JP2002293646A - Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof

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JP2002293646A
JP2002293646A JP2001137909A JP2001137909A JP2002293646A JP 2002293646 A JP2002293646 A JP 2002293646A JP 2001137909 A JP2001137909 A JP 2001137909A JP 2001137909 A JP2001137909 A JP 2001137909A JP 2002293646 A JP2002293646 A JP 2002293646A
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JP
Japan
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sheet
sensor element
ceramic
mass
binder
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JP2001137909A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyonobu Kiwaki
清信 木脇
Yoshiaki Kuroki
義昭 黒木
Shinya Awano
真也 粟野
Nobuaki Jo
伸明 城
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a green ceramic sheet for a sensor device which has excellent handling properties, and is hardly deformed in each process before firing, and to provide a method of manufacturing the green ceramic sheet for the sensor device. SOLUTION: The green ceramic sheets for the sensor device are obtained by: mixing ceramic powder of a mass of A (g) and having a specific surface area of B (m<2> /g), an average particle diameter of 0.3 to 0.6 μm and containing >=80 mass% alumina with a binder of a mass of C (g) so that A×B/C becomes 35 to 55 m<2> /g; and forming a sheet by a doctor blade method. The resultant green ceramic sheets for the sensor device are free from the generation of cracks and the ruggedness on the surface of the sheet after being molded, do not stick to a cutting blade at the time of cutting and to each other even if being left adjacent to each other and are hardly deformed particularly in each process before being fired.

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】本発明はセンサ素子用未焼成
セラミックシート及びこのセンサ素子用未焼成セラミッ
クシートの製造方法に関する。更に詳しくは、ハンドリ
ング性に優れ、特に焼成前の各工程においてほとんど変
形を生じない未焼成セラミックシート及びこのような未
焼成セラミックシートの製造方法を提供する。本発明の
センサ素子用未焼成セラミックシートは、各種の複数の
セラミック基板を積層してなる積層型ガスセンサ素子
(酸素センサ素子、全領域空燃比センサ素子、窒素酸化
物センサ素子及び炭化水素センサ素子等)の形成に用い
ることができる。
The present invention relates to a green ceramic sheet for a sensor element and a method for producing the green ceramic sheet for a sensor element. More specifically, the present invention provides an unfired ceramic sheet which is excellent in handleability and hardly deforms in each step before firing, and a method for producing such an unfired ceramic sheet. The unfired ceramic sheet for a sensor element of the present invention is a laminated gas sensor element (oxygen sensor element, full area air-fuel ratio sensor element, nitrogen oxide sensor element, hydrocarbon sensor element, etc.) obtained by laminating various ceramic substrates. ) Can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関から排出される排ガ
ス中の特定成分を検出するガスセンサとして、酸素セン
サ、HCセンサ、NOxセンサが知られている。そし
て、この種のガスセンサには、板状のセラミック基板を
複数積層して構成された積層型ガスセンサ素子が組み付
けられたものが実用に供されている。この積層型ガスセ
ンサ素子を構成するセラミック基板としては、高濃度に
アルミナを含有する基板が用いられることがある。例え
ば、この高濃度にアルミナを含有するセラミック基板
は、酸化物半導体を用いた抵抗変化型センサ素子の基体
や、センシング部とは別体に焼成されるヒータ部の基体
等に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, oxygen sensors, HC sensors, and NOx sensors have been known as gas sensors for detecting specific components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. As this kind of gas sensor, a gas sensor in which a laminated gas sensor element formed by laminating a plurality of plate-shaped ceramic substrates is assembled is put to practical use. As a ceramic substrate constituting the laminated gas sensor element, a substrate containing alumina at a high concentration may be used. For example, the ceramic substrate containing alumina at a high concentration is used as a base of a resistance change type sensor element using an oxide semiconductor, a base of a heater unit which is fired separately from a sensing unit, and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来より、この種の高
濃度にアルミナを含有するセラミック基板となる未焼成
セラミックシートについては、アルミナを主体とするセ
ラミック粉末にバインダ等を混合してスラリーを形成
し、このスラリーを用いてドクターブレード法によりシ
ート状(板状)に成形することが知られている。そし
て、これまでの未焼成セラミックシートの成形にあたっ
ては、そのシートの成形後に当該シートが粘着性を過剰
に有しないように、当該シートを成形することが一般的
であった。しかしながら、このようにして成形される未
焼成セラミックシートでは、成形後に冷却して放置され
るが、シートの表面にマイクロクラックが生じることが
あった。
Heretofore, with respect to such an unfired ceramic sheet serving as a ceramic substrate containing alumina at a high concentration, a slurry is formed by mixing a ceramic powder mainly composed of alumina with a binder or the like. It is known that the slurry is used to form a sheet (plate) by a doctor blade method. In the past, in forming an unfired ceramic sheet, it has been general to form the sheet so that the sheet does not have excessive tackiness after the sheet is formed. However, in the unsintered ceramic sheet formed as described above, although it is left to cool after forming, microcracks may occur on the surface of the sheet.

【0004】一方、積層型ガスセンサ素子は、複数のセ
ラミック基板となる未焼成セラミックシートを積層して
焼成することで得られるものであるが、未焼成セラミッ
クシートにマイクロクラックが生じていることがあると
以下の問題が発生することがあった。積層型ガスセンサ
素子は、排ガス中の特定成分を検出するために当該排ガ
スに晒す必要があり、この排ガス中に晒される部分(具
体的には、センシング部)については排ガス等の影響に
より高温下での使用とならざるを得なく、またセンシン
グ部の活性化のためのヒータ加熱が加わることもあっ
て、熱衝撃が加わるものである。また、積層型ガスセン
サ素子のうちで排ガス中に晒される部分では、内燃機関
の運転状況の変化や運転の繰り返しに伴う冷熱サイクル
が大きく加わるものとなる。そして、このとき積層型ガ
スセンサ素子の排ガスに晒される部分を構成するセラミ
ック基板にマイクロクラックが存在すると、そのクラッ
クを起点として素子割れを起こす場合がある。
[0004] On the other hand, the laminated gas sensor element is obtained by laminating and firing unfired ceramic sheets serving as a plurality of ceramic substrates, and microcracks may occur in the unfired ceramic sheet. And the following problems may occur. The laminated gas sensor element needs to be exposed to the exhaust gas in order to detect a specific component in the exhaust gas, and a portion (specifically, a sensing portion) exposed to the exhaust gas is exposed to a high temperature due to the influence of the exhaust gas and the like. Inevitably, a thermal shock is applied due to the addition of heater heating for activating the sensing unit. Further, in a portion of the laminated gas sensor element exposed to exhaust gas, a change in operating conditions of the internal combustion engine and a cooling cycle associated with repetition of the operation are greatly added. At this time, if microcracks exist on the ceramic substrate constituting the portion of the multilayer gas sensor element exposed to the exhaust gas, the element cracks may occur starting from the cracks.

【0005】それより、積層型ガスセンサ素子を構成す
るセラミック基板では、マイクロクラックの発生を抑え
ることが必要となり、セラミック基板でのマイクロクラ
ックの発生を抑えるには未焼成セラミックシートの段階
でのマイクロクラックの発生を如何に抑えるかが重要と
なる。
[0005] Therefore, it is necessary to suppress the occurrence of microcracks in the ceramic substrate constituting the laminated gas sensor element. In order to suppress the occurrence of microcracks in the ceramic substrate, the microcracks at the stage of the unfired ceramic sheet are required. It is important how to suppress the occurrence of the phenomenon.

【0006】本発明は上記課題を解決するものであり、
ハンドリング性に優れ、特に焼成前のシート状態におい
てマイクロクラックの発生のないセンサ素子用未焼成セ
ラミックシート、及びこのようなセンサ素子用未焼成セ
ラミックシートの製造方法を提供することを目的とす
る。
[0006] The present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide an unfired ceramic sheet for a sensor element which is excellent in handling properties and in which microcracks do not occur particularly in a sheet state before firing, and a method for manufacturing such an unfired ceramic sheet for a sensor element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のセンサ素子用未
焼成セラミックシート(以下、単に「未焼成シート」と
もいう)は、アルミナを80質量%以上含有するセラミ
ック粉末と、バインダとを含有し、該セラミック粉末の
質量をA(g)とし、該セラミック粉末の比表面積をB
(m/g)とし、上記バインダの質量をC(g)とし
た場合に、A×B/Cが35〜55m/gであること
を特徴とする。
The unsintered ceramic sheet for a sensor element of the present invention (hereinafter, also simply referred to as "unsintered sheet") contains a ceramic powder containing 80% by mass or more of alumina and a binder. , The mass of the ceramic powder is A (g), and the specific surface area of the ceramic powder is B
(M 2 / g) and then, the mass of the binder in the case of the C (g), characterized in that A × B / C is 35~55m 2 / g.

【0008】上記「セラミック粉末」はアルミナを80
質量%以上含有すれば特に限定されず、アルミナ以外に
添加されるセラミック成分としては、ジルコニア、チタ
ニア、イットリア、シリカ、マグネシア、ムライト等を
含有することができる。このセラミック粉末中に含有さ
れるアルミナは80〜100質量%あればよいが、90
〜100質量%であることが好ましく、95〜100質
量%であることが特に好ましい。このアルミナの含有量
が80質量%未満となると、後述するA×B/C(以
下、「比面バインダ量」ともいう)が35〜55m
gの範囲では十分に良好なハンドリング性を得ることが
できないことがある。なお、ここでいう良好なハンドリ
ング性とは、成形後のセンサ素子用未焼成セラミックシ
ート表面の凹凸が無く、当該シートを切断するに際して
切断刃にシートの一部が付着せず、切断後隣り合って放
置されても付着せず、焼成前のセンサ素子用未焼成セラ
ミックシートの積層工程等においてほとんど変形しない
ことを意味するものである。
The above-mentioned “ceramic powder” contains 80 alumina.
The content is not particularly limited as long as it is contained by mass% or more, and as the ceramic component added in addition to alumina, zirconia, titania, yttria, silica, magnesia, mullite and the like can be contained. The amount of alumina contained in the ceramic powder may be 80 to 100% by mass.
It is preferable that it is 100 mass%, and it is especially preferable that it is 95-100 mass%. When the content of the alumina is less than 80% by mass, A × B / C (hereinafter, also referred to as “specific surface binder amount”) described later is 35 to 55 m 2 /
In the range of g, sufficient good handling properties may not be obtained. The good handling property referred to here means that there is no irregularity on the surface of the unfired ceramic sheet for the sensor element after molding, a part of the sheet does not adhere to the cutting blade when cutting the sheet, and the sheet is adjacent to the cutting blade after cutting. This means that it does not adhere even if left unattended, and hardly deforms in the laminating step of the unfired ceramic sheet for the sensor element before firing.

【0009】また、このセラミック粉末の比表面積Bは
3〜8m/g(より好ましくは4〜7m/g、更に
好ましくは4〜6m/g)であることが好ましい。こ
の比表面積が3m/g未満となると、センサ素子用未
焼成セラミックシートの焼成時に、セラミック粉末の粉
体間の反応を活性化させるべく焼成温度を高めなければ
ならず、異常粒成長が生ずるおそれがあり、また素子の
センシング部を形成するために設けられる電極部の三相
界面が低下するおそれがある。一方、8m/gを超え
ると、セラミック粉末とバインダとを混合したスラリー
をキャスティングする際に固形化し易くなり、シート表
面に凹凸が生じ易く、センサ素子用未焼成セラミックシ
ートの表面に導電ペーストないし絶縁ペーストを印刷し
ても、それらペーストのシート表面上での途切れや厚み
バラツキを招き易くなる。
The specific surface area B of the ceramic powder is preferably 3 to 8 m 2 / g (more preferably 4 to 7 m 2 / g, and still more preferably 4 to 6 m 2 / g). If the specific surface area is less than 3 m 2 / g, the firing temperature must be increased to activate the reaction between the ceramic powders during firing of the unfired ceramic sheet for a sensor element, and abnormal grain growth occurs. There is a possibility that the three-phase interface of the electrode portion provided for forming the sensing portion of the element may be reduced. On the other hand, if it exceeds 8 m 2 / g, the slurry obtained by mixing the ceramic powder and the binder tends to be solidified when casting, and the sheet surface is likely to have irregularities. Even when the insulating pastes are printed, the pastes are likely to be interrupted on the sheet surface or to have a thickness variation.

【0010】更に、このセラミック粉末の平均粒径は
0.3〜0.6μm(より好ましくは0.35〜0.5
5μm、更に好ましくは0.4〜0.5μm)であるこ
とが好ましい。この平均粒径が0.3μm未満となる
と、センサ素子用未焼成セラミックシートの焼成時に、
セラミック粉末の粉体間の反応を活性化させるべく焼成
温度を高めなければならず、異常粒成長が生ずるおそれ
があり、また素子のセンシング部を形成するために設け
られる電極部の三相界面が低下するおそれがある。一
方、0.6μmを超えると、セラミック粉末とバインダ
とを混合したスラリーをキャスティングする際に固形化
し易くなり、シート表面に凹凸が生じ易く、センサ素子
用未焼成セラミックシートの表面に導電ペーストないし
絶縁ペーストを印刷しても、それらペーストのシート表
面上での途切れや厚みバラツキを招き易くなる。
The average particle size of the ceramic powder is 0.3 to 0.6 μm (more preferably, 0.35 to 0.5 μm).
5 μm, more preferably 0.4 to 0.5 μm). When the average particle size is less than 0.3 μm, when firing the unfired ceramic sheet for a sensor element,
The firing temperature must be increased to activate the reaction between the ceramic powders, which may cause abnormal grain growth, and the three-phase interface of the electrodes provided to form the sensing part of the element is It may decrease. On the other hand, when the thickness exceeds 0.6 μm, the slurry in which the ceramic powder and the binder are mixed is easily solidified when casting, and the surface of the sheet is likely to be uneven, and the surface of the unfired ceramic sheet for the sensor element has a conductive paste or an insulating material. Even when the pastes are printed, the pastes are likely to be interrupted on the sheet surface or to vary in thickness.

【0011】上記「バインダ」としては、後述する比面
バインダ量が所定量であれば、特に限定されず種々のも
のを使用することができるが、親油性バインダが好まし
い。この親油性バインダとしては、例えばポリビニルブ
チラール樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの
中でも、特にポリビニルブチラール樹脂はセラミック粉
末の凝集体への分散性が良好で、熱的使用範囲も広く、
さらに不純物の混入量が少ない観点から好ましい。
The "binder" is not particularly limited as long as the specific surface binder amount described later is a predetermined amount, and various types can be used, but a lipophilic binder is preferable. Examples of the lipophilic binder include a polyvinyl butyral resin and an acrylic resin. Among these, polyvinyl butyral resin has good dispersibility to the aggregate of ceramic powder, and has a wide range of thermal use.
Further, it is preferable from the viewpoint that the amount of impurities mixed is small.

【0012】上記「A×B/C」は、バインダ1gが包
む必要があるセラミック粉末の表面積を表すものであ
る。この比面バインダ量は35〜55m/gであれば
よく、38〜53m/gであることが好ましく、40
〜50m/gであることがより好ましい。比面バイン
ダ量が55m/gを超えるとセンサ素子未焼成セラミ
ックシートを成形して放置した後にマイクロクラックを
生じる確率が高くなりがちで好ましくない。一方、比面
バインダ量が35m/gより小さくなるに従い、セン
サ素子用未焼成セラミックシートのもつ粘着性が高くな
りがちで、圧着等による変形量も大きくなる傾向にあり
好ましくない。
The above “A × B / C” indicates the surface area of the ceramic powder that needs to be covered by 1 g of the binder. The Himen amount of binder may be any 35~55m 2 / g, is preferably 38~53m 2 / g, 40
More preferably, it is で 50 m 2 / g. If the specific surface binder amount exceeds 55 m 2 / g, the probability of occurrence of microcracks after forming and leaving the unfired sensor element ceramic sheet undesirably increases. On the other hand, as the specific surface binder amount becomes smaller than 35 m 2 / g, the adhesiveness of the unfired ceramic sheet for a sensor element tends to increase, and the amount of deformation due to pressure bonding or the like tends to increase, which is not preferable.

【0013】なお、上記センサ素子用未焼成セラミック
シートについては、上記のセラミック粉末、バインダの
他に未焼成シートを形成するためのスラリーの調整時に
添加される可塑剤及び分散剤等が含有されることが一般
的である。
The unsintered ceramic sheet for the sensor element contains, in addition to the ceramic powder and the binder, a plasticizer and a dispersant added when preparing a slurry for forming the unsintered sheet. That is common.

【0014】本発明のセンサ素子用未焼成セラミックシ
ートの製造方法は、アルミナを80質量%以上含有する
セラミック粉末と、バインダとを含有するセンサ素子用
未焼成セラミックシートの製造方法であって、該セラミ
ック粉末の質量をA(g)とし、該セラミック粉末の比
表面積をB(m/g)とし、該バインダの質量をC
(g)とした場合に、A×B/Cが35〜55m/g
となるように該セラミック粉末と該バインダとを混合す
ることを特徴とする。上記「セラミック粉末」、上記
「バインダ」及び上記「A×B/C(比面バインダ
量)」については、上述した本発明のセンサ素子用未焼
成セラミックシートと同様である。
The method for producing an unsintered ceramic sheet for a sensor element of the present invention is a method for producing an unsintered ceramic sheet for a sensor element comprising a ceramic powder containing at least 80% by mass of alumina and a binder. The mass of the ceramic powder is A (g), the specific surface area of the ceramic powder is B (m 2 / g), and the mass of the binder is C
(G), A × B / C is 35 to 55 m 2 / g
The ceramic powder and the binder are mixed so that The “ceramic powder”, the “binder”, and the “A × B / C (specific surface binder amount)” are the same as those of the unfired ceramic sheet for a sensor element of the present invention described above.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。 [1]12種類の未焼成シートの製造 純度99.99%以上、平均粒径0.46μm、比表面
積4.8m/gであるアルミナ粉末1000gに対し
て、表1に示す質量(比面バインダ量で30〜60m
/g)のポリビニルブチラール(バインダ)と、表1に
示すポリビニルブチラールの質量の半量のフタル酸ジn
ブチル(可塑剤)と、適量のトルエン(溶剤)とを添加
してボールミルにより混合し、スラリーとした。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. [1] Manufacture of 12 types of unsintered sheets A mass (specific surface) shown in Table 1 with respect to 1000 g of alumina powder having a purity of 99.99% or more, an average particle size of 0.46 μm, and a specific surface area of 4.8 m 2 / g. 30-60m 2 in binder amount
/ G) of polyvinyl butyral (binder) and half of the mass of polyvinyl butyral shown in Table 1
Butyl (plasticizer) and an appropriate amount of toluene (solvent) were added and mixed by a ball mill to form a slurry.

【0016】[0016]

【表1】 *IMG[T01][Table 1] * IMG [T01]

【0017】なお、セラミック粉末の平均粒径は、マイ
クロトラック(HRA)により測定した値である。一
方、セラミック粉末の比表面積は、BET法(窒素吸着
量法)により測定した値である。
The average particle size of the ceramic powder is a value measured by Microtrac (HRA). On the other hand, the specific surface area of the ceramic powder is a value measured by the BET method (nitrogen adsorption amount method).

【0018】上記で得られたスラリーを目開き約0.0
6mmのナイロンメッシュを通過させた後、脱泡機内に
おいて加温しながら真空度を次第に大きくして脱泡を行
った。次いで、これまでに得られた12種のスラリーを
ドクターブレード法により、各々樹脂フィルム上に厚さ
0.4〜0.5mmのシート状に成形した。得られたシ
ート状成形物を乾燥室(常圧、常温、常湿)にて11時
間放置して乾燥させた後、成形物から樹脂フィルムを剥
がして比面バインダ量が異なる12種類のセンサ素子用
未焼成セラミックシート(実施例1〜7、比較例1〜
5)を得た。
[0018] The slurry obtained above is
After passing through a 6 mm nylon mesh, the degree of vacuum was gradually increased while heating in a defoaming machine to perform defoaming. Next, the twelve types of slurries obtained so far were each formed into a sheet having a thickness of 0.4 to 0.5 mm on a resin film by a doctor blade method. The obtained sheet-like molded product was left to dry in a drying chamber (normal pressure, normal temperature, normal humidity) for 11 hours, and then the resin film was peeled off from the molded product to obtain 12 types of sensor elements having different specific surface binder amounts. Unsintered ceramic sheet (Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 3)
5) was obtained.

【0019】[2]切断時の切断刃へのセンサ素子用未
焼成セラミックシートの付着 [1]で得られた各センサ素子用未焼成セラミックシー
トを、NC切断機によりプレート温度55℃上で6mm
×6mmの細片100枚に格子状に切断した。この時、
切断刃にセンサ素子用未焼成セラミックシートが付着
し、載置面(プレート)から浮上するか否かを目視によ
り観察した。この結果、センサ素子用未焼成セラミック
シートが載置面より浮上したものには表1の「切断によ
る浮上(切断刃への付着)」の欄に「×」と記し、浮上
しなかったものには「〇」を記した。
[2] Attachment of unsintered ceramic sheet for sensor element to cutting blade at the time of cutting Each unsintered ceramic sheet for sensor element obtained in [1] was cut by a NC cutting machine at a plate temperature of 55 ° C. at 6 mm.
It was cut into a grid of 100 × 6 mm strips. At this time,
It was visually observed whether or not the unfired ceramic sheet for the sensor element adhered to the cutting blade and floated from the mounting surface (plate). As a result, those in which the unsintered ceramic sheet for the sensor element floated from the mounting surface were marked with “x” in the column of “floating by cutting (attachment to the cutting blade)” in Table 1, and those that did not float. Wrote "〇".

【0020】この結果、比面バインダ量が34.3m
/g以下である比較例3〜5では切断刃にセンサ素子用
未焼成セラミックシートが付着することがあることが分
かった。特に、比較例1及び比較例2では、切断刃にセ
ンサ素子用未焼成セラミックシートが付着した状態で、
次の未切断のセンサ素子用未焼成セラミックシートに対
する切断が開始されたため、正常な切断工程を行うこと
ができなかった。
As a result, the specific surface binder amount was 34.3 m 2
/ G in Comparative Examples 3 to 5, it was found that the unsintered ceramic sheet for the sensor element may adhere to the cutting blade. In particular, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, in a state where the unfired ceramic sheet for the sensor element adhered to the cutting blade,
Since the cutting of the next uncut unfired ceramic sheet for a sensor element was started, a normal cutting step could not be performed.

【0021】[3]切断後放置によるセンサ素子用未焼
成セラミックシート同士の付着 [2]において格子状に6mm×6mmの細片100枚
に切り分けられた未焼成シート12種類をそのまま(細
片状の未焼成シート同士が側面で互いに触れ合っている
状態)放置した。そして、完全に冷却したシート状態で
1時間経過した後に細片状のセンサ素子用未焼成セラミ
ックシート同士を引き離した。この時、隣同士で付着し
て離れなかったものは表1に「×」と記した。付着して
いたが引き離すことが容易にできたものには「○」と記
し、付着が全く認められなかったものには「◎」と記し
た。
[3] Adhesion of unsintered ceramic sheets for sensor elements by leaving after cutting [12] Twelve types of unsintered sheets cut into 100 pieces of 6 mm x 6 mm in a grid in [2] In a state in which the unsintered sheets are in contact with each other on the side). After a lapse of one hour in a completely cooled sheet state, the strip-shaped unfired ceramic sheets for sensor elements were separated from each other. At this time, those which adhered to each other and did not separate were marked with "x" in Table 1. Those that adhered but could be easily separated were marked with “○”, and those where no adhesion was observed were marked with “◎”.

【0022】この結果、比面バインダ量が37m/g
以下では細片状のセンサ素子用未焼成セラミックシート
同士の付着が認められた。但し、実施例7においては自
重により引き離される程度の付着であり、積層型ガスセ
ンサ素子の製造においては特に問題がないものである。
しかし、比較例3〜5では上記シート同士を引き離すこ
とができなかった。
As a result, the specific surface binder amount was 37 m 2 / g.
Below, sticking of the strip-shaped unfired ceramic sheets for sensor elements was observed. However, in the seventh embodiment, the adhesion is such that it is separated by its own weight, and there is no particular problem in the manufacture of the laminated gas sensor element.
However, in Comparative Examples 3 to 5, the sheets could not be separated from each other.

【0023】[4]未焼成シートの切断によるクラック
発生の有無の検討 [3]で得られた細片状のセンサ素子用未焼成セラミッ
クシート12種類の各々を100枚用意した。この10
0枚の細片状にあるセンサ素子用未焼成セラミックシー
トの表裏面に水溶性赤色インクを塗布した後、各細片の
表裏面について拡大鏡を用いて目視にて確認し、水溶性
赤色インクが浸透することにより確認できるクラック
(マイクロクラック)の有無を検査した。その結果表裏
いずれかに1ヶ所でもクラックが認められたセンサ素子
用未焼成セラミックシートの枚数を表1に示した。
[4] Examination of presence or absence of cracks due to cutting of unsintered sheet 100 pieces of each of the twelve types of strip-shaped unsintered ceramic sheets for sensor elements obtained in [3] were prepared. This 10
After applying water-soluble red ink to the front and back surfaces of the unsintered ceramic sheet for sensor elements in the form of 0 strips, visually check the front and back surfaces of each strip with a magnifying glass, and use the water-soluble red ink. The presence or absence of cracks (microcracks) that can be confirmed by permeation of the particles was examined. As a result, Table 1 shows the number of unfired ceramic sheets for sensor elements in which cracks were observed at any one of the front and back sides.

【0024】表1の結果より、比面バインダ量が53.
3m/g以上である実施例1、比較例1及び比較例2
ではクラックが認められた。しかし、実施例1での発生
率は3%と低く製造上問題無い程度であると考えられ
る。一方、比面バインダ量が55m/g以下である実
施例2〜7及び比較例3〜5ではクラックが認められな
かった。尚、比較例1ではドクターブレード法による成
形・乾燥後に既に目視にてクラックが散見される程であ
った。
From the results shown in Table 1, the specific surface binder amount is 53.
Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 which are 3 m 2 / g or more
In the cracks were observed. However, the occurrence rate in Example 1 was as low as 3%, and it is considered that there is no problem in manufacturing. On the other hand, no cracks were observed in Examples 2 to 7 and Comparative Examples 3 to 5 in which the specific surface binder amount was 55 m 2 / g or less. In Comparative Example 1, cracks were already visually observed after forming and drying by the doctor blade method.

【0025】[5]圧着による変形の検討 [1]〜[3]と同様にして、縦90mm、横60mm
に切り分けた厚さ0.4〜0.5mmのセンサ素子用未
焼成セラミックシートを比面バインダ量毎に6枚作成し
た。得られたセンサ素子用未焼成セラミックシートの1
2種各6枚を各々圧着装置に載置し、縦90.4mm、
横60.4mm、厚さ0.5mmの金属板を被せて50
℃において0.8MPaの条件にて圧着作業を行った。
その後、未焼成シートの圧着作業前の長さが90mmで
あった縦方向の伸びを計測し、変形量を算出して表1に
併記した。
[5] Examination of deformation due to pressure bonding In the same manner as in [1] to [3], 90 mm long and 60 mm wide
Six unsintered ceramic sheets for sensor elements having a thickness of 0.4 to 0.5 mm, which were cut into pieces, were prepared for each specific surface binder amount. 1 of the obtained unfired ceramic sheet for sensor element
6 pieces of each type are placed on the crimping device, and 90.4 mm long,
Cover a metal plate of 60.4 mm wide and 0.5 mm thick with 50
Crimping was performed at 0.8 ° C. under the conditions of 0.8 MPa.
Thereafter, the elongation in the vertical direction of the unsintered sheet before the pressing operation was 90 mm was measured, and the amount of deformation was calculated.

【0026】この結果、比面バインダ量が37m/g
以下である実施例7及び比較例3〜5では変形を生じて
いた。しかし、このうち実施例7の変形量は0.05%
と極僅かであり、この程度の変形量であれば積層による
未焼成積層体の変形は許容される範囲であると考えられ
る。一方、比面バインダ量が34.3m/g以下では
その変形量は0.16〜5.3%と次第に大きくなって
いる。
As a result, the specific surface binder amount was 37 m 2 / g.
In the following Example 7 and Comparative Examples 3 to 5, deformation occurred. However, among them, the deformation amount of Example 7 was 0.05%
It is considered that the deformation of the unfired laminate due to the lamination is within an allowable range if the amount of deformation is such a degree. On the other hand, when the specific surface binder amount is 34.3 m 2 / g or less, the deformation amount is gradually increased to 0.16 to 5.3%.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明のセンサ素子用未焼成セラミック
シートの製造方法によると、成形後にクラック(マイク
ロクラック)をほとんど生じず、ハンドリング性の良好
なセンサ素子用未焼成セラミックシートを得ることがで
きる。また、このようなセンサ素子用未焼成セラミック
シートによると、製造時の積層回数が多いセンサ素子に
おいても高い寸法精度で積層を行うことができる。更
に、小型のセンサ素子の製造においても高い寸法精度で
積層を行うことができる。このため、本発明のセンサ素
子用未焼成セラミックシートを用いて得られる積層型ガ
スセンサ素子では、厳しい条件の熱衝撃、冷熱サイクル
が加わる場合においても、素子割れの発生がない耐久性
の高い素子として機能することになる。
According to the method for producing an unsintered ceramic sheet for a sensor element of the present invention, a crack (microcrack) hardly occurs after molding and an unsintered ceramic sheet for a sensor element having good handling properties can be obtained. . Further, according to such an unsintered ceramic sheet for a sensor element, it is possible to perform the lamination with high dimensional accuracy even for a sensor element having a large number of laminations during manufacturing. Furthermore, lamination can be performed with high dimensional accuracy even in the manufacture of a small sensor element. For this reason, the laminated gas sensor element obtained using the unfired ceramic sheet for a sensor element of the present invention is a highly durable element that does not cause element cracking even when subjected to severe thermal shock and cooling / heating cycles. Will work.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 城 伸明 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) 4G030 AA36 BA07 CA08 GA11 GA14 GA15 GA17 4G052 DA02 DA08 DB02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinya Awano 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Specialty Ceramics Co., Ltd. F term (reference) 4G030 AA36 BA07 CA08 GA11 GA14 GA15 GA17 4G052 DA02 DA08 DB02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナを80質量%以上含有するセラ
ミック粉末と、バインダとを含有し、該セラミック粉末
の質量をA(g)とし、該セラミック粉末の比表面積を
B(m/g)とし、上記バインダの質量をC(g)と
した場合に、A×B/Cが35〜55m/gの範囲内
にあることを特徴とするセンサ素子用未焼成セラミック
シート。
1. A ceramic powder containing 80% by mass or more of alumina and a binder, wherein the mass of the ceramic powder is A (g), and the specific surface area of the ceramic powder is B (m 2 / g). An unfired ceramic sheet for a sensor element, wherein A × B / C is in the range of 35 to 55 m 2 / g, where C (g) is the mass of the binder.
【請求項2】 上記セラミック粉末の比表面積Bは3〜
8m/gである請求項1記載のセンサ素子用未焼成セ
ラミックシート。
2. The specific surface area B of the ceramic powder is 3 to 3.
The unsintered ceramic sheet for a sensor element according to claim 1, which is 8 m 2 / g.
【請求項3】 上記セラミック粉末の平均粒径は0.3
〜0.6μmである請求項1又は2に記載のセンサ素子
用未焼成セラミックシート。
3. An average particle diameter of the ceramic powder is 0.3.
The unsintered ceramic sheet for a sensor element according to claim 1, wherein the thickness is from 0.6 to 0.6 μm.
【請求項4】 アルミナを80質量%以上含有するセラ
ミック粉末と、バインダとを含有するセンサ素子用未焼
成セラミックシートの製造方法であって、該セラミック
粉末の質量をA(g)とし、該セラミック粉末の比表面
積をB(m/g)とし、該バインダの質量をC(g)
とした場合に、A×B/Cが35〜55m/gの範囲
内となるように該セラミック粉末と該バインダとを混合
することを特徴とするセンサ素子用未焼成セラミックシ
ートの製造方法。
4. A method for producing a green ceramic sheet for a sensor element containing a ceramic powder containing 80% by mass or more of alumina and a binder, wherein the mass of the ceramic powder is A (g), The specific surface area of the powder is B (m 2 / g), and the mass of the binder is C (g).
Wherein the ceramic powder and the binder are mixed such that A × B / C is in the range of 35 to 55 m 2 / g.
【請求項5】 比表面積Bが3〜8m/gである上記
セラミック粉末を用いる請求項4記載のセンサ素子用未
焼成セラミックシートの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the ceramic powder having a specific surface area B of 3 to 8 m 2 / g is used.
【請求項6】 平均粒径が0.3〜0.6μmである上
記セラミック粉末を用いる請求項4又は5に記載のセン
サ素子用未焼成セラミックシートの製造方法。
6. The method for producing a green ceramic sheet for a sensor element according to claim 4, wherein the ceramic powder having an average particle diameter of 0.3 to 0.6 μm is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002293647A (en) * 2001-03-31 2002-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof
CN115849951A (en) * 2022-12-22 2023-03-28 湖北丹瑞新材料科技有限公司 Preparation method and application of nitrogen-oxygen sensor porous material and sensitive element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03199161A (en) * 1989-12-27 1991-08-30 Showa Denko Kk Production of ceramic substrate
JPH07320693A (en) * 1994-03-31 1995-12-08 Hitachi Ltd Fluorescent lamp
JP2000007425A (en) * 1998-06-29 2000-01-11 Sumitomo Chem Co Ltd High strength alumina substrate and its production
JP2000180410A (en) * 1998-12-10 2000-06-30 Riken Corp Lamination-type ceramic gas sensor
JP2001066280A (en) * 1999-06-22 2001-03-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic laminate, its manufacturing method, and oxygen sensor element using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03199161A (en) * 1989-12-27 1991-08-30 Showa Denko Kk Production of ceramic substrate
JPH07320693A (en) * 1994-03-31 1995-12-08 Hitachi Ltd Fluorescent lamp
JP2000007425A (en) * 1998-06-29 2000-01-11 Sumitomo Chem Co Ltd High strength alumina substrate and its production
JP2000180410A (en) * 1998-12-10 2000-06-30 Riken Corp Lamination-type ceramic gas sensor
JP2001066280A (en) * 1999-06-22 2001-03-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic laminate, its manufacturing method, and oxygen sensor element using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002293647A (en) * 2001-03-31 2002-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof
JP4602592B2 (en) * 2001-03-31 2010-12-22 日本特殊陶業株式会社 Unfired ceramic sheet for laminated gas sensor element and method for producing the same
CN115849951A (en) * 2022-12-22 2023-03-28 湖北丹瑞新材料科技有限公司 Preparation method and application of nitrogen-oxygen sensor porous material and sensitive element

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