JP2001343354A - Gas sensor element and gas sensor equipped with it - Google Patents

Gas sensor element and gas sensor equipped with it

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JP2001343354A
JP2001343354A JP2000163526A JP2000163526A JP2001343354A JP 2001343354 A JP2001343354 A JP 2001343354A JP 2000163526 A JP2000163526 A JP 2000163526A JP 2000163526 A JP2000163526 A JP 2000163526A JP 2001343354 A JP2001343354 A JP 2001343354A
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electrolyte body
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義昭 黒木
Nobuaki Jo
伸明 城
Yoshiro Noda
芳朗 野田
Kunio Yanagi
邦夫 柳
Yusaku Hatanaka
祐作 畑中
Shinya Awano
真也 粟野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor element which enables to prevent a solid electrolyte from generating a crack starting from the peripheral line of an electrode part, and a gas sensor equipped with the gas sensor element. SOLUTION: In this gas sensor element provided with a solid electrolyte, a reference electrode 14a placed on one surface of the solid electrolyte, and a detecting electrode 14b placed on the other surface and coming into contact with a gas to be detected, and the length of the continuous part, where the shortest distance between the peripheral line 1411a of the reference electrode 141a and the peripheral line 1411b of the detecting electrode 141b is 3 times or less the thickness of the solid electrolyte, is set tenth or less of the peripheral line of the shorter electrode, especially twelfth or less. A crack easily to occur when the thickness of the reference electrode and the detecting electrode are relatively large, but its occurrence can be controlled in the above constitution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関から排出される排気ガスに含まれる酸素ガス及びNO
xガス等を検出することができ、固体電解質体に、参照
電極及び検知電極の各々の電極部の外周線を起点とする
亀裂を生ずることのないガスセンサ素子及びこれを備え
るガスセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to oxygen gas and NO contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like.
The present invention relates to a gas sensor element capable of detecting x-gas or the like and not generating cracks in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral lines of the reference electrode and the detection electrode, and a gas sensor including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、筒型の固体電解質体、又は板
型の固体電解質体を用いたガスセンサ素子(以下、単に
「素子」ということもある。)が知られている。これら
のうち、アルミナ基体に接して積層される板型の固体電
解質体を備える素子が特開平7−55758号公報等に
開示されている。このようなガスセンサ素子において
は、被検出ガスに直接接触しない参照電極と、被検出ガ
スに接触する検知電極とを固体電解質体の表裏面に各々
形成し、これらの電極間に発生する電圧を検出するこ
と、及びこれらの電極間に流れる電流を検出すること、
により被検出ガスに含まれる酸素ガス等の濃度などを検
出することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor element (hereinafter, may be simply referred to as an "element") using a cylindrical solid electrolyte or a plate-shaped solid electrolyte has been known. Among them, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-55758 discloses an element having a plate-shaped solid electrolyte body laminated in contact with an alumina substrate. In such a gas sensor element, a reference electrode that does not directly contact the gas to be detected and a detection electrode that contacts the gas to be detected are formed on the front and back surfaces of the solid electrolyte body, respectively, and a voltage generated between these electrodes is detected. And detecting the current flowing between these electrodes,
Thus, the concentration of oxygen gas and the like contained in the gas to be detected can be detected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなガ
スセンサ素子において、固体電解質体の表裏面に形成さ
れる参照電極と検知電極の各々の電極部の外周線の位置
が、ある程度の長さに渡って一致していると、これらの
外周線を起点として固体電解質体に亀裂が発生すること
が発明者らの調査により判明した。このような亀裂を生
ずる原因は、Pt等からなる電極と、ジルコニア、アル
ミナ等のセラミックスからなる固体電解質体との焼成時
の熱収縮の差異等により、電極部の外周線の近傍におい
て固体電解質体に平面方向の応力が負荷されるためであ
ると推測される。従って、亀裂は、固体電解質体が薄い
場合、及び電極が相対的に厚い場合に、より発生し易
い。
However, in such a gas sensor element, the positions of the outer peripheral lines of the respective electrode portions of the reference electrode and the detection electrode formed on the front and back surfaces of the solid electrolyte body are set to a certain length. It has been found by the inventors of the present invention that cracks occur in the solid electrolyte body starting from these outer lines if they match. The cause of such cracks is due to the difference in thermal contraction during firing between the electrode made of Pt or the like and the solid electrolyte made of ceramics such as zirconia or alumina, etc. It is presumed that this is because a stress in the plane direction is applied to the substrate. Thus, cracks are more likely to occur when the solid electrolyte body is thin and when the electrodes are relatively thick.

【0004】また、特に、固体電解質体を印刷で形成す
るような場合には、固体電解質体の厚さは30〜60μ
mとするのが一般的であり、厚さを90μm以上とする
には3回以上の印刷工程が必要になるなど、コスト的に
問題があった。更に、固体電解質体を厚くしすぎると、
それだけで固体電解質体と基体との熱膨張差により亀裂
が生じ易くなるという問題もあった。そのため、特に印
刷で固体電解質体を形成する場合には厚さとして90μ
mよりも薄くするのが望ましかった。しかし、上述の理
由により、このような薄い固体電解質体を用いた場合に
は電極からの応力にによって亀裂が生じるという問題が
あった。
In particular, when the solid electrolyte is formed by printing, the thickness of the solid electrolyte is 30 to 60 μm.
m is generally used, and there is a problem in terms of cost such that three or more printing steps are required to make the thickness 90 μm or more. Furthermore, if the solid electrolyte body is too thick,
There is also a problem that cracks are easily caused by a difference in thermal expansion between the solid electrolyte body and the substrate by itself. Therefore, especially when the solid electrolyte body is formed by printing, the thickness is 90 μm.
It was desirable to make it thinner than m. However, for the above-described reason, when such a thin solid electrolyte body is used, there is a problem that a crack is generated by stress from the electrode.

【0005】本発明は、上記の従来の問題を解決するも
のであり、製造時における電極部の外周線の近傍におけ
る固体電解質体の亀裂の発生を抑制することができ、ま
た、使用時における固体電解質体の亀裂の発生を抑える
ことができる等、耐久性に優れたガスセンサ素子及びこ
の素子を備えるガスセンサを提供することを目的とす
る。特に、絶縁性の基体上に固体電解質体を90μmよ
り薄く形成するような場合に、固体電解質体に亀裂が発
生することが抑制されるガスセンサ素子を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to suppress the occurrence of cracks in the solid electrolyte body in the vicinity of the outer peripheral line of the electrode portion during manufacturing. An object of the present invention is to provide a gas sensor element having excellent durability, for example, capable of suppressing generation of cracks in an electrolyte body, and a gas sensor including the element. In particular, it is an object of the present invention to provide a gas sensor element in which a solid electrolyte body is prevented from cracking when the solid electrolyte body is formed thinner than 90 μm on an insulating substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第1発明のガスセンサ素
子は、固体電解質体と、該固体電解質体の一面に接して
配設され、参照電極部と参照電極リード部とを有する参
照電極と、該固体電解質体の他面に接して配設され、検
知電極部と検知電極リード部とを有する検知電極と、を
備えるガスセンサ素子において、上記参照電極部の外周
線の一部及び対向する上記検知電極部の外周線の一部、
を起点として上記固体電解質体に亀裂が発生していない
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas sensor element comprising: a solid electrolyte; and a reference electrode disposed in contact with one surface of the solid electrolyte and having a reference electrode and a reference electrode lead. A gas sensor element provided in contact with the other surface of the solid electrolyte body and having a detection electrode portion and a detection electrode lead portion, wherein a part of an outer peripheral line of the reference electrode portion and the detection portion facing the detection electrode portion; Part of the outer circumference of the electrode part,
No crack is generated in the solid electrolyte body from the starting point.

【0007】また、第2発明のガスセンサ素子は、固体
電解質体と、該固体電解質体の一面に接して配設され、
参照電極部と参照電極リード部とを有する参照電極と、
該固体電解質体の他面に接して配設され、検知電極部と
検知電極リード部とを有する検知電極と、を備えるガス
センサ素子において、上記参照電極部の外周線と、上記
検知電極部の外周線との最短距離が、上記固体電解質体
の厚さの3.0倍以下である連続する部分の長さが、上
記参照電極部の外周線と上記検知電極部の外周線のうち
の短いほうの外周線の1/10以下であることを特徴と
する。
A gas sensor element according to a second aspect of the present invention is provided with a solid electrolyte member and one surface of the solid electrolyte member.
A reference electrode having a reference electrode portion and a reference electrode lead portion,
A gas sensor element comprising a detection electrode disposed in contact with the other surface of the solid electrolyte body and having a detection electrode portion and a detection electrode lead portion, wherein the outer periphery of the reference electrode portion and the outer periphery of the detection electrode portion The length of the continuous portion whose shortest distance to the line is 3.0 times or less the thickness of the solid electrolyte body is the shorter of the outer peripheral line of the reference electrode portion and the outer peripheral line of the detection electrode portion. Is not more than 1/10 of the outer peripheral line.

【0008】上記「参照電極部」と上記「検知電極部」
とは、固体電解質体の表裏面の相対向する位置に形成さ
れ、これらの電極部の間に生ずる酸素イオン移動にとも
なう電圧、或いはこれらの電極部の間に流れる電流が検
知され、信号として取り出される。参照電極部及び検知
電極部の形状、面積、厚さ等は特に限定されないが、各
々の電極部の上記「外周線」の位置が、固体電解質体の
表裏面に相対向して相当の長さに渡って一致する(以
下、このような状態を各々の外周線が重なっていると表
現することもある。)ように、参照電極部及び検知電極
部が形成された場合は、これらの電極部と固体電解質体
との熱膨張の差異によって固体電解質体に平面方向の応
力が加わり、各々の電極部の外周線を起点として固体電
解質体に亀裂が発生する。
The above-mentioned "reference electrode portion" and the above-mentioned "detection electrode portion"
Is formed at opposite positions on the front and back surfaces of the solid electrolyte body, a voltage associated with the movement of oxygen ions generated between these electrodes, or a current flowing between these electrodes is detected and taken out as a signal. It is. The shape, area, thickness, and the like of the reference electrode portion and the detection electrode portion are not particularly limited, but the position of the “outer line” of each electrode portion is a considerable length opposed to the front and back surfaces of the solid electrolyte body. When the reference electrode portion and the detection electrode portion are formed so as to coincide with each other (hereinafter, such a state may be expressed as overlapping of the outer peripheral lines), these electrode portions Due to the difference in thermal expansion between the solid electrolyte body and the solid electrolyte body, a stress in a planar direction is applied to the solid electrolyte body, and cracks are generated in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral lines of the respective electrode portions.

【0009】この亀裂の発生について図1及び図2を用
いて詳しく説明する。図1は、第1発明のように固体電
解質体に亀裂が発生しないガスセンサ素子における参照
電極と検知電極の平面形状を示す。一方、図2は、固体
電解質体に亀裂が発生し得る従来のガスセンサ素子にお
ける参照電極と検知電極の平面形状を示す。図1及び図
2において、参照電極14aは、参照電極部141a
と、これに延設され、電極部からの信号を信号取り出し
端子に伝達するための参照電極リード部142aとを有
する。また、検知電極14bは、検知電極部141b
と、これに延設され、電極部からの信号を信号取り出し
端子に伝達するための検知電極リード部142bとを有
する。参照電極リード部及び検知電極リード部の各々の
端縁は、そのまま信号取り出し端子となることもあり、
スルーホール等により素子表面に形成される信号取り出
し端子に接続されることもある。
The occurrence of the crack will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a plan shape of a reference electrode and a detection electrode in a gas sensor element in which a crack does not occur in a solid electrolyte body as in the first invention. On the other hand, FIG. 2 shows a planar shape of a reference electrode and a detection electrode in a conventional gas sensor element in which a crack may occur in the solid electrolyte body. 1 and 2, the reference electrode 14a is a reference electrode portion 141a.
And a reference electrode lead portion 142a extending therefrom for transmitting a signal from the electrode portion to a signal extraction terminal. Further, the detection electrode 14b is
And a detection electrode lead portion 142b extending therefrom for transmitting a signal from the electrode portion to a signal extraction terminal. Each edge of the reference electrode lead portion and the detection electrode lead portion may be a signal extraction terminal as it is,
It may be connected to a signal extraction terminal formed on the element surface by a through hole or the like.

【0010】図1によれば、参照電極部141aの外周
線1411aと、検知電極部141bの外周線1411
bとは、点A、B、C及びDの4点で重なっているが、
線としてはまったく重なっていない。これは、第2発明
における、参照電極部の外周線と、検知電極部の外周線
との最短距離が、固体電解質体の厚さの3.0倍以下で
ある連続する部分がまったくないことを意味しており、
このような形状の参照電極及び検知電極を備える素子で
あれば、電極部の外周線を起点として固体電解質体に亀
裂が発生することがない。
According to FIG. 1, an outer peripheral line 1411a of the reference electrode portion 141a and an outer peripheral line 1411a of the detection electrode portion 141b are provided.
b overlaps the four points A, B, C and D,
The lines do not overlap at all. This means that in the second invention, there is no continuous portion where the shortest distance between the outer peripheral line of the reference electrode portion and the outer peripheral line of the detection electrode portion is 3.0 times or less the thickness of the solid electrolyte body. Means
If the element is provided with the reference electrode and the detection electrode having such a shape, no crack is generated in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral line of the electrode portion.

【0011】一方、図2によれば、参照電極部141a
の外周線1411aと、検知電極部141bの外周線1
411bとは、外周線Lのように相当な長さに渡って重
なっている。これは、第2発明における、参照電極部の
外周線と、検知電極部の外周線との最短距離が、固体電
解質体の厚さの3.0倍以下(図2の外周線Lにおいて
は、各々の外周線の最短距離は固体電解質体の厚さその
もの、即ち、固体電解質体の厚さの1倍である。)であ
る連続する部分の長さが、参照電極部の外周線と検知電
極部の外周線のうちの短いほうの外周線(図2では参照
電極部の外周線のほうが短い。)の1/10を超えてい
ることを意味しており、このような形状の参照電極及び
検知電極を備える素子では、外周線Lを起点として固体
電解質体に亀裂が発生する。
On the other hand, according to FIG. 2, the reference electrode portion 141a
Outer line 1411a and outer line 1 of sensing electrode portion 141b
411b overlaps over a considerable length like the outer peripheral line L. This is because, in the second invention, the shortest distance between the outer peripheral line of the reference electrode portion and the outer peripheral line of the detection electrode portion is 3.0 times or less the thickness of the solid electrolyte body (in the outer peripheral line L in FIG. The shortest distance between the respective outer peripheral lines is the thickness of the solid electrolyte body itself, that is, one time the thickness of the solid electrolyte body. It means that it is more than 1/10 of the shorter outer peripheral line of the outer peripheral line of the portion (the outer peripheral line of the reference electrode portion is shorter in FIG. 2). In the element including the detection electrode, cracks occur in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral line L.

【0012】また、参照電極の外周線と検知電極の外周
線とが、それらのうちの短いほうの長さの1/10を越
える長さに渡って平行である部分があったとしても、そ
れらの外周線が離れている、即ち、各々の外周線の最短
距離が固体電解質体の厚さの2.0倍以上であり、特に
3.0倍以上である場合は、固体電解質体における亀裂
の発生を抑えることができる。更に、相当な長さに渡っ
て各々の外周線の最短距離が固体電解質体の厚さの3.
0倍以下であったとしても、その長さが、参照電極部の
外周線と検知電極部の外周線のうちの短いほうの外周線
の1/10以下、特に1/12以下であれば、固体電解
質体に亀裂を生ずることはない。
Further, even if there are portions where the outer peripheral line of the reference electrode and the outer peripheral line of the detection electrode are parallel over a length exceeding 1/10 of the shorter one of them, Are separated, that is, when the shortest distance between the respective outer lines is 2.0 times or more of the thickness of the solid electrolyte body, particularly 3.0 times or more, the cracks in the solid electrolyte body Occurrence can be suppressed. Further, the shortest distance between each of the outer peripheral lines over a considerable length is equal to the thickness of the solid electrolyte body.
Even if it is 0 times or less, if its length is 1/10 or less, especially 1/12 or less of the shorter one of the outer circumference of the reference electrode section and the outer circumference of the detection electrode section, There is no crack in the solid electrolyte body.

【0013】更に、この亀裂は、外周線が重なる部分が
直線状である場合は、曲線状である場合に比べて、より
発生し易く、且つその亀裂が伝播し易い。そのため、特
に、外周線が直線状に重なる部分がないようにすること
がより好ましい。従って、各々の電極部は、矩形等より
も楕円形等、外周線が曲線により形成される形状とする
ことが好ましい。このようにすれば、より亀裂が発生し
難く、亀裂が発生したとしても伝播し難い素子とするこ
とができる。
Further, the crack is more likely to occur when the portion where the outer peripheral line overlaps is linear, and the crack is more likely to propagate than when it is curved. For this reason, it is particularly preferable that there is no portion where the outer peripheral line linearly overlaps. Therefore, it is preferable that each electrode portion has a shape in which the outer peripheral line is formed by a curve, such as an ellipse rather than a rectangle. By doing so, it is possible to obtain an element that is less likely to generate a crack and that is less likely to propagate even if a crack is generated.

【0014】また、参照電極部及び検知電極部が、固体
電解質体に対して相対的に厚いほど、亀裂が発生し易
く、特に、固体電解質体が比較的薄い場合は、各々の電
極部の厚さの影響がより大きくなる。そのため、各々の
電極部の厚さは、第3発明のように、固体電解質体の厚
さの2/3以下、特に1/2以下、更には1/3以下と
することが好ましい。このように、各々の電極部の相対
的な厚さを小さくすることによって、固体電解質体の亀
裂をより確実に防止することができる。
Further, as the reference electrode portion and the detection electrode portion are relatively thicker than the solid electrolyte body, cracks are more likely to occur. Particularly, when the solid electrolyte body is relatively thin, the thickness of each electrode portion is increased. Effect is greater. Therefore, the thickness of each electrode part is preferably / or less, particularly 1 / or less, more preferably 1 / or less of the thickness of the solid electrolyte body as in the third invention. As described above, by reducing the relative thickness of each electrode portion, cracks in the solid electrolyte body can be more reliably prevented.

【0015】尚、参照電極及び検知電極は、白金、ルテ
ニウム、オスミウム、イリジウム、ロジウム、パラジウ
ム等、触媒作用を有する貴金属元素、又はこれらの貴金
属元素を主成分とする導電材料により形成することがで
きる。これらの電極は、印刷法、めっき法、スパッタリ
ング法等、通常の方法により、固体電解質体の表裏面に
薄膜として形成される。
The reference electrode and the detection electrode can be formed of a noble metal element having a catalytic action, such as platinum, ruthenium, osmium, iridium, rhodium, palladium, or a conductive material mainly containing these noble metal elements. . These electrodes are formed as thin films on the front and back surfaces of the solid electrolyte body by a normal method such as a printing method, a plating method, and a sputtering method.

【0016】上記「固体電解質体」は酸素イオン伝導性
を有すればよく、例えば、酸素イオン伝導性を有するジ
ルコニア系焼結体、LaGaO3系焼結体等を使用する
ことができる。
The "solid electrolyte body" may have oxygen ion conductivity, and for example, a zirconia-based sintered body, LaGaO 3 -based sintered body or the like having oxygen ion conductivity can be used.

【0017】固体電解質体には保護層を配設することが
好ましい。この保護層によって固体電解質体の一部を覆
い亀裂等の発生を防止すると同時に、検知電極を覆い外
気等の環境から保護することができる。この保護層は、
温度900℃において固体電解質体と比較して100倍
以上の絶縁性を有することが好ましい。更に、94%以
上の相対密度を有する程度の気密性を備えることが好ま
しい。この保護層の作製法は特に限定されず、例えば、
絶縁性のペーストを印刷し、乾燥させた後、他の部材と
ともに一体に焼成して作製することができる。但し、固
体電解質体が基体から剥離しようとする力を抑え込む程
度に強固である必要があり、未焼成セラミックシートを
他の部材に積層した後、一体に焼成することにより作製
することが好ましい。
It is preferable to provide a protective layer on the solid electrolyte body. The protective layer covers a part of the solid electrolyte body to prevent the occurrence of cracks and the like, and at the same time, covers the detection electrode to protect it from the environment such as outside air. This protective layer,
At a temperature of 900 ° C., it is preferable to have an insulation property 100 times or more as compared with the solid electrolyte body. Further, it is preferable to have airtightness of a degree having a relative density of 94% or more. The method for producing this protective layer is not particularly limited.
After printing and drying an insulating paste, it can be manufactured by firing integrally with other members. However, it is necessary that the solid electrolyte body be strong enough to suppress the force of peeling from the substrate, and it is preferable that the unfired ceramic sheet is laminated on another member and then fired integrally.

【0018】この素子が、通常、備える基体は、板状で
あることが好ましく、且つ固体電解質体は基体の一面の
少なくとも一部に接して層状に形成されることが好まし
い。本発明の素子は、例えば、特開平7−55758号
公報に開示される積層体を形成する技術を用いて作製す
ることができる。また、固体電解質体の形成において
は、未焼成シートの積層でもよいが、ペーストの印刷に
より形成することが好ましい。この場合、これらを積層
することとなる基体は一体の板状であることが好まし
い。これにより、製造時の取扱いが特に容易となる。
It is preferable that the substrate usually provided in this element is in the form of a plate, and the solid electrolyte body is formed in a layer in contact with at least a part of one surface of the substrate. The device of the present invention can be manufactured by using, for example, a technique for forming a laminate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-55758. In the formation of the solid electrolyte body, a stack of unsintered sheets may be used, but it is preferable to form the solid electrolyte body by printing a paste. In this case, the substrate on which these are laminated is preferably in the form of an integral plate. This makes handling during manufacture particularly easy.

【0019】固体電解質体は、第4発明のように、基体
の構成成分を10〜80質量%、特に40〜60質量%
含有することが好ましい。これにより、固体電解質体の
耐熱衝撃性を向上させて亀裂の発生等を更に改善するこ
とができる。基体を構成する成分の含有量が80質量%
を超えると、固体電解質体としての特性が十分に得られ
難く、好ましくない。一方、10質量%未満では、耐熱
衝撃性が十分に向上しない。また、第5発明のように、
固体電解質体はジルコニア及びアルミナを主成分とし、
基体はアルミナを主成分とすることが好ましい。このよ
うにアルミナを多く含有する固体電解質体を備えるガス
センサ素子は、安価であり、且つ高い耐久性を有するた
め好ましい。
The solid electrolyte body contains 10 to 80% by mass, particularly 40 to 60% by mass of the constituent components of the substrate as in the fourth invention.
It is preferred to contain. Thereby, the thermal shock resistance of the solid electrolyte body can be improved, and the occurrence of cracks and the like can be further improved. The content of the components constituting the base is 80% by mass.
If it exceeds, it is difficult to obtain sufficient characteristics as a solid electrolyte body, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 10% by mass, the thermal shock resistance is not sufficiently improved. Also, as in the fifth invention,
The solid electrolyte body is mainly composed of zirconia and alumina,
The substrate preferably contains alumina as a main component. Such a gas sensor element including a solid electrolyte body containing a large amount of alumina is preferable because it is inexpensive and has high durability.

【0020】第6発明のガスセンサは、第1乃至第6発
明のガスセンサ素子を備えることを特徴とする。このガ
スセンサは、安価であり、且つ高い耐久性を有する。こ
のガスセンサ2の形態は特に限定されないが、例えば、
主体金具21内に、素子1が配設され、前方側に配置さ
れる検知部を排気管内等に突出するように、主体金具2
1の外表面に形成された取付ねじ部42により螺設し、
被測定ガス(排気ガス)に曝して使用することができ
る。このガスセンサによれば、長期間安定して被検出ガ
スを検出することができる。
A gas sensor according to a sixth aspect is provided with the gas sensor element according to the first to sixth aspects. This gas sensor is inexpensive and has high durability. Although the form of the gas sensor 2 is not particularly limited, for example,
The element 1 is disposed in the metal shell 21, and the metal shell 2 is arranged so that the detection unit disposed on the front side protrudes into the exhaust pipe or the like.
1 with a mounting screw portion 42 formed on the outer surface,
It can be used after being exposed to the gas to be measured (exhaust gas). According to this gas sensor, the gas to be detected can be detected stably for a long period of time.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を更に
詳しく説明する。 [1]周辺部を備え、且つ周辺部上に上部絶縁層を備え
る素子の製造方法 図3及び図6、図7を用いて、素子の製造方法を説明す
る。以下の製造方法では、解かり易さのために、図3を
用いて素子1個の大きさのシートに各パターンを印刷
し、積層するかのように説明するが、実際の工程におい
ては、複数個の素子を製造することができる大きさのグ
リーンシートに所要個数分の印刷を施し、積層した後、
素子形状の未焼成積層体を切り出した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. [1] Method of Manufacturing Element Having Peripheral Parts and Having Upper Insulating Layer on Peripheral Parts A method of manufacturing an element will be described with reference to FIGS. 3, 6, and 7. FIG. In the following manufacturing method, for ease of understanding, each pattern is printed on a sheet of one element size and laminated as shown in FIG. 3, but in an actual process, After printing the required number of green sheets of a size that can manufacture a plurality of elements and laminating,
An unfired laminate in the form of an element was cut out.

【0022】より具体的には、下記(1)において作製
した各々のグリーンシート3の短辺の近傍に、図6に示
すように位置合わせ用の円形の貫通孔31を形成し、印
刷或いは積層時にはこれらの貫通孔に印刷機又は積層機
に固定されたピンを挿通して、位置合わせをした。素子
の大きさは印刷時において長さ42.85mm、幅3.
93mmであり、第1乃至第4グリーンシートの各々の
中央部に素子10個分の各印刷パターンを並列に印刷し
た後、図7に示すように順に積層した。次いで、一体に
積層された積層体を図6或いは図7の破線に沿って切断
し、素子形状を有する10個の未焼成積層体を得、これ
らを脱脂し、焼成して素子を製造した。
More specifically, a circular through hole 31 for positioning is formed near the short side of each green sheet 3 produced in the following (1) as shown in FIG. Occasionally, pins fixed to a printing machine or a laminating machine were inserted through these through holes to perform positioning. The size of the element was 42.85 mm in length and 3 in width when printing.
Each of the first to fourth green sheets was printed in parallel at the central portion of each of the first to fourth green sheets, and the printed patterns for ten elements were sequentially stacked as shown in FIG. Next, the integrally laminated body was cut along the broken line in FIG. 6 or 7 to obtain ten unfired laminated bodies having an element shape, and these were degreased and fired to produce an element.

【0023】尚、図5の上から1番目〜3番目のグリー
ンシートに開口部(角孔32)が形成してあるのは、各
グリーンシートを積層した後で、素子に切断した場合
に、各素子が図1に示すように異なる長さのシートを位
置合わせして積層された形状にするためである。図1と
の対応で説明すると、図5の上から1番目のグリーンシ
ートが図1の18b、上から2番目のグリーンシートが
18a、上から3番目のグリーンシートが11b、一番
下のグリーンシートが11aにそれぞれ対応する。11
bと11aの長さが同じなのに図5の上から3番目のグ
リーンシシートに角孔が開いているのは、この角孔は積
層の位置合わせのためのものだからである。この角孔の
端面は、11bの先端側の端面とは一致しない。
The openings (square holes 32) are formed in the first to third green sheets from the top in FIG. 5 because each green sheet is laminated and then cut into elements. This is because each element is formed into a shape in which sheets of different lengths are aligned and stacked as shown in FIG. Explaining in correspondence with FIG. 1, the first green sheet from the top in FIG. 5 is 18b in FIG. 1, the second green sheet from the top is 18a, the third green sheet from the top is 11b, and the bottom green sheet in FIG. The sheets respectively correspond to 11a. 11
The reason why a square hole is formed in the third green sheet from the top in FIG. 5 even though the lengths of b and 11a are the same is that this square hole is for alignment of lamination. The end face of this square hole does not coincide with the end face on the tip side of 11b.

【0024】(1)未焼成アルミナシートの作製 アルミナ粉末(純度99.99%以上、平均粒径0.3
μm)100質量部(以下、「部」と略記する。)、ブ
チラール樹脂14部、及びジブチルフタレート7部を配
合し、トルエンとメチルエチルケトンとからなる混合溶
媒を用いて混合し、スラリーとした後、ドクターブレー
ド法により長さ90mm、幅60mmの4枚の印刷用グ
リーンシートを作製した。第1及び第4グリーンシート
は厚さ0.4mm、第2及び第3グリーンシートは厚さ
0.25mmとした。
(1) Preparation of unsintered alumina sheet Alumina powder (purity 99.99% or more, average particle size 0.3
μm) 100 parts by mass (hereinafter abbreviated as “parts”), 14 parts of butyral resin, and 7 parts of dibutyl phthalate were blended and mixed using a mixed solvent consisting of toluene and methyl ethyl ketone to form a slurry. Four printing green sheets having a length of 90 mm and a width of 60 mm were produced by a doctor blade method. The first and fourth green sheets had a thickness of 0.4 mm, and the second and third green sheets had a thickness of 0.25 mm.

【0025】(2)ヒータパターンの形成 アルミナ粉末(純度99.99%以上、平均粒径0.3
μm)4部と、白金粉末100部とを配合した導電層用
ペーストを、焼成後、基体の下半分(11a;第1基
体)となる第1グリーンシートの一方の面に印刷し、乾
燥させて、発熱部パターン及びヒータリードパターンを
形成し、焼成後、発熱抵抗体12(発熱部121とヒー
タリード部122により構成される。)となるヒータパ
ターンを形成した。次いで、第1グリーンシートの基端
付近に発熱抵抗体の導通をとるためのスルーホール11
1aを形成し、裏面のスルーホール111aに対応する
位置に、焼成後、端子を接続するための電極パッド19
aとなるヒータパッドパターンを形成した後、ヒータパ
ターン上から、焼成後、基体の上半分(11b;第2基
体)となる第2グリーンシートを積層し、圧着して接合
した。
(2) Formation of heater pattern Alumina powder (purity 99.99% or more, average particle size 0.3
μm) A conductive layer paste containing 4 parts of platinum powder and 100 parts of platinum powder is printed on one surface of a first green sheet to be a lower half (11a; first substrate) of the base after firing and dried. After that, a heating portion pattern and a heater lead pattern were formed, and after firing, a heater pattern to be the heating resistor 12 (configured by the heating portion 121 and the heater lead portion 122) was formed. Next, a through hole 11 is provided near the base end of the first green sheet to establish conduction of the heating resistor.
1a is formed, and after baking, electrode pads 19 for connecting terminals are formed at positions corresponding to the through holes 111a on the back surface.
After the heater pad pattern a was formed, a second green sheet serving as the upper half (11b; second substrate) of the base was laminated on the heater pattern and fired, and then bonded by pressing.

【0026】(3)緩衝層パターンの形成 (2)で作製したセラミック積層体の第2グリーンシー
ト上に、アルミナ80部とジルコニア20部とを配合し
た緩衝層用ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、緩
衝層13となる30±10μの厚さの緩衝層パターンを
形成した。
(3) Formation of Buffer Layer Pattern A buffer layer paste containing 80 parts of alumina and 20 parts of zirconia is printed on the second green sheet of the ceramic laminate prepared in (2) and dried. After baking, a buffer layer pattern having a thickness of 30 ± 10 μ serving as the buffer layer 13 was formed.

【0027】(4)参照電極パターンの形成 (3)で形成した緩衝層パターン上に、(2)で用いた
導電層用ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、参照
電極14a(参照電極部141a及び参照電極リード部
142aにより構成される。)となる20μm±10の
厚さの参照電極パターンを形成した。この参照電極パタ
ーンの平面形状は、図1の参照電極14aが形成される
ような形状にした。
(4) Formation of Reference Electrode Pattern On the buffer layer pattern formed in (3), the conductive layer paste used in (2) is printed, dried and fired. A reference electrode pattern having a thickness of 20 μm ± 10, which is constituted by a portion 141a and a reference electrode lead portion 142a. The planar shape of the reference electrode pattern was such that the reference electrode 14a of FIG. 1 was formed.

【0028】(5)第1固体電解質体パターンの形成 ジルコニア粉末(純度99.9%以上、平均粒径0.3
μm)50部、アルミナ粉末(純度99.99%以上、
平均粒径0.3mm)50部、ブチルカルビトール3
3.3部、ジブチルフタレート0.8部、分散剤0.5
部及びバインダ15部に、所要量のアセトンを加えて、
4時間混合した後、アセトンを蒸発させて、固体電解質
用ペーストを調合した。この固体電解質用ペーストを、
参照電極パターンの電極部パターン部分を覆うように、
第1グリーンシート(及び第2グリーンシート)の長さ
方向に13mmの長さで、25±10μmの厚さに印刷
し、乾燥させて、焼成後、固体電解質体の本体部の一部
及び周辺部を構成する第1固体電解質体15aとなる第
1固体電解質パターンを形成した。
(5) Formation of First Solid Electrolyte Body Pattern Zirconia powder (purity 99.9% or more, average particle diameter 0.3
μm) 50 parts, alumina powder (purity 99.99% or more,
50 parts, average particle size 0.3 mm), butyl carbitol 3
3.3 parts, dibutyl phthalate 0.8 part, dispersant 0.5
Parts and 15 parts of binder, add the required amount of acetone,
After mixing for 4 hours, the acetone was evaporated to prepare a solid electrolyte paste. This solid electrolyte paste is
To cover the electrode part pattern part of the reference electrode pattern,
The first green sheet (and the second green sheet) is printed in a length direction of 13 mm in a length direction of 25 ± 10 μm, dried, fired, and partially and in the vicinity of the main body of the solid electrolyte body. A first solid electrolyte pattern to be the first solid electrolyte body 15a constituting the portion was formed.

【0029】(6)第1絶縁層パターンの形成 (1)で作製したスラリーに、ブチルカルビトール21
部と所要量のアセトンとを加えて、4時間混合した後、
アセトンを蒸発させて、絶縁層用ペーストを調合した。
この絶縁層用ペーストを、緩衝層パターン上であり、第
1固体電解質層パターンが印刷されていない部分に印刷
し、乾燥させて、焼成後、絶縁層の一部である第1絶縁
層16aとなる25±10μmの厚さの第1絶縁層パタ
ーンを形成した。
(6) Formation of First Insulating Layer Pattern In the slurry prepared in (1), butyl carbitol 21 was added.
After adding 4 parts and the required amount of acetone and mixing for 4 hours,
The acetone was evaporated to prepare an insulating layer paste.
This insulating layer paste is printed on a portion of the buffer layer pattern where the first solid electrolyte layer pattern is not printed, dried and fired, and then the first insulating layer 16a which is a part of the insulating layer is formed. Thus, a first insulating layer pattern having a thickness of 25 ± 10 μm was formed.

【0030】(7)第2固体電解質体パターンの形成 (5)と同じ固体電解質用ペーストを、第1固体電解質
体パターンの上から先端位置を揃えて8mmの長さ、2
5±10μmの厚さに印刷し、乾燥させて、焼成後、固
体電解質体の一部を構成する第2固体電解質体15bと
なる第2固体電解質パターンを形成した。このように、
固体電解質パターンは、焼成後、本体部となる厚さ50
μmの部分と、焼成後、周縁部となる厚さ25μmの部
分とを備える。
(7) Formation of Second Solid Electrolyte Pattern The same solid electrolyte paste as in (5) was applied to the first solid electrolyte pattern at the same tip position for a length of 8 mm.
After printing to a thickness of 5 ± 10 μm, drying, and firing, a second solid electrolyte pattern to be the second solid electrolyte body 15b constituting a part of the solid electrolyte body was formed. in this way,
The solid electrolyte pattern has a thickness of 50
μm and a 25 μm-thick portion that becomes a peripheral portion after firing.

【0031】(8)第2絶縁層パターンの形成 (6)と同じ絶縁層用ペーストを、第2固体電解質層パ
ターンが形成されていない第1絶縁層パターン上に、印
刷し、乾燥させて、焼成後、絶縁層の一部を構成する第
2絶縁層16b、特に、第1固体電解質パターン上部分
は、焼成後、上部絶縁層162(第2絶縁層16bの一
部である。)となる25±10μmの厚さの第2絶縁層
パターンを形成した。尚、第1及び第2絶縁層パターン
の基端付近には、各々の電極との導通をとるためのスル
ーホール161a及び161bを形成した。
(8) Formation of Second Insulating Layer Pattern The same insulating layer paste as in (6) is printed and dried on the first insulating layer pattern on which the second solid electrolyte layer pattern is not formed. After the firing, the second insulating layer 16b constituting a part of the insulating layer, particularly, the portion on the first solid electrolyte pattern becomes the upper insulating layer 162 (a part of the second insulating layer 16b) after firing. A second insulating layer pattern having a thickness of 25 ± 10 μm was formed. In addition, through holes 161a and 161b for establishing conduction with the respective electrodes were formed near the base ends of the first and second insulating layer patterns.

【0032】(9)検知電極パターンの形成 (7)、(8)で形成した第2固体電解質体パターンと
第2絶縁層パターンの上に、(2)で調整した導電層用
ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、検知電極14
b(検知電極部141b及び検知電極リード部142b
により構成される。)となる20μm±10の厚さの検
知電極パターンを形成した。この検知電極パターンの平
面形状は、図1の検知電極14bが形成されるような形
状にした。
(9) Formation of the sensing electrode pattern The conductive layer paste adjusted in (2) is printed on the second solid electrolyte pattern and the second insulating layer pattern formed in (7) and (8). , Dried and fired, the detection electrode 14
b (detection electrode portion 141b and detection electrode lead portion 142b
It consists of. ) To form a detection electrode pattern having a thickness of 20 μm ± 10. The plane shape of the detection electrode pattern was such that the detection electrode 14b of FIG. 1 was formed.

【0033】(10)多孔質層パターンの形成 (6)と同じ絶縁層用ペーストに、平均粒径5μmのカ
ーボン粉末をアルミナとの体積比で45体積%混合し、
多孔質層用ペーストを調合し、第2固体電解質体パター
ン上に印刷し、乾燥させて、焼成後、多孔質層17とな
る10mmの長さ、50μm以上の厚さの多孔質層パタ
ーンを形成した。
(10) Formation of porous layer pattern Carbon powder having an average particle size of 5 μm was mixed with the same paste for the insulating layer as in (6) at a volume ratio of 45% by volume with alumina,
A paste for a porous layer is prepared, printed on the second solid electrolyte pattern, dried, and fired to form a porous layer pattern having a length of 10 mm and a thickness of 50 μm or more that becomes the porous layer 17. did.

【0034】(11)第3及び第4グリーンシートの積
層 (10)で形成した多孔質層パターンを除く部分を覆う
ように、焼成後、第1保護層18aとなる第3グリーン
シート及び焼成後、第2保護層18bとなる第4グリー
ンシートを積層した。尚、第3及び第4グリーンシート
の基端付近には、各々の電極との導通をとるためのスル
ーホール181a及び181bを形成し、第4グリーン
シートの裏面のスルーホールに対応する位置に、焼成
後、端子を接続するための電極パッド19bとなるヒー
タパッドパターンを形成した。
(11) Lamination of Third and Fourth Green Sheets After firing, the third green sheet to be the first protective layer 18a is formed so as to cover the portion excluding the porous layer pattern formed in (10). Then, a fourth green sheet to be the second protective layer 18b was laminated. In addition, through holes 181a and 181b for establishing continuity with each electrode are formed near the base ends of the third and fourth green sheets, and at positions corresponding to the through holes on the back surface of the fourth green sheet. After firing, a heater pad pattern to be an electrode pad 19b for connecting terminals was formed.

【0035】(12)脱脂及び焼成 (1)〜(11)で得られた積層体を、大気雰囲気にお
いて、室温から420℃まで昇温速度10℃/時間で昇
温させ、2時間保持し、有機バインダーの脱脂処理を行
った。その後、大気雰囲気において、1100℃まで昇
温速度100℃/時間で昇温させ、更に、1520℃ま
で昇温速度60℃/時間で昇温させ、この温度で1時間
保持して焼成し、図4に示すような、固体電解質体が本
体部及び周辺部を備え、且つ上部絶縁層により固体電解
質体と検知電極リード部が離間されたガスセンサ素子を
300個得た。
(12) Degreasing and firing The laminate obtained in (1) to (11) is heated from room temperature to 420 ° C. at a rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere, and is held for 2 hours. The organic binder was degreased. Thereafter, in the air atmosphere, the temperature is raised to 1100 ° C. at a rate of 100 ° C./hour, further raised to 1520 ° C. at a rate of 60 ° C./hour, and held at this temperature for 1 hour for firing. As shown in FIG. 4, 300 gas sensor elements were obtained in which the solid electrolyte body was provided with a main body and a peripheral part, and the solid electrolyte body and the sensing electrode lead were separated by the upper insulating layer.

【0036】[2]検知電極の形状を変化させた素子 [1]と同様の工程において、参照電極の形状は一定と
し、検知電極の形状及び参照電極に対する位置関係並び
に固体電解質体の厚さを各種変化させ、参照電極の外周
線と、検知電極の外周線との相互の距離及び重なり具合
を表1のように変化させた素子をそれぞれ300個用意
した。
[2] An element in which the shape of the sensing electrode is changed In the same process as in [1], the shape of the reference electrode is fixed, and the shape of the sensing electrode, the positional relationship with the reference electrode, and the thickness of the solid electrolyte body are adjusted. Various elements were prepared by changing the mutual distance and the degree of overlap between the outer peripheral line of the reference electrode and the outer peripheral line of the detection electrode as shown in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1において、「外周線の重なり具合」と
は、「(両電極部間の最短距離/固体電解質体の厚さ)
が所定値以下である長さ/両電極部の外周線のうちの短
いほうの外周線」を意味し、第2発明で規定されるとこ
ろの参照電極部と検知電極部の外周線の重なり具合を表
すものである。詳述すれば、参照電極部の外周線上の1
点と検知電極部の外周線との最短距離として表される両
電極部間の最短距離を、固体電解質体の厚さで除した値
が所定値以下であるような点が連続的に形成されている
参照電極部の外周線上の長さと、両電極部の外周線のう
ちの短いほうの長さと、の比を外周線の重なり具合を表
すパラメータとするものである。尚、所定値は適宜設定
することができるが、所定値が大きければ重なり具合に
かかわりなく元々亀裂は発生し難いことを考えると、亀
裂発生の有無を評価するうえでは所定値を3を越えて大
きく設定することは好ましくない。
In Table 1, "the degree of overlap of the outer peripheral lines" means "(shortest distance between both electrode parts / thickness of solid electrolyte body)".
Is less than or equal to a predetermined value / the shorter outer circumference of the outer circumferences of the two electrode portions, and the degree of overlap between the outer circumference of the reference electrode portion and the outer circumference of the detection electrode portion defined in the second invention. Is represented. More specifically, 1 on the outer peripheral line of the reference electrode portion
Points such that a value obtained by dividing the shortest distance between the two electrode parts, which is expressed as the shortest distance between the point and the outer peripheral line of the sensing electrode part, by the thickness of the solid electrolyte body is equal to or less than a predetermined value are continuously formed. The ratio of the length on the outer peripheral line of the reference electrode portion to the shorter length of the outer peripheral lines of both electrode portions is used as a parameter representing the degree of overlap of the outer peripheral lines. Note that the predetermined value can be set as appropriate, but considering that if the predetermined value is large, cracks are originally unlikely to occur irrespective of the degree of overlap, the predetermined value exceeds 3 when evaluating the presence or absence of cracks. It is not preferable to set a large value.

【0039】[2]で用意した素子を、少なくとも固体
電解質体部分が完全に浸漬されるように水中に浸漬し、
参照電極と水の間の抵抗値を測定して亀裂の有無を評価
した。その結果、第2発明の素子(実験例11及び1
5)では亀裂がまったく発生しておらず、一方、第2発
明に含まれない素子(例えば、実験例3及び7)では亀
裂が発生した。また、固体電解質体の厚さが120μm
以上(例えば、実験例25及び28)である場合は、亀
裂の発生を十分に抑えることができる。更に、第3発明
のように、固体電解質体に対して両電極部の厚さを相対
的に薄くすれば(実験例29〜31と実験例32〜34
との比較)、より効果的に亀裂の発生を抑えることがで
きる。また、特に、第4発明のように、固体電解質体に
基体の構成成分であるアルミナが10〜80質量%含有
されている場合は、第2発明のように外周線の重なり具
合を設定することにより、亀裂の発生を更に効果的に抑
えることができる。
The device prepared in [2] is immersed in water so that at least the solid electrolyte portion is completely immersed,
The resistance between the reference electrode and water was measured to evaluate the presence or absence of cracks. As a result, the device of the second invention (Experimental Examples 11 and 1)
In 5), no crack was generated, while in elements not included in the second invention (for example, Experimental Examples 3 and 7), cracks were generated. In addition, the thickness of the solid electrolyte body is 120 μm.
In the case described above (for example, Experimental Examples 25 and 28), generation of cracks can be sufficiently suppressed. Furthermore, as in the third invention, if the thickness of both electrode portions is made relatively thin with respect to the solid electrolyte body (Experimental Examples 29 to 31 and Experimental Examples 32 to 34).
And the generation of cracks can be more effectively suppressed. In particular, when the solid electrolyte body contains 10 to 80% by mass of alumina as a component of the substrate as in the fourth invention, the degree of overlap of the outer peripheral lines is set as in the second invention. Thereby, generation of cracks can be more effectively suppressed.

【0040】[0040]

【発明の効果】第1発明によれば、電極部との熱収縮の
差異により固体電解質体に亀裂を生ずることのないガス
センサ素子とすることができる。また、第2発明のよう
な電極構成とすることにより、固体電解質体の亀裂の発
生が抑制されるガスセンサ素子とすることができる。更
に、第6発明によれば、このような素子を備えることに
より、耐久性に優れたガスセンサとすることができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a gas sensor element in which a crack does not occur in the solid electrolyte body due to a difference in heat shrinkage from the electrode portion. Further, by adopting the electrode configuration as in the second invention, it is possible to provide a gas sensor element in which cracking of the solid electrolyte body is suppressed. Further, according to the sixth aspect, by providing such an element, a gas sensor having excellent durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスセンサ素子に用いられている参照
電極と検知電極を模式的に表す平面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a reference electrode and a detection electrode used in a gas sensor element of the present invention.

【図2】ガスセンサ素子に用いられている従来の参照電
極と検知電極を模式的に表す平面図である。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a conventional reference electrode and a detection electrode used in a gas sensor element.

【図3】本発明のガスセンサ素子の製造工程を説明する
解説図である。
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the gas sensor element of the present invention.

【図4】本発明のガスセンサ素子の一例の横断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of the gas sensor element of the present invention.

【図5】本発明のガスセンサの横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the gas sensor of the present invention.

【図6】中央部から素子形状を有する10個の未焼成積
層体を切り出すためのグリーンシートの平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a green sheet for cutting out ten green laminates having an element shape from the center.

【図7】図6に示すグリーンシートを4枚積層する様子
を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which four green sheets shown in FIG. 6 are stacked.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;ガスセンサ素子、11a;第1基体、11b;第2
基体、111a;スルーホール、12;発熱抵抗体、1
21;発熱部、122;ヒータリード部、13;緩衝
層、14a;参照電極、141a;参照電極部、141
1a;参照電極外周線、14b;検知電極、141b;
検知電極部、1411b;検知電極外周線、15a;第
1固体電解質体、15b;第2固体電解質体、151;
本体層、152;周辺層、16a;第1絶縁層、16
b;第2絶縁層、162;上部絶縁層、17;多孔質
層、18a;第1保護層、18b第2保護層、2;ガス
センサ、21:主体金具、211;主体金具ねじ部、
3;グリーンシート、31;貫通孔、32;角孔。
1; gas sensor element, 11a; first base, 11b; second
Substrate, 111a; Through hole, 12; Heating resistor, 1
21; heat generating portion; 122; heater lead portion; 13; buffer layer; 14a; reference electrode; 141a; reference electrode portion;
1a; reference electrode outer peripheral line, 14b; detection electrode, 141b;
Detection electrode portion, 1411b; detection electrode peripheral line, 15a; first solid electrolyte body, 15b; second solid electrolyte body, 151;
Body layer, 152; peripheral layer, 16a; first insulating layer, 16
b; second insulating layer, 162; upper insulating layer, 17; porous layer, 18a; first protective layer, 18b second protective layer, 2; gas sensor, 21: metallic shell, 211;
3; green sheet, 31; through hole, 32; square hole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 芳朗 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 柳 邦夫 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 畑中 祐作 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 粟野 真也 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BC02 BD04 BE04 BE12 BE13 BE15 BE16 BE22 BF08 BF19 BG05 BH09 BJ03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiro Noda 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Yanagi 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya City Inside (72) Inventor Yusaku Hatanaka 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Shinya Awano 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan Special Ceramics Co. Terms (reference) 2G004 BB04 BC02 BD04 BE04 BE12 BE13 BE15 BE16 BE22 BF08 BF19 BG05 BH09 BJ03

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質体と、該固体電解質体の一面
に接して配設され、参照電極部と参照電極リード部とを
有する参照電極と、該固体電解質体の他面に接して配設
され、検知電極部と検知電極リード部とを有する検知電
極と、を備えるガスセンサ素子において、上記参照電極
部の外周線の一部及び対向する上記検知電極部の外周線
の一部、を起点として上記固体電解質体に亀裂が発生し
ていないことを特徴とするガスセンサ素子。
1. A solid electrolyte body, a reference electrode provided in contact with one surface of the solid electrolyte body, having a reference electrode portion and a reference electrode lead portion, and a reference electrode provided in contact with the other surface of the solid electrolyte body. In a gas sensor element including a detection electrode having a detection electrode portion and a detection electrode lead portion, a part of an outer peripheral line of the reference electrode portion and a part of an outer peripheral line of the opposed detection electrode portion are defined as starting points. A gas sensor element wherein no crack is generated in the solid electrolyte body.
【請求項2】 固体電解質体と、該固体電解質体の一面
に接して配設され、参照電極部と参照電極リード部とを
有する参照電極と、該固体電解質体の他面に接して配設
され、検知電極部と検知電極リード部とを有する検知電
極と、を備えるガスセンサ素子において、上記参照電極
部の外周線と、上記検知電極部の外周線との最短距離
が、上記固体電解質体の厚さの3.0倍以下である連続
する部分の長さが、上記参照電極部の外周線と上記検知
電極部の外周線のうちの短いほうの外周線の1/10以
下であることを特徴とするガスセンサ素子。
2. A solid electrolyte body, a reference electrode provided in contact with one surface of the solid electrolyte body and having a reference electrode portion and a reference electrode lead portion, and a reference electrode provided in contact with the other surface of the solid electrolyte body. In a gas sensor element including a detection electrode having a detection electrode portion and a detection electrode lead portion, an outer peripheral line of the reference electrode portion, and a shortest distance between the outer peripheral line of the detection electrode portion and the solid electrolyte body. The length of a continuous portion that is 3.0 times or less of the thickness is 1/10 or less of the shorter one of the outer circumference of the reference electrode portion and the outer circumference of the detection electrode portion. Characteristic gas sensor element.
【請求項3】 上記参照電極部及び上記検知電極部の厚
さが、上記固体電解質体の厚さの2/3以下である請求
項1又は2に記載のガスセンサ素子。
3. The gas sensor element according to claim 1, wherein the thickness of the reference electrode portion and the thickness of the detection electrode portion are not more than 2/3 of the thickness of the solid electrolyte member.
【請求項4】 上記固体電解質体は、絶縁性を有する基
体の表面に配設され、該固体電解質体は、該基体の構成
成分を10〜80質量%含有する請求項1乃至3のうち
のいずれか1項に記載のガスセンサ素子。
4. The solid electrolyte body according to claim 1, wherein the solid electrolyte body is disposed on a surface of an insulating substrate, and the solid electrolyte body contains 10 to 80% by mass of a component of the substrate. The gas sensor element according to claim 1.
【請求項5】 上記固体電解質体は、ジルコニア及びア
ルミナを主成分とし、上記基体は、アルミナを主成分と
する請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載のガス
センサ素子。
5. The gas sensor element according to claim 1, wherein the solid electrolyte body has zirconia and alumina as main components, and the base has alumina as a main component.
【請求項6】 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に
記載のガスセンサ素子を備えることを特徴とするガスセ
ンサ。
6. A gas sensor comprising the gas sensor element according to claim 1. Description:
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