordneten Heizelement; das Elektrodenpad, das auf einer Oberfläche einer Basisendseite in der Axialrichtung des Keramikbasiskörpers und mit dem Heizelement leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad eine erste Pad-Seitenkante und eine zweite Pad-Seitenkante, die sich parallel zu der Axialrichtung erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante aufweist, die sich an einer Vorderendseite in der Axialrichtung in Bezug auf die erste und die zweite Pad-Seitenkante befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement, das einen Anschlussverbindungsabschnitt aufweist, der an der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt, der aus einem Ag enthaltenden Hartlot gebildet ist, auf dem Elektrodenpad angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt eingefügt ist, um das Elektrodenpad und den Anschlussverbindungsabschnitt zu verbinden. Der Anschlussverbindungsabschnitt weist eine Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Verbindungsschritt des Verbindens des Elektrodenpads und des Anschlussverbindungsabschnitts unter Verwendung des Hartlots. Bei dem Verbindungsschritt wird ein Heizvorrichtungsanschlusselement verwendet, bei dem die Anschluss-Vorderendkante des Anschlussverbindungsabschnitts eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung und eine Kreisbogenform mit einem Radius, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessungen beträgt, aufweist. Der Anschlussverbindungsabschnitt ist in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf dem Elektrodenpad angeordnet. Dann wird das geschmolzene Hartlot mit dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt in Kontakt gebracht, um so zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt einzufiltern, und wird dazu gebracht, sich auf dem Elektrodenpad flüssig auszubreiten.
  • Nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird bei dem Verbindungsschritt in einem Zustand, bei dem der Anschlussverbindungsabschnitt (der eine Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung mit einer konstanten Breitenabmessung erstreckt, und dessen Anschluss-Vorderendkante eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweist und eine Kreisbogenform mit einem Radius aufweist, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessungen beträgt) in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante und der zweiten Pad-Seitenkante auf das Elektrodenpad angeordnet, das geschmolzene Hartlot (das Ag enthaltende Hartlot) wird mit dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt so in Kontakt gebracht, dass es zwischen dem Elektrodenpad und dem Anschlussverbindungsabschnitt einfiltert, und wird dazu gebracht, sich auf dem Elektrodenpad flüssig auszubreiten, wodurch das Elektrodenpad und der Anschlussverbindungsabschnitt unter Verwendung des Hartlots verbunden werden.
  • Auf diese Weise wird bei dem Verbindungsschritt das Hartlot im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts in einer Kreisbogenform von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Hartlot die Vorderendkante des Elektrodenpads auf einer Seite erreicht, da ein Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist als auf der anderen Seite zwischen der ersten Pad-Seitenkantenseite und der zweiten Pad-Seitenkantenseite. Mit Bezug auf der Hartlotabschnitt kann nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren somit dessen Vorderendkante eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufweisen, und kann eine Form aufweisen, die von der Pad-Vorderendkante beabstandet ist. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement auftritt.
  • Ferner wird bei dem Verbindungsschritt der Anschlussverbindungsabschnitt bevorzugt so angeordnet, dass er auf dem Elektrodenpad mit einer größeren Distanz als der 6,6-fachen Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts von der n-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet ist.
  • Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird der Anschlussverbindungsabschnitt so angeordnet, dass er mit einer größeren Distanz als der 6,6-fachen Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung beabstandet ist. Dementsprechend breitet sich bei dem Verbindungsschritt das geschmolzene Hartlot zuverlässig nicht bis zu der Vorderendkante des Elektrodenpads flüssig aus (d.h. kann die Pad-Vorderendkante nicht erreichen). Daher ist es möglich, die Vorderendkante des Hartlotabschnitts von der Vorderendkante des Elektrodenpads zuverlässig zu trennen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Gassensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Keramikheizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Keramikheizvorrichtung.
    • 4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts, der das Elektrodenpad innerhalb der Keramikheizvorrichtung umfasst.
    • 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 4.
    • 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4.
    • 7 ist eine Draufsicht, die eine Form eines Hartlotabschnitts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.
    • 8 ist eine Draufsicht, die eine sich flüssig ausbreitende Form des Hartlots gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.
    • 9 ist eine Draufsicht, die eine sich flüssig ausbreitende Form eines Hartlots gemäß einem Vergleichsbeispiel verdeutlicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Als Nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch sollte die vorliegende Erfindung nicht darauf als darauf beschränkt interpretiert werden.
  • Ein Gassensor 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Detektierelement 20 und eine röhrenförmige, metallische Hülle 31, die das Detektierelement 20 umgibt, wie in 1 gezeigt. Des Weiteren umfasst der Gassensor 30 ein äußeres Anschlusselement 50, ein inneres Anschlusselement 32 und eine Keramikheizvorrichtung 100.
  • Das Detektierelement 20 weist eine sich in einer Richtung einer Axiallinie X (Richtung entlang einer Axiallinie AX, oder einfach „Axialrichtung“, welche die vertikale Richtung in 1 ist) erstreckende Form auf. Das Detektierelement 20 weist einen Basiskörper 1 mit einer mit einem Boden versehenen röhrenförmigen Form, eine äußere Elektrode 23, die auf einer Außenfläche des Basiskörpers 1 ausgebildet und aus einem Edelmetall (zum Beispiel Platin) gebildet ist, und eine innere Elektrode 21 auf, die auf einer Innenfläche des Basiskörpers 1 ausgebildet und aus einem Edelmetall (zum Beispiel Platin) gebildet ist (mit Edelmetallen plattierte Schicht). Das Detektierelement 20 detektiert spezifische Gaskomponenten (z.B. Sauerstoffkomponente), die in einem zu detektierenden Gas (Abgas) enthalten sind.
  • Der Basiskörper 1 ist aus einem Festelektrolyt hergestellt, der hauptsächlich aus Zirconiumdioxid zusammengesetzt ist, weist eine sich in der Axialrichtung X erstreckende Form auf, und hat eine mit einem Boden versehene, röhrenförmige Form auf, bei der eine Vorderendseite X1 in der Axialrichtung (untere Seite in 1) geschlossen ist und eine Basisendseite X2 in der Axialrichtung (obere Seite in 1) offen ist. Ein ringförmiger Flanschabschnitt 2, der radial nach außen ragt, ist in einem im Wesentlichen dazwischen liegenden Abschnitt des Basiskörpers 1 in der Axialrichtung gebildet. Zum Beispiel kann der Basiskörper 1 auf eine solche Weise gefertigt werden, dass der Festelektrolyt, der hauptsächlich aus Zirconiumdioxid zusammengesetzt ist, mittels eines bekannten Pressformverfahrens zu einem Formkörper mit einer mit einem Boden versehenen, röhrenförmigen Form geformt wird und dann bei einer Temperatur von ungefähr 1.500°C für ungefähr zwei Stunden einem Brennvorgang unterzogen wird.
  • Die metallische Hülle 31 greift in den Flanschabschnitt 2 des Detektierelements 20 (Basiskörper 1) ein und hält ihn, indem Metalldichtungen 34, 35 und 36, Isolatoren 37 und 38 und Talkumpuder 39 in dessen hohlzylindrisches Inneres eingefügt werden. Auf diese Weise wird das Detektierelement 20 von der metallischen Hülle 31 in einem Zustand gehalten, bei dem ein Vorderendabschnitt 20b des Detektierelements 20 von einer Vorderendseiten-Öffnung 31b der metallischen Hülle 31 hervorragt.
  • Des Weiteren ist ein Schutzelement 40 an der metallischen Hülle 31 angebracht, um den Vorderendabschnitt 20b des Detektierelements 20, das von der Vorderendseiten-Öffnung 31b der metallischen Hülle 31 hervorragt, abzudecken. Das Schutzelement 40 weist eine Doppelstruktur mit einem äußeren Schutzelement 40a und einem inneren Schutzelement 40b auf. Das äußere Schutzelement 40a und das innere Schutzelement 40b weisen eine Mehrzahl von Belüftungslöchern zum Durchlassen des Abgases dadurch auf. Daher ist es möglich, das durch die Belüftungslöcher des Schutzelementes 40 eingeführte Abgas mit der äußeren Elektrode 23, die auf der Außenfläche des Basiskörpers 1 ausgebildet ist, in Kontakt zu bringen.
  • Ferner ist ein Vorderendabschnitt eines äußeren Metallrohrs 41 mit einer röhrenförmigen Form fest an einem Verbindungsabschnitt 31c angebracht, der sich an einer hinteren Endseite (obere Seite in 1) der metallischen Hülle 31 befindet, indem der gesamte Umfang davon von außen laserverschweißt wird. Des Weiteren ist eine Durchführungshülse 42 aus Fluorkautschuk in eine Öffnung an einer hinteren Endseite des äußeren Metallrohrs 41 eingesetzt, die durch Crimpen abgedichtet ist. Ein aus einer Aluminiumoxidkeramik mit Isoliereigenschaften gefertigtes Trennelement 43 ist an einer Vorderendseite (untere Seite in 1) der Durchführungshülse 42 angeordnet. Dann werden Sensorausgangsleitungsdrähte 44 und 45 und Heizvorrichtungsleitungsdrähte 46 und 47 in eine Durchgangsöffnung der Durchführungshülse 42 und eine Durchgangsöffnung (Halteöffnung 43d) des Trennelements 43 eingeführt. Die Heizvorrichtungsleitungsdrähte 46 und 47 sind mit einem Heizvorrichtungsanschlusselement 130 der Keramikheizvorrichtung 100 verbunden.
  • Eine Durchgangsöffnung entlang der Axiallinie AX ist ebenfalls in der Mitte der Durchführungshülse 42 gebildet. Eine Metallleitung 49, die durch einen folienartigen Filter 48 abgedeckt ist, der sowohl ein Wasserabweisungsvermögen wie auch Luftdurchlässigkeit aufweist, ist in die Durchgangsöffnung eingesetzt. Auf diese Weise kann außerhalb des Gassensors 30 vorhandene Luft durch den Filter 48 in das externe Metallrohr 41 eingeleitet werden, und kann weiter in das Detektierelement 20 eingeleitet werden, um so mit der inneren Elektrode 21 in Kontakt zu kommen.
  • Die Keramikheizvorrichtung 100 bildet eine Stabform (spezifisch eine zylindrische Form) aus, die sich in der Axialrichtung (Richtung entlang der Axiallinie AX, vertikale Richtung in 1) erstreckt. Wie in 2 gezeigt, weist die Keramikheizvorrichtung 100 einen Keramikbasiskörper 102, das Elektrodenpad 121, ein Heizvorrichtungsanschlusselement 130 und einen Hartlotabschnitt 124 auf. Davon bildet der Keramikbasiskörper 102 eine sich in der Axialrichtung erstreckende Stabform aus und weist ein Heizelement 141 auf, dass in dem Basiskörper 102 angeordnet ist (siehe 2 und 3).
  • Das Elektrodenpad 121 ist aus einem Pad-Hauptkörperabschnitt 121b und einer mit Nickel plattierten Schicht 121 b, die den Pad-Hauptkörperabschnitt 121b bedeckt, gebildet (siehe 5 und 6). Der Pad-Hauptkörperabschnitt 121b ist eine Metallschicht in Padform, die ein Hauptmaterial (bei der vorliegenden Ausführungsform Wolfram) umfasst, das aus zumindest einem oder mehr Arten von Elementen, die aus Wolfram und Molybdän ausgewählt sind, in einer Menge von bis zu 90 Gew.-% oder mehr besteht, und bei der der Gehalt an isolierendem Keramikwerkstoff (bei der vorliegenden Ausführungsform Aluminiumoxidpulver) 10 Gew.-% oder weniger beträgt. Als der isolierende Keramikwerkstoff in dem Pad-Hauptkörperabschnitt 121b kann außer dem Aluminiumoxid Mullit, Spinel oder dergleichen verwendet werden.
  • Ferner wird ein Teil der mit Nickel plattierten Schicht 121c (der Teil, der mit dem Hartlotabschnitt 124 in Kontakt ist) in den Hartlotabschnitt 124 diffundiert. Das liegt daran, dass bei einem (unten beschriebenen) Verbindungsprozess der Teil der mit Nickel plattierten Schicht 121c (der Teil, der mit dem Hartlot 124A in Kontakt ist) in ein Hartlot 124A (Hartlotabschnitt 124) diffundiert, wenn das Elektrodenpad 121 und ein Anschlussverbindungsabschnitt 133 unter Verwendung des Hartlots 124A verbunden werden.
  • Das Elektrodenpad 121 ist auf einer Oberfläche 102d an der Basisendseite X2 (obere Seite in 1) in der Axialrichtung innerhalb des Keramikbasiskörpers 102 angeordnet und ist mit dem Heizelement 141 über ein Durchgangskontaktloch 144 (gefüllter Durchgangsleiter) leitend verbunden (siehe 2, 3 und 5). Das Elektrodenpad 121 weist eine erste Pad-Seitenkante 121j und eine zweite Pad-Seitenkante 121k, die sich parallel zu der Axialrichtung X erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante 121d auf, die sich an einer Vorderendseite X1 in der Axialrichtung in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante und ein Vorderende 121j1 der ersten Pad-Seitenkante 121j und ein Vorderende 121k1 der zweiten Pad-Seitenkante 121k verbindet (siehe 4 und 7).
  • Die Pad-Vorderendkante 121d ist gebildet aus einer in einer ebenen Ansicht zu der Axiallinie AX orthogonalen Vorderendseite 121f (mit anderen Worten, der auf einer zu der Axiallinie AX orthogonalen Ebene befindlichen Vorderendseite 121f), einem ersten Eckabschnitt 121g mit einer Kreisbogenform, der ein Ende der Vorderendseite 121f und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante 121j verbindet, und einem zweiten Eckabschnitt 121h mit einer Kreisbogenform, der das andere Ende der Vorderendseite 121f und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante 121k verbindet (siehe 7). 7 entspricht einer Ansicht, bei der in 4 eine plattierte Schicht 125 entfernt wurde (durchsichtig ist).
  • Das Heizvorrichtungsanschlusselement 130 ist über die Heizvorrichtungsleitungsdrähte 46 und 47 elektrisch mit einem externen Schaltkreis (nicht gezeigt) verbunden. Das Heizvorrichtungsanschlusselement 130 weist einen Anschlussverbindungsabschnitt 133 mit einer Plattenform, einen Crimpabschnitt 135 und einen Verbindungsabschnitt 134 auf, der das Heizvorrichtungsanschlusselement 130 und den Anschlussverbindungsabschnitt 133 verbindet (siehe 2). Der Crimpabschnitt 135 greift die Kerndrähte der Heizvorrichtungsleitungsdrähte 46 und 47 (siehe 1) jeweils durch crimpen und ist mit den Heizvorrichtungsleitungsdrähten 46 und 47 elektrisch verbunden.
  • Der Anschlussverbindungsabschnitt 133 ist aus einer Nickellegierung hergestellt und in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante 121j und der zweiten Pad-Seitenkante 121k auf das Elektrodenpad 121 und an der Basisendseite X2 (die rechte Seite in den 4, 5 und 7) in der Axialrichtung, aber nicht an der Pad-Vorderendkante 121d, angeordnet.
  • Der Hartlotabschnitt 124 ist aus dem Ag enthaltenden Hartlot 124A hergestellt (genauer, ein Hartlot, das Ag zu bis zu 72 Gew.-% und Cu zu bis zu 28 Gew.-% enthält) und auf das Elektrodenpad 121 angeordnet. Der Hartlotabschnitt 124 ist zwischen dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 eingefügt, um diese zu verbinden (siehe 5 und 6).
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Hartlotabschnitt 124 mit der plattierten Schicht 125 bedeckt. Dies kann eine Korrosion des Hartlotabschnitts 124 verhindern. Ferner ist es möglich, die (unten beschriebene) Migration zu verhindern. Die plattierte Schicht 125 ist aus einem von Nickelplattierung, Chromplattierung und Goldplattierung gebildet.
  • Hier wird der Keramikbasiskörper 102 im Detail beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird der Keramikbasiskörper 102 so hergestellt, dass aus Aluminiumoxidkeramik mit hohen Isoliereigenschaften hergestellte Grünfolien 140 und 146 um den äußeren Umfang eines Porzellanrohrs 101 gewickelt werden, das aus Aluminiumoxidkeramik mit einer runden Stabform (zylindrische Form) hergestellt ist, und dies alles gebrannt wird.
  • Das Heizelement 141 (Heizvorrichtungsmuster) ist auf der Grünfolie 140 ausgebildet. Das Heizelement 141 umfasst einen Wärmeerzeugungsabschnitt 142 und ein Paar Leitungsabschnitte 143 (Anode und Kathode), die jeweils mit beiden Enden des Wärmeerzeugungsabschnitts 142 verbunden sind. Als Material für das Heizelement 141 können verschiedene leitfähige Materialien, wie etwa Wolfram und Molybdän, verwendet werden. An einer hinteren Endseite der Grünfolie 140 ist ein Paar Durchgangskontaktlöcher 144 auf jedem der Leitungsabschnitte 143 gebildet. Das Elektrodenpad 121 ist mit den Leitungsabschnitten 143 des Heizelements 141 durch das Paar Durchgangskontaktlöcher 144 elektrisch verbunden.
  • Die Grünfolie 146 wird gegen die Grünfolie 140 (die Oberfläche, auf der das Heizelement 141 ausgebildet ist) gepresst. Aluminiumoxidpaste wird auf die Oberfläche der Grünfolie 146 aufgetragen, die der Oberfläche gegenüberliegt, gegen die die Grünfolie 140 gepresst wird. Ein Keramikheizvorrichtungsformkörper wird auf eine solche Weise gebildet, dass die Grünfolien 140 und 146 um das Porzellanrohr 101 gewickelt werden, wobei die Pastenaufbringungsoberfläche nach innen hin liegt, und dann vom äußeren Umfang her nach innen gepresst werden. Danach wird der Keramikbasiskörper 102 durch Brennen des Keramikheizvorrichtungsformkörpers gebildet.
  • Die Keramikheizvorrichtung 100 wird innerhalb des Detektierelements 20 (innerhalb des Zylinders des Basiskörpers 1) angeordnet, und ihre Position wird durch ein inneres Anschlusselement 32 gehalten (siehe 1). Genauer wird der Keramikbasiskörper 102 der Keramikheizvorrichtung 100 durch einen Elementeinsetzabschnitt 32k des inneren Anschlusselements 32 (Kontaktanschlusselement) ergriffen und in einem Zustand gehalten wird, bei dem der Vorderendabschnitt 102b im Kontakt mit der inneren Elektrode 21 des Detektierelements 20 ist. Auf diese Weise kann das Detektierelement 20 (Basiskörper 1) korrekt durch die Keramikheizvorrichtung 100 erwärmt werden.
  • Des Weiteren ist das äußere Anschlusselement 50 aus einem Edelstahlblech gebildet und umfasst einen außen liegenden Einpassabschnitt 50p, dessen Querschnitt in der zu der Axiallinie AX orthogonalen Richtung im Wesentlichen eine C-Form aufweist, einen Trennelementeinsetzabschnitt 50s, der sich von der Nähe der Mitte an der hinteren Endseite des außen liegenden Einpassabschnitts 50p zu der hinteren Endseite erstreckt, und einen Verbinderabschnitt 50c, der sich an der weiteren hinteren Endseite befindet. Von diesen greift der Verbinderabschnitt 50c den Kerndraht des Sensorausgangsleitungsdrahtes 45 durch Crimpen, um das äußere Anschlusselement 50 und den Sensorausgangsleitungsdraht 45 elektrisch zu verbinden.
  • Des Weiteren ist der Trennelementeinsetzabschnitt 50s in das Trennelement 43 eingesetzt, und ein Trennelementanstoßabschnitt 50d, der sich von dem Trennelementeinsetzabschnitt 50s verzweigt und davon hervorragt, stößt federnd an ein Halteloch 43d des Trennelements 43 an. Auf diese Weise wird das äußere Anschlusselement 50 selbst innerhalb des Trennelements 43 gehalten. Ferner ist der außen liegende Einpassabschnitt 50p in Kontakt mit der äußeren Elektrode 23 des Detektierelements 20. Dementsprechend sind die äußere Elektrode 23 und das äußere Anschlusselement 50 elektrisch miteinander verbunden.
  • Des Weiteren ist das innere Anschlusselement 32 (das dem Kontaktanschlusselement entspricht) aus einem Edelstahlblech gebildet und umfasst einen Elementeinsetzabschnitt 32k, dessen Querschnitt in der zu der Axiallinie AX orthogonalen Richtung im Wesentlichen eine Hufeisenform aufweist, einen Trennelementeinsetzabschnitt 32s, der sich von der Nähe der Mitte an der hinteren Endseite des Elementeinsetzabschnitts 32k zu der hinteren Endseite erstreckt, und einen Verbinderabschnitt 32c, der sich an der weiteren hinteren Endseite befindet. Von diesen greift der Verbinderabschnitt 32c den Kerndraht des Sensorausgangsleitungsdrahtes 44 durch Crimpen, um das innere Anschlusselement 32 und den Sensorausgangsleitungsdraht 44 elektrisch zu verbinden.
  • Des Weiteren ist der Trennelementeinsetzabschnitt 32s in das Trennelement 43 eingesetzt und ein Trennelementanstoßabschnitt 32d, der sich von dem Trennelementeinsetzabschnitt 32s verzweigt und davon hervorragt, stößt federnd an das Halteloch 43d an. Auf diese Weise wird das innere Anschlusselement 32 selbst innerhalb des Trennelements 43 gehalten.
  • Ferner ist der Elementeinsetzabschnitt 32k des inneren Anschlusselements 32 in das Detektierelement 20 eingesetzt und in Kontakt mit der inneren Elektrode 21. Dementsprechend sind die innere Elektrode 21 und das innere Anschlusselement 32 elektrisch miteinander verbunden.
  • Das innere Anschlusselement 32 weist relativ zu dem Elektrodenpad 121 ein negatives Potential auf. Ferner befindet sich das innere Anschlusselement 32 mit dem Keramikbasiskörper 102 an einer Position der Vorderendseite X1 in Axialrichtung (untere Seite in 1) beabstandet von der Pad-Vorderendkante 121d in Kontakt (siehe 1). Genauer ist der Elementeinsetzabschnitt 32k des inneren Anschlusselements 32 mit dem Keramikbasiskörper 102 durch Greifen des Keramikbasiskörpers 102 in Kontakt.
  • Wenn bei diesem Gassensor 30 eine vorbestimmte Spannung zwischen der äußeren Elektrode 23 und der inneren Elektrode 21 angelegt wird, fließt in Abhängigkeit von einer Konzentrationsdifferenz zwischen der Sauerstoffkonzentration im Abgas (Messgas), das im Kontakt mit der äußeren Elektrode 23 ist, und der Sauerstoffkonzentration in der Luft, die im Kontakt mit der inneren Elektrode 21 ist, ein Strom. Wenn der Stromwert detektiert wird, ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu bestimmen.
  • Herkömmlicherweise lagert sich in einem Fall, bei dem der Hartlotabschnitt bis an die Vorderendkante 121d des Elektrodenpads 121 angeordnet ist, die Feuchtigkeit in der Luft auf dem Hartlotabschnitt und der Oberfläche des Keramikbasiskörpers ab. Dies kann zu Migration führen, bei der in dem Hartlot enthaltene Metalle sich von dem Hartlotabschnitt zu dem inneren Anschlusselement 32 (genauer, mit dem Keramikbasiskörper in Kontakt stehender Elementeinsetzabschnitt 32k) auf der Oberfläche des Keramikbasiskörpers bewegen. Somit kann zwischen dem Hartlotabschnitt und dem Kontaktanschlusselement ein Kurzschluss entstehen. Insbesondere tritt bei der Verwendung eines Ag enthaltenden Hartlots die Migration zwischen dem Hartlotabschnitt und Elementeinsetzabschnitt 32k des inneren Anschlusselements 32 wahrscheinlich auf.
  • Demgegenüber weist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Hartlot-Vorderendkante 124b (Vorderendkante des Hartlotabschnitts 124), die eine Kante an der Vorderendseite X1 (linke Seite in den 4 und 7) in der Axialrichtung innerhalb des Hartlotabschnitts 124 ausbildet, eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung auf und ist von der Pad-Vorderendkante 121d zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung getrennt (rechte Seite in den 4 und 7).
  • Wenn die Hartlot-Vorderendkante 124b des Ag enthaltenden Hartlotabschnitts 124 von der Pad-Vorderendkante 121d getrennt ist, ist es auf diese Weise unwahrscheinlich, dass eine Ag Migration zwischen dem Hartlotabschnitt 124 und dem Elementeinsetzabschnitt 32k des inneren Anschlusselements 32 auftritt.
  • Im Übrigen ist es wahrscheinlich, dass sich innerhalb der Pad-Vorderendkante 121d ein elektrisches Feld an dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h konzentriert. Dementsprechend tritt insbesondere eine Ag-Migration wahrscheinlich in dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h auf. Somit wird das Ag enthaltende Hartlot 124A bevorzugt so weit wie möglich von dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h getrennt.
  • Im Gegensatz dazu weist bei der vorliegenden Ausführungsform die Hartlot-Vorderendkante 124b eine konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung auf (siehe 4 und 7). Dementsprechend ist es möglich, den Hartlotabschnitt 124 weit von dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h zu trennen. Daher ist es noch unwahrscheinlicher, dass eine Ag-Migration zwischen dem Hartlotabschnitt 124 und dem inneren Kontaktanschlusselement 32 (Elementeinsetzabschnitt 32k) auftritt.
  • Des Weiteren ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Hartlot-Vorderendkante 124b (Vorderendkante des Hartlotabschnitts 124) so ausgebildet, dass sie die erste Pad-Seitenkante 121j und die zweite Pad-Seitenkante 121k erreicht (mit anderen Worten, so ausgebildet, dass sie sich von der ersten Pad-Seitenkante 121j bis zur zweiten Pad-Seitenkante 121k erstreckt).
  • Ferner ist der Hartlotabschnitt 124 über den gesamten Bereich des Elektrodenpads 121 an der Basisendseite X2 in der Axialrichtung in Bezug auf die Hartlot-Vorderendkante 124b (siehe 4 bis 7) angeordnet. Das heißt, im Bereich des Elektrodenpads 121 an der Basisendseite X2 in der Axialrichtung (rechte Seite in den 4, 6 und 7) bezüglich der Hartlot-Vorderendkante 124b erreicht der Hartlotabschnitt 124 die erste Pad-Seitenkante 121j, die zweite Pad-Seitenkante 121k und eine Pad-Basisendkante 121m. Dementsprechend ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 zu erhöhen. Die Pad-Basisendkante 121m befindet sich an der Basisendseite, jedoch nicht an der ersten Pad-Seitenkante 121j und der zweiten Pad-Seitenkante 121k, und ist eine Kante, die das Basisende der ersten Pad-Seitenkante 121j und das Basisende der zweiten Pad-Seitenkante 121k verbindet.
  • Des Weiteren wird bei der vorliegenden Ausführungsform bei einem (unten beschriebenen) Verbindungsprozess in einem Zustand, bei dem der Anschlussverbindungsabschnitt 133 mit einer Plattenform in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante 121j und der zweiten Pad-Seitenkante 121k auf dem Elektrodenpad 121 angeordnet ist, das geschmolzene Hartlot 124A mit dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 in Kontakt gebracht, um so zwischen dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 einzufiltern. Demzufolge wird das geschmolzene Hartlot 124A auf dem Elektrodenpad 121 flüssig ausgebreitet, wodurch das Elektrodenpad 121 und der Anschlussverbindungsabschnitt 133 unter Verwendung des Hartlots 124A verbunden werden.
  • Wie oben beschrieben, wenn der Anschlussverbindungsabschnitt 133 mit dem Elektrodenpad 121 unter Verwendung des Hartlots 124A verbunden (hartverlötet) wird, wird im ein Teil des geschmolzenen Hartlots 124A von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts 133 zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet. In diesem Bezug wird die Distanz der flüssigen Ausbreitung abhängig von einer Plattendicke T des Anschlussverbindungsabschnitts 133 bestimmt.
  • Basierend auf (unten beschriebenen) Testergebnissen zeigt es sich, dass die Distanz der flüssigen Ausbreitung des Hartlots von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts 133 zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung ungefähr das 6,6-fache der Plattendicke T des Anschlussverbindungsabschnitts 133 beträgt. Wenn somit der Anschlussverbindungsabschnitt 133 so angeordnet wird, dass er von der Pad-Vorderendkante 121d hin zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke T des Anschlussverbindungsabschnitts 133 beabstandet ist, ist es möglich, das Hartlot 124A (den Hartlotabschnitt 124) an der flüssigen Ausbreitung bis zu der Pad-Vorderendkante 121d zu hindern (d.h. das Erreichen der Pad-Vorderendkante 121d zu verhindern).
  • Aus diesem Grunde werden bei dem Verbindungsprozess der vorliegenden Ausführungsform in einem Zustand, bei dem der Anschlussverbindungsabschnitt 133 so angeordnet ist, dass er mit der größeren Distanz E als der 6,6-fachen Plattendicke T des Anschlussverbindungsabschnitts 133 von der Pad-Vorderendkante 121d hin zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung beabstandet ist, das Elektrodenpad 121 und der Anschlussverbindungsabschnitt 133 unter Verwendung des Hartlots 124A in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden. Dementsprechend ist es nach dem Verbindungsprozess möglich, die Vorderendkante des Hartlotabschnitts 124 (Hartlot-Vorderendkante 124b) von der Pad-Vorderendkante 121d zuverlässig zu trennen. Des Weiteren bildet der Anschlussverbindungsabschnitt 133 der vorliegenden Ausführungsform eine Plattenform aus, die sich in der Axialrichtung X mit einer konstanten Breitenabmessung W erstreckt. Ferner ist die Vorderendkante des Anschlussverbindungsabschnitts 133 (Anschluss-Vorderendkante 133d) so ausgebildet, dass er die konvexe Form an der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung aufweist (linke Seite in den 4 und 7) und die Kreisbogenform mit einem Radius R aufweist, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung W beträgt (siehe 4 und 7). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist er auf die Breitenabmessung W=1,0 mm eingestellt.
  • Falls die Anschluss-Vorderendkante 133d die oben beschriebene Form aufweist, wird, wenn das Elektrodenpad 121 und der Anschlussverbindungsabschnitt 133 unter Verwendung des Hartlots 124A wie oben beschrieben miteinander verbunden werden, das Hartlot 124A im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts (im Wesentlichen vertikal einheitlich in den 4 und 7) von der Anschluss-Vorderendkante 133 bis zur Vorderendseite X1 in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet (linke Seite in den 4 und 7). Das heißt, es ist möglich, denselben Grad der flüssigen Ausbreitung des Hartlots 124A auf sowohl der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j das Elektrodenpad 121, wie auch auf der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k zu haben.
  • Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass das Hartlot 124A die Vorderendkante 121d das Elektrodenpad121 auf einer Seite erreicht, da ein Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist als der auf der anderen Seite zwischen der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j und der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k. Dementsprechend ist es nach dem Verbindungsprozess möglich, die Vorderendkante des Hartlotabschnitts 124 (Hartlot-Vorderendkante 124b) von der Pad-Vorderendkante 121d zuverlässig zu trennen. Das heißt, während der Hartlotabschnitt 124 eine Form aufweist, die sich zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung anstatt zum Anschlussverbindungsabschnitt 133 ausbreitet, wird die Form der Hartlot-Vorderendkante 124b von der Pad-Vorderendkante 121d zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung getrennt.
  • Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Gassensor 30 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird die Keramikheizvorrichtung 100 hergestellt. Genauer wird, wie in 3 gezeigt, eine aus Aluminiumoxidkeramik hergestellte Grünfolie 140 bereitgestellt, in der das Heizelement 141 und das Elektrodenpad 121 gebildet werden. Des Weiteren wird eine aus Aluminiumoxidkeramik hergestellte Grünfolie 146 bereitgestellt. Dann wird die Grünfolie 146 gegen die Grünfolie 140 gepresst, und diese werden um das Porzellanrohr 101 gewickelt, um einen Keramikheizvorrichtungsformkörper zu bilden. Danach wird der Keramikbasiskörper 102 durch Brennen des Keramikheizvorrichtungsformkörpers gewonnen. Nach der Herstellung des Heizvorrichtungsanschlusselements 130 wird als Nächstes bei einem nachfolgenden Verbindungsprozess die auf der Oberfläche des Keramikbasiskörpers 102 befindliche Elektrodenpad 121 und der Anschlussverbindungsabschnitt 133 des Heizvorrichtungsanschlusselements 130 unter Verwendung des Hartlots 124A miteinander verbunden. Genauer ist, wie in 7 gezeigt, der Anschlussverbindungsabschnitt 133 in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante 121j und der zweiten Pad-Seitenkante 121k auf dem Elektrodenpad 121 angeordnet, und ist an einer Position angeordnet, die von der Pad-Vorderendkante 121d hin zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung um eine größere Distanz E als die 6,6-fache Plattendicke T (siehe 5) des Anschlussverbindungsabschnitts 133 beabstandet ist.
  • In einem Zustand, in dem das Hartlot 124A an der Position in Kontakt mit dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 angeordnet ist, wird als Nächstes das Hartlot 124A durch Erwärmen geschmolzen. Auf diese Weise wird das geschmolzene Hartlot 124A mit dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 in Kontakt gebracht, um zwischen dem Elektrodenpad 121 und dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 einzufiltern, und sich auf dem Elektrodenpad 121 flüssig auszubreiten. Danach ist, wenn das Hartlot 124A abgekühlt ist, der Hartlotabschnitt 124 gebildet, und das Heizvorrichtungsanschlusselement 130 (Anschlussverbindungsabschnitt 133) ist mit dem Elektrodenpad 121 verbunden. Auf diese Weise wird die in 2 gezeigte Keramikheizvorrichtung 100 vervollständigt.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform breitet sich bei dem Verbindungsprozess das geschmolzene Hartlot 124A nicht bis zu der Vorderendkante 121d des Elektrodenpads 121 flüssig aus (d.h. das geschmolzene Hartlot 124A erreicht die Pad-Vorderendkante 121d nicht). Der Grund ist der, dass der Anschlussverbindungsabschnitt 133 von der Pad-Vorderendkante 121d hin zu der Basisendseite X2 in der Axialrichtung um eine größere Distanz E als die 6,6-fache Plattendicke T des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet angeordnet ist. Daher kann der Hartlotabschnitt 124 von der Vorderendkante 121d des Elektrodenpads 121 getrennt sein.
  • Ferner weist bei der vorliegenden Ausführungsform die Vorderendkante des Anschlussverbindungsabschnitts 133 (Anschluss-Vorderendkante 133d) eine konvexe Form an der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung (linke Seite in 7) und eine Kreisbogenform mit einem Radius R, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung W beträgt, auf (siehe 7 und 8). Dementsprechend wird bei dem Verbindungsprozess das Hartlot 124A im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts (vertikal in 7) von der Anschluss-Vorderendkante 133d bis zur Vorderendseite X1 in der Axialrichtung (linke Seite in 7) flüssig ausgebreitet. Das heißt, es ist möglich, denselben Grad der flüssigen Ausbreitung des Hartlots 124A auf sowohl der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j dem Elektrodenpad 121, wie auch auf der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k zu haben.
  • Somit ist es möglich zu verhindern, dass das Hartlot 124A die Vorderendkante 121d des Elektrodenpads 121 auf einer Seite erreicht, da ein Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist als der auf der anderen Seite zwischen der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j und der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k. Dementsprechend ist es nach dem Verbindungsprozess möglich, die Hartlot-Vorderendkante 124b und die Pad-Vorderendkante 121d zuverlässig zu trennen. Das heißt der Hartlotabschnitt 124 erreicht nicht die Pad-Vorderendkante 121d und kann eine Form aufweisen, die sich zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung anstatt zum Anschlussverbindungsabschnitt 133 ausbreitet.
  • Des Weiteren kann die Hartlot-Vorderendkante 124b die konvexe und Kreisbogenform an der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung aufweisen (siehe 7). Dementsprechend kann der Hartlotabschnitt 124 weit von dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h getrennt sein.
  • Danach werden in einem Zusammenbauprozess unter Verwendung eines bekannten Zusammenbauverfahrens (siehe zum Beispiel JP 2004 - 053 425 A die Keramikheizvorrichtung 100, das Detektierelement 20, die metallische Hülle 31, das äußere Anschlusselement 50 und das innere Anschlusselement 32, die wie oben beschrieben hergestellt werden, zusammengebaut. Dementsprechend wird der in 1 gezeigte Gassensor 30 vervollständigt.
  • Vorderendkantenform des Anschlussverbindungsabschnitts
  • Bei dem Verbindungsprozess wird betrachtet, dass sich die Form, in der sich das geschmolzene Hartlot flüssig zu der Vorderendseite auf dem Elektrodenpad ausbreitet, abhängig von der Form der Vorderendkante (Anschluss-Vorderendkante) des Anschlussverbindungsabschnitt unterscheidet. Wenn sich insbesondere das Hartlot im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung ausbreiten kann, ist es möglich, das Hartlot an der flüssigen Ausbreitung bis zu der Vorderendkante der Pad zu hindern (d.h. das Hartlot am Erreichen der Pad-Vorderendkante zu hindern). Wenn demgegenüber der Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer ist als auf der anderen Seite, zwischen der Seite der ersten Pad-Seitenkanten und der Seite der zweiten Pad-Seitenkanten, wird angenommen, dass es wahrscheinlich ist, dass das Hartlot auf einer Seite die Vorderendkante des Elektrodenpads erreicht. Somit wurden bevorzugte Formen der Anschluss-Vorderendkante untersucht.
  • Genauer wurden Anschlussverbindungsabschnitte (Proben A bis F) mit unterschiedlichen Formen der Anschluss-Vorderendkante wie folgt hergestellt, und sich flüssig ausbreitende Beispiele des Hartlots 124A im Verbindungsprozess wurden untersucht.
  • Wie in 9 gezeigt, wies die Probe A (Vergleichsbeispiel) eine flache Plattenform auf, die sich in der Richtung der Axiallinie X mit einer konstanten Breitenabmessung W erstreckt, und ist der Anschlussverbindungsabschnitt 233, wo die Anschluss-Vorderendkante 233d eine lineare Form aufweist. Ferner wiesen die Proben B bis F die flache Plattenform auf, die sich in der Axialrichtung X mit einer konstanten Breitenabmessung W erstreckt, und sie haben gemeinsam, dass der Anschlussverbindungsabschnitt die Anschluss-Vorderendkante mit einer konvexen und Kreisbogenform an der Vorderendseite in der Axialrichtung aufwies. Jedoch waren die Radien R der Kreisbogenform an der Anschluss-Vorderendkante individuell unterschiedlich.
  • Genau hatte die Anschluss-Vorderendkante der Probe B einen Radius R, der das 0,9-fache der Breitenabmessung W betrug. Des Weiteren hatte die Anschluss-Vorderendkante der Probe C einen Radius R, der das 0,8-fache der Breitenabmessung W betrug. Des Weiteren hatte die Anschluss-Vorderendkante der Probe D einen Radius R, der das 0,7-fache der Breitenabmessung W betrug. Des Weiteren hatte die Anschluss-Vorderendkante der Probe E einen Radius R, der das 0,6-fache der Breitenabmessung W betrug. Des Weiteren hatte die Anschluss-Vorderendkante der Probe F einen Radius R, der das 0,5-fache der Breitenabmessung W betrug. Die Breitenabmessung W aller Proben betrug 1,0 mm. Die Proben A und B sind Vergleichsbeispiele, und die Proben C bis F sind Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Wie in 8 gezeigt, repräsentiert in Tabelle 1 „O“ einen Fall, bei dem sich das Hartlot 124A im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite X1 in der Axialrichtung flüssig ausbreitete. Wie in 9 gezeigt, repräsentiert „X“ andererseits einen Fall, in dem der Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite (im Beispiel von 9 die Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k) größer war als der auf der anderen Seite zwischen der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j und der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k des Elektrodenpads 121.
  • Genauer wurde, wie in den 8 und 9 gezeigt, bestimmt, dass das Hartlot 124A sich im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts (als „O“) in einem Fall ausgebreitet hat, in dem eine Position, an der die Vorderendkante 124B des Hartlots 124A mit der ersten Pad-Seitenkante 121j (bezeichnet als erster Kontaktpunkt P1) in Kontakt kam, und eine Position, an der die Vorderendkante 124B des Hartlots 124A mit der zweiten Pad-Seitenkante 121k (bezeichnet als zweiter Kontaktpunkt P2) in Kontakt kam, detektiert wurden. Ferner war eine Positionsdifferenz D in der Axialrichtung zwischen dem ersten Kontaktpunkt P1 und dem zweiten Kontaktpunkt P2 geringer ist als ein Schwellenwert Th. In einem Fall, in dem die Positionsdifferenz D gleich oder größer war als der Schwellenwert Th, wurde bestimmt, dass der Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite größer war als der auf der anderen Seite (als „X“).
  • Der Schwellenwert Th wurde auf die Hälfte (das heißt 1,0 mm/2=0,5 mm) der Breitenabmessungen W des Anschlussverbindungsabschnitts 133 eingestellt. Tabelle 1
    Form der Anschluss-Vorderendkante Form der flüssigen Ausbreitunq von Hartlot
    Probe A Lineare Form X
    Probe B Kreisbogenform mit R=0,9W X
    Probe C Kreisbogenform mit R=0,8W O
    Probe D Kreisbogenform mit R=0,7W O
    Probe E Kreisboqenform mit R=0,6W O
    Probe F Kreisboqenform mit R=0,5W O
  • Basierend auf den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen weist die Vorderendkante des Anschlussverbindungsabschnitts (Anschluss-Vorderendkante) bevorzugt eine konvexe Form an der Vorderendseite in der Axialrichtung und eine Kreisbogenform mit einem Radius R, der das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung W beträgt, auf. Wenn die Anschluss-Vorderendkante eine solche Form aufweist, kann sich bei dem Verbindungsprozess das Hartlot 124A im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts (vertikal in 8) von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite X1 in der Axialrichtung (linke Seite in 8) flüssig ausbreiten. Das heißt, es ist möglich, denselben Grad der flüssigen Ausbreitung des Hartlots 124A auf sowohl der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j des Elektrodenpads 121, wie auch auf der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k zu haben.
  • Im Übrigen ist es wahrscheinlich, dass sich innerhalb der Pad-Vorderendkante 121d das elektrische Feld an dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h konzentriert. Dementsprechend tritt insbesondere die Ag-Migration wahrscheinlich an dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h auf. Somit wird das Ag enthaltende Hartlot 124A bevorzugt so weit wie möglich von dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h getrennt. Ferner breitet sich in diesem Bezug sich das Hartlot im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig aus.
  • Genauer ist es, wie in 8 gezeigt, in einem Fall, bei dem sich das Hartlot 124A im Wesentlichen einheitlich nach links und rechts von der Anschluss-Vorderendkante bis zur Vorderendseite in der Axialrichtung flüssig ausgebreitet hat, möglich, die Vorderendkante 124B des Hartlots 124A weit von dem ersten Eckabschnitt 121g und dem zweiten Eckabschnitt 121h zu trennen. Wie in 9 gezeigt, kommt andererseits in einem Fall, in dem der Grad der flüssigen Ausbreitung auf einer Seite (im Beispiel von 9 die Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k) größer ist als der auf der anderen Seite zwischen der Seite der ersten Pad-Seitenkante 121j und der Seite der zweiten Pad-Seitenkante 121k des Elektrodenpads 121 die Vorderendkante 124B des Hartlots 124A einem Seiten-Eckabschnitt (im Beispiel von 9, dem zweiten Eckabschnitt 121h) nahe.
  • Bei dieser Auswertung wurde jede der Proben von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz (das Zehnfache) als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet angeordnet. Daher wurde bei den Proben das Hartlot 124A nicht bis zu der Vorderendkante 121d des Elektrodenpads 121 flüssig ausgebreitet (d.h. erreichte die Pad-Vorderendkante 121d nicht).
  • Flüssige Ausbreitung von Hartlot
  • Wenn das Elektrodenpad 121 und der Anschlussverbindungsabschnitt 133 unter Verwendung des Hartlots 124A miteinander verbunden werden, breitet sich bei dem Verbindungsprozess nach der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des geschmolzenen Hartlots 124A von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts 133 zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung auf dem Elektrodenpad 121 flüssig aus. Jedoch wird die Distanz der Ausbreitung als in Abhängigkeit von der Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts 133 variierend angesehen. Somit wurde die Distanz untersucht, über die sich das Hartlot 124A auf dem Elektrodenpad 121 flüssig ausbreitet, indem eine konstante Plattendicke (0,3 mm) des Anschlussverbindungsabschnitts 133 eingestellt wurde und die Distanz E in der Richtung der Axiallinie von der Pad-Vorderendkante 121d zu dem Anschlussverbindungsabschnitt 133 verändert wurde.
  • Genau wurde untersucht, ob das Hartlot 124A sich bei dem Verbindungsprozess bis zur Pad-Vorderendkante 121d flüssig ausbreitet (d.h., so, dass es sie erreicht), indem die Distanz E in der Axialrichtung (siehe 7) von der Pad-Vorderendkante 121d bis zum Anschlussverbindungsabschnitt 133 über einen Bereich von 0,6 mm bis 4,6 mm verändert wird. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 repräsentiert „X“ einen Fall, bei dem sich das Hartlot 124A bis zu der Vorderendkante 121d flüssig ausgebreitete (d.h. so, dass es diese erreichte), und „O“ repräsentiert einen Fall, bei dem sich das Hartlot 124A nicht bis zu der Vorderendkante 121d flüssig ausbreitete (d.h. nicht erreichte). Tabelle 2
    Distanz E (mm) Flüssige Ausbreitung von Hartlot
    Probe 1 0,6 X
    Probe 2 1,0 X
    Probe 3 1,4 X
    Probe 4 1,8 X
    Probe 5 2,0 O
    Probe 6 2,2 O
    Probe 7 2,6 O
    Probe 8 3,0 O
    Probe 9 3,4 O
    Probe 10 3,6 O
    Probe 11 4,0 O
    Probe 12 4,2 O
    Probe 13 4,4 O
    Probe 14 4,6 O
  • Wie in 2 gezeigt, hat sich in einem Fall, bei dem die Distanz E in der Richtung der Axiallinie auf 1,8 mm oder weniger eingestellt wurde, das Hartlot 124 flüssig bis zu der Pad-Vorderendkante 121d ausgebreitet (d.h. diese erreicht). Andererseits hat in einem Fall, bei dem die Distanz E in der Axialrichtung auf 2,0 mm oder mehr eingestellt wurde, das Hartlot 124 sich nicht flüssig bis zu der PAd-Vorderendkante 121d ausgebreitet (d.h. diese nicht erreicht). Dieses Ergebnisse zeigen, dass die Distanz, über die sich das Hartlot 124A von dem Vorderende des Anschlussverbindungsabschnitts 133 zu der Vorderendseite X1 in der Axialrichtung ausbreitet, ungefähr das 6,6-fache der Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts 133 beträgt. Die Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts 133 beträgt 0,3 mm.
  • Wenn der Anschlussverbindungsabschnitt so angeordnet wird, dass er von der Pad-Vorderendkante hin zu der Basisendseite in der Axialrichtung um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts beabstandet ist, ist es basierend auf den obigen Ergebnissen möglich, das Hartlot (den Hartlotabschnitt) zuverlässig an der flüssigen Ausbreitung bis zu der Vorderendkante der PAd zu hindern (das Erreichen der Pad-Vorderendkante zu verhindern).
  • Die Erfindung wurde detailliert unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen beschrieben. Jedoch sollte die Erfindung nicht darauf als darauf beschränkt interpretiert werden. Es sollte ferner Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Details des Erfindung, wie sie oben gezeigt und beschrieben wurde, gemacht werden können. Solche Änderungen sollen im Geist und Umfang der hieran angefügten Ansprüche eingeschlossen sein.
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 12. Juni 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2012-132510 (publiziert unter JP 2013 - 257 191 A ), die hierin vollumfänglich durch Bezugnahme umfasst wird.

Claims (6)

  1. Ein Gassensor (30) mit einer Achse, einer Hinterendseite und einer Vorderendseite, wobei der Gassensor (30) eine Keramikheizvorrichtung und ein Kontaktanschlusselement (32) umfasst, wobei die Keramikheizvorrichtung (100) umfasst: einen Keramikbasiskörper (102) mit einer sich in der Axialrichtung (X) erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper (102) angeordneten Heizelement (141); ein Elektrodenpad (121), das auf einer Oberfläche (102d) einer Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) des Keramikbasiskörpers (102) und mit dem Heizelement (141) leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad (121) eine erste Pad-Seitenkante (121j) und eine zweite Pad-Seitenkante (121 k), die sich parallel zu der Axialrichtung (X) erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante (121d) aufweist, die sich an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante (121j, 121k) befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante (121j) und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante (121k) verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement (130), das einen Anschlussverbindungsabschnitt (133) aufweist, der an der Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) beabstandet von der Pad-Vorderendkante (121d) angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt (124), der aus einem Ag enthaltenden Hartlot (124A) gebildet ist, auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad (121) und dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) eingefügt ist, um das Elektrodenpad (121) und den Anschlussverbindungsabschnitt (133) zu verbinden; und wobei das Kontaktanschlusselement (32) mit dem Keramikbasiskörper (102) an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung beabstandet von der Pad-Vorderendkante (121d) in Kontakt kommt, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (133) eine Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung (X) erstreckt und eine konstante Breitenabmessung (W) aufweist, und eine Anschluss-Vorderendkante (133d) des Anschlussverbindungsabschnitts (133) eine konvexe Form und eine Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) aufweist und in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante (121j) und der zweiten Pad-Seitenkante (121k) auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist, wobei ein Radius (R) der Kreisbogenform das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung (W) beträgt, wobei der Hartlotabschnitt (124) eine Form aufweist, die sich zu der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung weg von dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) ausbreitet, und wobei eine Hartlot-Vorderendkante (124b), die eine Vorderendkante des Hartlotabschnitts (124) ist, eine konvexe Form und Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) aufweist und von der Pad-Vorderendkante (121d) beabstandet ausgebildet ist.
  2. Der Gassensor (30) nach Anspruch 1, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (133) auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist, so dass er an einer Position vorgesehen ist, die von der Pad-Vorderendkante (121d) des Elektrodenpads (121) hin zu der Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts (133) beabstandet ist.
  3. Der Gassensor (30) nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren umfassend: eine plattierte Schicht (125), die den Hartlotabschnitt (124) abdeckt und aus einem Metall ausgebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Chrom und Gold besteht.
  4. Eine Keramikheizvorrichtung (100) für einen Gassensor (30) umfassend: einen Keramikbasiskörper (102) mit einer sich in einer Axialrichtung (X) erstreckenden Stabform und einem in dem Keramikbasiskörper (102) angeordneten Heizelement (141); ein Elektrodenpad (121), das auf einer Oberfläche einer Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) des Keramikbasiskörpers (102) und mit dem Heizelement (141) leitend angeordnet ist, wobei das Elektrodenpad (121) eine erste Pad-Seitenkante (121j) und eine zweite Pad-Seitenkante (121k), die sich parallel zu der Axialrichtung (X) erstrecken, und eine Pad-Vorderendkante (121d) aufweist, die sich an einer Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) in Bezug auf die erste und zweite Pad-Seitenkante (121j, 121k) befindet und ein Vorderende der ersten Pad-Seitenkante (121j) und ein Vorderende der zweiten Pad-Seitenkante (121k) verbindet; ein Heizvorrichtungsanschlusselement (130), das einen Anschlussverbindungsabschnitt (133) aufweist, der an der Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) beabstandet von der Pad-Vorderendkante (121d) angeordnet ist; und einen Hartlotabschnitt (124), der aus einem Ag enthaltenden Hartlot (124A) gebildet ist, auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist und zwischen dem Elektrodenpad (121) und dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) eingefügt ist, um das Elektrodenpad (121) und den Anschlussverbindungsabschnitt (133) zu verbinden, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (133) eine Plattenform aufweist, die sich in der Axialrichtung (X) erstreckt und eine konstante Breitenabmessung (W) aufweist, und eine Anschluss-Vorderendkante (133d) des Anschlussverbindungsabschnitts (133) eine konvexe Form und eine Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung (X) aufweist und in der Mitte zwischen der ersten Pad-Seitenkante (121j) und der zweiten Pad-Seitenkante (121k) auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist, wobei ein Radius (R) der Kreisbogenform das 0,5-fache bis 0,8-fache der Breitenabmessung (W) beträgt, wobei der Hartlotabschnitt (124) eine Form aufweist, die sich zu der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung weg von dem Anschlussverbindungsabschnitt (133) ausbreitet, und wobei eine Hartlot-Vorderendkante (124b), die eine Vorderendkante des Hartlotabschnitts (124) ist, eine konvexe Form und Kreisbogenform an der Vorderendseite (X1) in der Axialrichtung aufweist und von der Pad-Vorderendkante (121d) des Elektrodenpads (121) beabstandet ausgebildet ist.
  5. Die Keramikheizvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (133) auf dem Elektrodenpad (121) angeordnet ist, so dass er an einer Position vorgesehen ist, die von der Pad-Vorderendkante (121d) des Elektrodenpads (121) hin zu der Basisendseite (X2) in der Axialrichtung (X) um eine größere Distanz als die 6,6-fache Plattendicke des Anschlussverbindungsabschnitts (133) beabstandet ist.
  6. Die Keramikheizvorrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, des Weiteren umfassend: eine plattierte Schicht (125), die den Hartlotabschnitt (124) abdeckt und aus einem Metall ausgebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Chrom und Gold besteht.
DE102013210980.6A 2012-06-12 2013-06-12 Keramikheizvorrichtung und Gassensor Active DE102013210980B4 (de)

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