JP2002340848A - Manufacturing method for gas sensor element and tool for vacuum chuck for use in it - Google Patents
Manufacturing method for gas sensor element and tool for vacuum chuck for use in itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は,内燃機関の排気系に取付け,燃
焼制御に利用される各種のガスセンサ素子の製造方法及
びこれに用いるバキュームチャック用治具に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing various gas sensor elements mounted on an exhaust system of an internal combustion engine and used for combustion control, and a jig for a vacuum chuck used for the method.
【0002】[0002]
【従来技術】自動車エンジンの排気系には燃焼制御に利
用するためのガスセンサが設けてあり,ここに内蔵され
るガスセンサ素子として,特開平9−26409号に示
されるような構成の素子が知られている。2. Description of the Related Art A gas sensor for use in combustion control is provided in an exhaust system of an automobile engine. As a gas sensor element incorporated therein, an element having a structure as disclosed in JP-A-9-26409 is known. ing.
【0003】図10に示すごとく,このガスセンサ素子
9は,被測定ガスに接する被測定ガス側電極11と基準
ガスに接する基準ガス側電極12とを備えた固体電解質
板93に対し,基準ガス室をアルミナ基板95と共に構
成するスペーサー板94が積層されることで形成され
る。同図に示すごとく,上記スペーサー板94はコ字形
状で,基準ガス室形成用の窓部940を有する。As shown in FIG. 10, a gas sensor element 9 is provided in a reference gas chamber with respect to a solid electrolyte plate 93 having a measured gas side electrode 11 in contact with a measured gas and a reference gas side electrode 12 in contact with a reference gas. Are formed by laminating a spacer plate 94 which constitutes the substrate with the alumina substrate 95. As shown in the figure, the spacer plate 94 has a U-shape and has a window 940 for forming a reference gas chamber.
【0004】上記ガスセンサ素子9の基準ガス室は,一
端が閉塞端で,他端がガスセンサ素子の外部に対して開
口した開口端として構成され,上記開口端から基準ガス
となる大気等が導入されるよう構成されている。なお,
図示を略したが,アルミナ基板95に対し,発熱体を備
えたヒータ基板が積層される。One end of the reference gas chamber of the gas sensor element 9 is a closed end, and the other end is an open end open to the outside of the gas sensor element, and air or the like serving as a reference gas is introduced from the open end. It is configured to: In addition,
Although not shown, a heater substrate provided with a heating element is laminated on the alumina substrate 95.
【0005】[0005]
【解決しようとする課題】ところで,上記従来構成のガ
スセンサ素子9において,スペーサー板94とアルミナ
基板95とが,製造工程中やガスセンサ素子使用中に剥
離する等して,不良やトラブルが発生することがあっ
た。このため,熱圧着プレス等,スペーサー板94やア
ルミナ基板95が十分接着するように熱圧着等を利用し
て強い接合を実現していたが,この方法では,基準ガス
室が変形する等,ガスセンサ素子9の各部形状に歪みが
生じることが多く,改善が求められていた。However, in the conventional gas sensor element 9 described above, the spacer plate 94 and the alumina substrate 95 may peel off during the manufacturing process or during use of the gas sensor element, causing defects and troubles. was there. For this reason, a strong bonding is realized by using a thermocompression press or the like so that the spacer plate 94 and the alumina substrate 95 are sufficiently adhered to each other. However, in this method, a gas sensor such as a deformed reference gas chamber is used. In many cases, the shape of each part of the element 9 is distorted, and improvement has been required.
【0006】本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので,耐久性に優れると共に変形を生じ難いガ
スセンサ素子の製造方法及びこれに用いるバキュームチ
ャック用治具を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its object to provide a method of manufacturing a gas sensor element which is excellent in durability and hardly deforms, and a jig for a vacuum chuck used in the method. is there.
【0007】[0007]
【課題の解決手段】請求項1に記載の発明は,電極を備
えた固体電解質板を含む複数枚のセラミック板を積層す
ることにより構成されたガスセンサ素子を製造するに当
たり,各セラミック板用生シートを準備し,各セラミッ
ク板用生シートを2枚ごとに,位置決めを施してバキュ
ームチャックと共に接着剤を利用して積層接着すること
により所望の枚数のセラミック板用生シートよりなる未
焼成積層体を作製し,その後該未焼積層体を焼成するこ
とを特徴とするガスセンサ素子の製造方法にある。According to the first aspect of the present invention, a raw sheet for each ceramic plate is manufactured when manufacturing a gas sensor element constituted by laminating a plurality of ceramic plates including a solid electrolyte plate provided with electrodes. Are prepared, and each green sheet for ceramic plate is positioned every two sheets and laminated and bonded together with a vacuum chuck using an adhesive to form an unsintered laminate composed of a desired number of green sheets for ceramic plate. A method for manufacturing a gas sensor element, comprising manufacturing and thereafter firing the unfired laminate.
【0008】本発明では,各セラミック板用生シートを
2枚ごとに位置決めしてバキュームチャックと共に接着
剤を利用して積層接着する。バキュームチャックを利用
するため積層接着時の位置ズレが防止され,2枚の生シ
ートを強く接着することができる。また,2枚ごとに位
置決めを施して接着しているので,2枚の生シートの間
で位置ズレ等が生じ難く,確実な接着を実現できる。In the present invention, the raw sheets for each ceramic plate are positioned every two sheets and are laminated and bonded together with the vacuum chuck using an adhesive. Since the vacuum chuck is used, positional deviation during lamination and bonding is prevented, and two green sheets can be strongly bonded. In addition, since positioning is performed for every two sheets and bonding is performed, misalignment or the like hardly occurs between two raw sheets, and reliable bonding can be realized.
【0009】更に,接着剤を用いているため,2枚の生
シートを強く接着することができる。このように確実に
各生シートを接着して,未焼成積層体を構成するため,
ガスセンサ素子において,各セラミック板の間で剥離や
脱落等が生じ難く耐久性を高くすることができる。Further, since the adhesive is used, the two green sheets can be strongly bonded. In order to form the unfired laminate by firmly bonding the raw sheets in this way,
In the gas sensor element, peeling or falling off between the ceramic plates hardly occurs, so that the durability can be increased.
【0010】また,各生シートの積層接着の際に接着剤
やバキュームチャックを利用するため,大きな圧力や熱
を加えずとも各生シートを確実に積層接着可能であるた
め,ガスセンサ素子に変形等が生じ難い。[0010] In addition, since an adhesive or a vacuum chuck is used for laminating and bonding each of the raw sheets, each of the raw sheets can be surely laminated and bonded without applying large pressure or heat. Is unlikely to occur.
【0011】以上,本発明によれば,耐久性に優れると
共に変形を生じ難いガスセンサ素子の製造方法を提供す
ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a gas sensor element which is excellent in durability and hardly deforms.
【0012】上記バキュームチャックとは,減圧によっ
て2枚の生シートを固定する方法であり,詳細は後述す
る。上記セラミック板は,ガスセンサ素子の構造にもよ
るが,通常は固体電解質板,または絶縁板である。具体
的には,表面に電極や該電極と導通するリード部,端子
部等を設けた固体電解質板や,固体電解質板と他の固体
電界質板との間に設けて,両者を電気的に分離する絶縁
板等が挙げられる。上記接着剤としては,アクリル系接
着剤等を使用することができる。The vacuum chuck is a method for fixing two raw sheets by decompression, and will be described later in detail. The ceramic plate is usually a solid electrolyte plate or an insulating plate, depending on the structure of the gas sensor element. Specifically, a solid electrolyte plate having an electrode, a lead portion, a terminal portion, etc., electrically connected to the electrode, or a solid electrolyte plate provided between the solid electrolyte plate and another solid electrolyte plate to electrically connect both. An insulating plate or the like to be separated can be given. An acrylic adhesive or the like can be used as the adhesive.
【0013】上記各生シートはガスセンサ素子を一個取
り可能な大きさで作製することもできるが,製造効率の
観点から,ガスセンサ素子を複数個取り可能な大きさに
各生シートを構成し,各印刷部を複数個形成し,積層し
た後,切断等によりガスセンサ素子1個分に個片化して
製造することが好ましい(詳細は実施形態例参照)。Each of the raw sheets can be manufactured in a size that can take one gas sensor element. However, from the viewpoint of manufacturing efficiency, each raw sheet is configured to have a size that can take a plurality of gas sensor elements. It is preferable to form a plurality of printing sections, stack them, and then cut them into one gas sensor element by cutting or the like (refer to the embodiment for details).
【0014】また,本発明にかかるガスセンサ素子はい
わゆる積層型であり,通常の酸素センサ素子として用い
る他,自動車エンジンの排気系に設置する空燃比センサ
素子として使用することもできる。その他,電極の数を
増やす等して,NOxセンサ素子,複合センサ素子等と
して用いることもできる。The gas sensor element according to the present invention is of a so-called laminated type, and can be used not only as an ordinary oxygen sensor element but also as an air-fuel ratio sensor element installed in an exhaust system of an automobile engine. In addition, it can be used as a NOx sensor element, a composite sensor element, or the like by increasing the number of electrodes.
【0015】次に,請求項2に記載の発明のように,上
記積層接着は0.1〜0.5MPaで加圧しつつ行なう
ことが好ましい。これにより,基準ガス室を変形し難く
することができる。圧力が0.1MPa未満である場合
は,接着された各セラミック板用生シートが剥離するお
それがある。圧力が0.5MPaより大である場合は,
接着された各セラミック板用生シートが歪むことによっ
て,基準ガス室となる箇所(後述する図3に示されるよ
うな溝部530等)が変形するおそれがある。また,積
層接着に用いた接着剤がはみ出したりするおそれもあ
る。Next, as in the second aspect of the present invention, it is preferable that the lamination is performed while applying a pressure of 0.1 to 0.5 MPa. This makes it difficult for the reference gas chamber to deform. If the pressure is less than 0.1 MPa, the bonded raw sheets for ceramic plates may peel off. If the pressure is greater than 0.5 MPa,
When the bonded raw sheet for ceramic plate is distorted, there is a possibility that a portion serving as a reference gas chamber (a groove portion 530 as shown in FIG. 3 described later) is deformed. In addition, the adhesive used for the lamination may be protruded.
【0016】次に,請求項3に記載の発明のように,上
記積層接着は5〜80℃の温度に保持しつつ行なうこと
が好ましい。これにより,室温で積層接着を行うことが
できるため,作業効率を高めることができる。また,温
度が5℃未満である場合は,低温環境下で積層接着を行
う必要があるため,作業効率が低くなるおそれがある。
温度が80℃より大である場合は,高温環境下での作業
となるため,作業効率が同様に低下するおそれがある。
なお,積層接着時の温度は,より好ましくは10〜40
℃に保持しつつ行うことが好ましい。これにより,より
高い作業効率を得ることができる。Next, as in the third aspect of the present invention, it is preferable that the lamination is performed while maintaining the temperature at 5 to 80 ° C. Thereby, the lamination bonding can be performed at room temperature, so that the working efficiency can be improved. Further, when the temperature is lower than 5 ° C., it is necessary to perform the lamination bonding in a low temperature environment, so that the working efficiency may be reduced.
If the temperature is higher than 80 ° C., the work is performed in a high-temperature environment, and thus the work efficiency may be similarly reduced.
The temperature at the time of laminating and bonding is more preferably 10 to 40.
It is preferable to carry out the reaction while maintaining the temperature. Thereby, higher working efficiency can be obtained.
【0017】次に,請求項4記載の発明のように,上記
積層接着は0.1〜5秒の時間内に行なうことが好まし
い。これにより,積層接着された各セラミック板用生シ
ート間の剥離を防止することができる。また,0.1秒
未満である場合は,各セラミック板用生シート間での剥
離が生じるおそれがある。5秒より大である場合は,積
層接着にかかる時間が長くなりすぎて,生産性が低下す
るおそれがある。Next, it is preferable that the lamination be performed within a time period of 0.1 to 5 seconds. Thereby, it is possible to prevent peeling between the laminated ceramic sheet sheets. If the time is less than 0.1 second, peeling may occur between the raw sheets for ceramic plates. If the time is longer than 5 seconds, the time required for laminating and bonding becomes too long, and the productivity may be reduced.
【0018】次に,請求項5記載の発明のように,上記
バキュームチャックは,上治具と下治具とよりなるバキ
ュームチャック用治具を用いて行い,上記バキュームチ
ャックの際は,上記上治具に一方のセラミック板用生シ
ートを配置し,上記下治具に他方のセラミック板用生シ
ートを配置し,両生シートが互いに当接するように下治
具に対し上治具を配置し,上治具または下治具の少なく
ともいずれか一方から減圧を施しバキュームチャックす
ることにより両生シートを密着させ,この状態で両生シ
ートの積層接着を行なうことが好ましい。Next, as in the fifth aspect of the present invention, the vacuum chuck is performed by using a vacuum chuck jig including an upper jig and a lower jig. A raw sheet for one ceramic plate is placed on the jig, a raw sheet for the other ceramic plate is placed on the lower jig, and an upper jig is placed on the lower jig so that the raw sheets abut each other. It is preferable to apply a reduced pressure from at least one of the upper jig and the lower jig and to perform vacuum chucking so that the amphibious sheets are brought into close contact with each other.
【0019】これにより,確実に2枚の生シートを位置
ずれなく積層接着させることができる。本例でのバキュ
ームチャックは治具に設けたバキューム穴等を用い,こ
こに対し接続された外部ポンプから減圧することで,生
シートをバキューム穴の近傍に密着させる処理を示して
いる。これにより生シートを確実に治具の所定位置に固
定し,そこから動かない状態として,生シートの積層接
着を行なうことができる。As a result, the two raw sheets can be reliably laminated and bonded without displacement. The vacuum chuck in this example uses a vacuum hole or the like provided in a jig, and a process in which the raw sheet is brought into close contact with the vacuum hole by reducing the pressure from an external pump connected thereto. As a result, the raw sheet can be securely fixed to a predetermined position of the jig and cannot be moved from the jig, so that the raw sheet can be laminated and bonded.
【0020】次に,請求項6記載の発明のように,各生
シートは積層基準穴を有することが好ましい。これによ
り,上記積層基準穴を利用して,各生シートを位置決め
して積層接着ができるため,位置ずれなく積層接着する
ことができる。Next, it is preferable that each green sheet has a lamination reference hole. Thus, since the raw sheets are positioned and laminated and bonded using the lamination reference holes, the laminated sheets can be laminated and bonded without displacement.
【0021】また,請求項7記載の発明は,電極を備え
た固体電解質板を含む複数枚のセラミック板を積層する
ことにより構成されたガスセンサ素子を製造するに当た
り,各セラミック板用生シートの積層接着において行わ
れるバキュームチャックに用いられ,上治具と下治具と
よりなるバキュームチャック用治具であって,上記上治
具はセラミック板用生シートの載置面と該載置面の外周
に設けた上記下治具の突起と対応した凹所を有し,また
上記載置面はセラミック板用生シートに予め設けた積層
基準穴を位置決めするための積層基準ピンを有し,また
上記載置面に開口し,外部ポンプが接続可能に構成され
てなると共に外部ポンプを駆動することによりバキュー
ムチャック可能に構成されたバキューム穴を有し,上記
下治具はセラミック板用生シートの載置面と該載置面の
外周に設けた上治具固定用の突起を有し,また上記載置
面はセラミック板用生シートに予め設けた積層基準穴を
利用して位置決めするための積層基準ピンを有すること
を特徴とするバキュームチャック用治具にある。According to a seventh aspect of the present invention, in manufacturing a gas sensor element constituted by laminating a plurality of ceramic plates including a solid electrolyte plate provided with electrodes, a raw sheet for each ceramic plate is laminated. A jig for a vacuum chuck, which is used for a vacuum chuck performed in bonding and includes an upper jig and a lower jig, wherein the upper jig has a mounting surface of a raw sheet for a ceramic plate and an outer periphery of the mounting surface. The lower surface has a recess corresponding to the projection of the lower jig, and the mounting surface has a lamination reference pin for positioning a lamination reference hole previously provided in the raw sheet for ceramic plate. The lower jig is open to the mounting surface, has a vacuum hole configured to be connectable to an external pump, and configured to be capable of vacuum chucking by driving the external pump. It has a mounting surface for the raw sheet for plate and a projection for fixing the upper jig provided on the outer periphery of the mounting surface. The mounting surface described above uses a lamination reference hole previously provided in the raw sheet for ceramic plate. A jig for a vacuum chuck, characterized in that the jig has a stacked reference pin for positioning.
【0022】このような構成のバキュームチャック用治
具を用いることで,積層ズレを防止することができる。By using the vacuum chuck jig having such a configuration, it is possible to prevent lamination displacement.
【0023】以上,本発明によれば,耐久性に優れると
共に変形を生じ難いガスセンサ素子の製造方法に使用で
きるバキュームチャック用治具を提供することができ
る。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vacuum chuck jig which is excellent in durability and can be used in a method of manufacturing a gas sensor element which is hardly deformed.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】実施形態例 本発明の実施形態例にかかるガスセンサ素子の製造方法
につき,図1〜図9を用いて説明する。本例のガスセン
サ素子1は,図1に示されるごとく,電極11,12を
備えた固体電解質板13を含む複数枚のセラミック板を
積層することにより構成されている。この素子1を製造
するには,図2〜図8に示すごとく,まず各セラミック
板用の生シート53〜55等を準備し,各セラミック板
用生シート53〜55を2枚ごとに,位置決めを施して
バキュームチャックと共に接着剤を利用して積層接着す
ることにより所望の枚数のセラミック板用生シート53
〜55よりなる未焼成積層体を作製する。その後,上記
未焼積層体を焼成し,ガスセンサ素子1となす。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment A method of manufacturing a gas sensor element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the gas sensor element 1 of the present embodiment is configured by laminating a plurality of ceramic plates including a solid electrolyte plate 13 having electrodes 11 and 12. To manufacture the element 1, as shown in FIGS. 2 to 8, raw sheets 53 to 55 for each ceramic plate are first prepared, and the raw sheets 53 to 55 for each ceramic plate are positioned every two sheets. And a desired number of raw sheets 53 for ceramic plates are laminated and bonded together with a vacuum chuck using an adhesive.
To produce an unfired laminated body consisting of No.-55. Thereafter, the unfired laminate is fired to form the gas sensor element 1.
【0025】詳細に説明する。本例のガスセンサ素子1
は,セラミック板として,固体電解質板13,スペーサ
板14,ヒータ基板15が使用されている。本例のガス
センサ素子1は,図1(a)及び(b)に示すごとく,
被測定ガスに接する被測定ガス側電極11と基準ガスに
接する基準ガス側電極12とを備えた固体電解質板13
と,上記基準ガス側電極11と対面し,基準ガスを導入
するよう構成された基準ガス室10を備えたスペーサー
板14と,通電により発熱する発熱体150を備えたヒ
ータ基板15とが積層されて構成される。This will be described in detail. Gas sensor element 1 of this example
Uses a solid electrolyte plate 13, a spacer plate 14, and a heater substrate 15 as ceramic plates. As shown in FIGS. 1A and 1B, the gas sensor element 1 of the present embodiment
A solid electrolyte plate 13 having a measured gas side electrode 11 in contact with the measured gas and a reference gas side electrode 12 in contact with the reference gas
And a spacer plate 14 provided with a reference gas chamber 10 facing the reference gas side electrode 11 and configured to introduce a reference gas, and a heater substrate 15 provided with a heating element 150 that generates heat when energized. It is composed.
【0026】上記基準ガス室10は,基準ガス側電極1
2が設けられた一端が閉塞端102で,他端がガスセン
サ素子1の外部に対して開口した開口端101として構
成された溝状である。The reference gas chamber 10 contains the reference gas side electrode 1.
2 is provided with one end as a closed end 102 and the other end as an open end 101 opened to the outside of the gas sensor element 1.
【0027】本例にかかるガスセンサ素子1はガスセン
サ2に内蔵されて,自動車エンジンの排気系に取付けら
れて空燃比制御に利用される。図9に示すごとく,上記
ガスセンサ2は,筒状のハウジング20と該ハウジング
20の先端側に設けられた二重の被測定ガス側カバー2
1と,基端側に設けられた大気側カバー22とを有す
る。大気側カバー22の基端側には,撥水フィルタ22
0を介して外側カバー221が設けてある。ハウジング
20の内側には,先端側絶縁碍子241に挿通されたガ
スセンサ素子1が挿通配置され,またガスセンサ素子1
の基端側で大気側カバーの内部には基端側絶縁碍子24
2が配置されている。The gas sensor element 1 according to the present embodiment is incorporated in a gas sensor 2 and attached to an exhaust system of an automobile engine to be used for air-fuel ratio control. As shown in FIG. 9, the gas sensor 2 comprises a cylindrical housing 20 and a dual gas
1 and an atmosphere-side cover 22 provided on the base end side. A water-repellent filter 22 is provided on the base end side of the atmosphere side cover 22.
An outer cover 221 is provided through the “0”. Inside the housing 20, the gas sensor element 1 inserted through the distal insulator 241 is inserted and arranged.
At the base end side of the air-side cover, a base-side insulator 24 is provided.
2 are arranged.
【0028】基端側絶縁碍子242の内部にガスセンサ
素子1の出力取出し用の端子231が配置され,この端
子231は接続金具232を介して,ガスセンサ1の外
部に引き出されるリード線233に接続されている。ま
た,大気側カバー22の最も基端側の内部には弾性絶縁
部材25が設けてあって,ここにリード線233が挿通
される。A terminal 231 for taking out the output of the gas sensor element 1 is arranged inside the base-side insulator 242, and this terminal 231 is connected to a lead wire 233 led out of the gas sensor 1 via a connection fitting 232. ing. Further, an elastic insulating member 25 is provided inside the atmosphere-side cover 22 at the most proximal end side, and the lead wire 233 is inserted therethrough.
【0029】上記ガスセンサ素子1を製造する方法につ
いて説明する。まず,各セラミック板用生シートを準備
する。各生シート535,53,54,55を押出成形
装置(図示略)で作成する。図2には,図面上から順
に,電極保護層用生シート535(アルミナ組成厚さ
0.15mm),固体電解質板用生シート53(ジルコ
ニア組成厚さ0.2mm),スペーサー板用生シート5
4(アルミナ組成厚さ1.5mm),ヒータ基板用生シ
ート55(アルミナ組成厚さ0.2mm)が記載されて
いる。そして,各生シート535〜55の四隅には,直
径5mmの位置決め穴59が設けてある。A method for manufacturing the gas sensor element 1 will be described. First, a raw sheet for each ceramic plate is prepared. Each raw sheet 535, 53, 54, 55 is prepared by an extrusion molding device (not shown). FIG. 2 shows, in order from the drawing, a raw sheet 535 for an electrode protection layer (alumina composition thickness 0.15 mm), a raw sheet 53 for a solid electrolyte plate (zirconia composition thickness 0.2 mm), and a raw sheet 5 for a spacer plate.
4 (alumina composition thickness: 1.5 mm) and a raw sheet 55 for a heater substrate (alumina composition thickness: 0.2 mm). At the four corners of each of the raw sheets 535 to 55, positioning holes 59 having a diameter of 5 mm are provided.
【0030】また,固体電解質板用生シート53,スペ
ーサー板用生シート54,ヒータ基板用生シート55の
寸法は70mm×90mmで,保護層用生シート535
の寸法は70mm×35mmである。なお,上記スペー
サー板用生シート54は,基準ガス室100用の溝部4
50を形成した後に上記寸法に調整する。The size of the raw sheet 53 for the solid electrolyte plate, the raw sheet 54 for the spacer plate, and the raw sheet 55 for the heater substrate are 70 mm × 90 mm, and the raw sheet 535 for the protective layer is used.
Is 70 mm × 35 mm. The raw sheet 54 for the spacer plate is provided with the groove 4 for the reference gas chamber 100.
After forming 50, it is adjusted to the above dimensions.
【0031】次に,上記固体電解質板用生シート53に
対し,被測定ガス側電極11及び基準ガス側電極12
用,また各端子部用,端子部と電極とを結ぶリード部用
等の印刷部530を設ける。この印刷部530は導電性
ペーストである白金ペーストを生シート53に対しスク
リーン印刷することにより形成した。また,同様に,上
記ヒータ基板用生シート55に対し,発熱体150用,
発熱体150に通電する際に利用されるリード部用,端
子部用の印刷部550を,導電性ペーストである白金ペ
ーストを生シート55に対しスクリーン印刷することに
より形成した。Next, the measured gas side electrode 11 and the reference gas side electrode 12 are applied to the raw sheet 53 for solid electrolyte plate.
And a printed portion 530 for each terminal portion, a lead portion connecting the terminal portion and the electrode, and the like. The printing unit 530 was formed by screen printing a platinum paste, which is a conductive paste, on the raw sheet 53. Similarly, for the heater sheet raw sheet 55, the heating element 150,
A printed portion 550 for the lead portion and the terminal portion used when the heating element 150 is energized was formed by screen-printing a platinum paste, which is a conductive paste, on the raw sheet 55.
【0032】上述した加工された各生シート535,5
3,54,55を積層するが,この詳細について説明す
る。図3に示すごとく,生シート55の印刷部550を
設けた側にスクリーン印刷により接着剤を全面塗布す
る。また,生シート54の溝部540を設けた面とは反
対側の背面549には接着剤を塗布していない。この状
態で両者を位置決めして積層接着一体化させる。Each of the processed raw sheets 535, 5
3, 54 and 55 are laminated, and details thereof will be described. As shown in FIG. 3, the entire surface of the raw sheet 55 on which the printing section 550 is provided is coated with an adhesive by screen printing. Further, no adhesive is applied to the back surface 549 of the raw sheet 54 opposite to the surface on which the groove 540 is provided. In this state, both are positioned and laminated and integrated.
【0033】上記積層接着一体化について説明する。使
用するバキュームチャック用治具3について説明する。
図8に示すごとく,バキュームチャック用治具3は,上
治具32と下治具31とよりなる。上記下治具31は生
シート55を載置する載置面310と該載置面310の
外周に設けた上治具32固定用の突起312を有し,ま
た上記載置面310は生シート55に予め設けた積層基
準穴59を利用して位置決めするための積層基準ピン3
13が設けてある。The above-mentioned lamination and integration will be described. The vacuum chuck jig 3 to be used will be described.
As shown in FIG. 8, the vacuum chuck jig 3 includes an upper jig 32 and a lower jig 31. The lower jig 31 has a mounting surface 310 on which the raw sheet 55 is mounted, and a projection 312 for fixing the upper jig 32 provided on the outer periphery of the mounting surface 310. The mounting surface 310 is a raw sheet. The reference pin 3 for positioning using the reference hole 59 provided in advance in the reference numeral 55
13 are provided.
【0034】図7(a)及び(b),図8に示すごと
く,上記上治具32は,生シート54の載置面320と
該載置面320の外周に設けた上記下治具31の上記突
起312と対応した凹所322を有し,また上記載置面
320は生シート54に予め設けた積層基準穴59を位
置決めするための積層基準ピン323が設けてあり,ま
た上記載置面320に抜けるよう設けられ,外部ポンプ
が接続可能に構成されてなるバキューム穴33が設けて
ある。As shown in FIGS. 7A, 7B and 8, the upper jig 32 includes a mounting surface 320 for the raw sheet 54 and the lower jig 31 provided on the outer periphery of the mounting surface 320. The above-mentioned projection 312 has a recess 322 corresponding to the above-mentioned projection 312, and the above-mentioned mounting surface 320 is provided with a lamination reference pin 323 for positioning a lamination reference hole 59 previously provided in the raw sheet 54. A vacuum hole 33 is provided so as to pass through the surface 320 and can be connected to an external pump.
【0035】上記バキューム穴33は,図8に示すごと
く,載置面320に開口部331を有し,上治具32の
厚み方向に設けた多数の吸引穴332と,該吸引穴33
2が上治具32内部で接続され,最終的に上治具32外
部に貫通するよう形成された連絡穴333とよりなる。
連絡穴333の開口部334より外部ポンプが接続され
る。なお,バキューム穴33は下治具31にも設置され
ている。As shown in FIG. 8, the vacuum hole 33 has an opening 331 in the mounting surface 320, and a number of suction holes 332 provided in the thickness direction of the upper jig 32.
2 are connected inside the upper jig 32 and finally formed with a communication hole 333 formed to penetrate outside the upper jig 32.
An external pump is connected through the opening 334 of the communication hole 333. The vacuum hole 33 is also provided on the lower jig 31.
【0036】図8に示すごとく,上記上治具32及び下
治具31の載置面320,310に,本例にかかる生シ
ート55及び生シート54を積層基準ピン323,31
3に対して位置決めして載置する。この状態で上記外部
ポンプを駆動する。次いで,下治具31の上に上治具3
2を積層し,上治具固定用の突起312を下治具用の凹
所322に嵌め込み,2枚の生シート55,54を積層
する。As shown in FIG. 8, the raw sheets 55 and 54 according to the present embodiment are stacked on the mounting surfaces 320 and 310 of the upper jig 32 and the lower jig 31, respectively.
3 and placed. In this state, the external pump is driven. Next, the upper jig 3 is placed on the lower jig 31.
2 and the projection 312 for fixing the upper jig is fitted into the recess 322 for the lower jig, and the two raw sheets 55 and 54 are stacked.
【0037】次に,荷重を2秒間,0.2MPa加え
る。この荷重を加えている間,上記外部ポンプは駆動さ
れ,バキューム穴33を通じて生シート54,55を上
治具32及び下治具31に対して吸着させる。所定の時
間が終了した後,外部ポンプを停止して,上治具32と
下治具31とを分離,積層接着され一体化した生シート
54及び55を取出す。Next, a load of 0.2 MPa is applied for 2 seconds. While the load is applied, the external pump is driven, and the raw sheets 54 and 55 are attracted to the upper jig 32 and the lower jig 31 through the vacuum holes 33. After a predetermined period of time, the external pump is stopped and the upper jig 32 and the lower jig 31 are separated, laminated and bonded, and the integrated raw sheets 54 and 55 are taken out.
【0038】次に,図4に示すごとく,一体化生シート
55−54に対し,生シート53を上記と同様に積層接
着する。なお,バキュームチャック時は,荷重を2秒間
で0.2MPa加える。最後に図5に示すごとく,生シ
ート535と補助用のダミーシート536とを,一体化
した生シート55−54−53に対し上記と同様に積層
接着する。なお,ダミーシート536は生シート535
が接着された後は除去する。Next, as shown in FIG. 4, the raw sheet 53 is laminated and bonded to the integrated raw sheets 55-54 in the same manner as described above. At the time of vacuum chuck, a load is applied at 0.2 MPa for 2 seconds. Finally, as shown in FIG. 5, the raw sheet 535 and the auxiliary dummy sheet 536 are laminated and bonded to the integrated raw sheet 55-54-53 in the same manner as described above. The dummy sheet 536 is a raw sheet 535.
After is adhered, it is removed.
【0039】一体化された生シート55−54−53−
535より,位置決め穴39が設けられた部分を切削除
去して,図6に示すごとき未焼積層体5を得る。そし
て,この未焼積層体5を切断して,図6(b)に示すご
とき,ガスセンサ素子1個分の個片501を得る。得ら
れた個片501を1470℃,2時間で焼成し,図6
(c)(あるいは図1)に示すごとき,ガスセンサ素子
1を得る。Integrated raw sheet 55-54-53-
From 535, the portion provided with the positioning holes 39 is cut and removed to obtain the unfired laminate 5 as shown in FIG. Then, the green body 5 is cut to obtain individual pieces 501 for one gas sensor element as shown in FIG. 6B. The obtained individual pieces 501 were fired at 1470 ° C. for 2 hours, and FIG.
(C) As shown in FIG. 1 (or FIG. 1), the gas sensor element 1 is obtained.
【0040】本例の作用効果について説明する。本例の
ガスセンサ素子は,各セラミック板用生シート55,5
4,53を2枚ごとに位置決めしてバキュームチャック
と共に接着剤を利用して積層接着する。バキュームチャ
ックを利用するため,積層時の位置ズレを防止すること
ができるため,2枚の生シートを強く接着することがで
きる。また,2枚ごとに位置決めを施して接着している
ので,2枚の生シートの間で位置ズレ等が生じ難く,確
実な接着を実現できる。更に,アクリル系の材質の接着
剤を用いているため,2枚の生シートを強く接着するこ
とができる。The operation and effect of this embodiment will be described. The gas sensor element of this example is made of a raw sheet 55,5 for each ceramic plate.
4, 53 are positioned every two sheets, and are laminated and bonded together with the vacuum chuck using an adhesive. Since the vacuum chuck is used, misalignment at the time of lamination can be prevented, so that two green sheets can be strongly bonded. In addition, since positioning is performed for every two sheets and bonding is performed, positional displacement or the like is unlikely to occur between the two raw sheets, and reliable bonding can be realized. Further, since an adhesive made of an acrylic material is used, the two green sheets can be strongly bonded.
【0041】このように本例では,確実に各生シート5
5,54,53が接着されているため,各セラミック板
すなわち,固体電解質板13,スペーサ板14,ヒータ
基板15の間で剥離や脱落等が生じ難くガスセンサ素子
の耐久性を高くすることができる。また,各生シートの
積層接着の際に接着剤やバキュームチャックを利用する
ため,大きな圧力や熱を加えずとも各生シートを確実に
積層接着可能であるため,ガスセンサ素子に変形等が生
じ難い。As described above, in this example, each raw sheet 5
Since 5, 54 and 53 are adhered, peeling, falling off, and the like are hardly generated between the ceramic plates, that is, the solid electrolyte plate 13, the spacer plate 14, and the heater substrate 15, and the durability of the gas sensor element can be increased. . In addition, since the adhesive and the vacuum chuck are used when laminating and bonding the raw sheets, the raw sheets can be laminated and bonded without applying large pressure or heat, so that the gas sensor element is unlikely to be deformed. .
【0042】以上,本例によれば,耐久性に優れると共
に変形を生じていないガスセンサ素子の製造方法を提供
することができる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element which is excellent in durability and free from deformation.
【図1】実施形態例における,ガスセンサ素子の断面説
明図。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a gas sensor element according to an embodiment.
【図2】実施形態例における,各生シートの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of each raw sheet in the embodiment.
【図3】実施形態例における,スペーサー板用生シー
ト,ヒータ基板用生シート55とを積層する際の説明
図。FIG. 3 is an explanatory view of laminating a raw sheet for a spacer plate and a raw sheet for a heater substrate 55 in the embodiment.
【図4】実施形態例における,固体電解質板用生シート
を積層する際の説明図。FIG. 4 is an explanatory view when stacking raw sheets for a solid electrolyte plate in the embodiment.
【図5】実施形態例における,電極保護層用生シートを
積層する際の説明図。FIG. 5 is an explanatory view when laminating a raw sheet for an electrode protection layer in the embodiment.
【図6】実施形態例における,(a)未焼積層体の説明
図,(b)ガスセンサ素子1個分の個片の説明図,
(c)焼成されたガスセンサ素子の説明図。6A is an explanatory view of an unfired laminate, FIG. 6B is an explanatory view of an individual gas sensor element, and FIG.
(C) Explanatory drawing of the fired gas sensor element.
【図7】実施形態例における,(a)下治具,(b)上
治具の平面図。FIG. 7 is a plan view of (a) a lower jig and (b) an upper jig in the embodiment.
【図8】実施形態例における,バキュームチャック治具
の説明図。FIG. 8 is an explanatory view of a vacuum chuck jig in the embodiment.
【図9】実施形態例における,ガスセンサの説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of a gas sensor in the embodiment.
【図10】従来のガスセンサ素子の説明図。FIG. 10 is an explanatory view of a conventional gas sensor element.
1...ガスセンサ素子, 10...基準ガス室, 11...被測定ガス側電極, 12...基準ガス側電極, 13...固体電解質体, 14...スペーサー板, 15...ヒータ基板, 150...発熱体, 3...バキュームチャック用治具, 31...下治具, 32...上治具, 310,320...載置面, 33...バキューム穴, 1. . . 9. gas sensor element, . . Reference gas chamber, 11. . . 11. Gas electrode to be measured, . . 12. reference gas side electrode; . . 13. solid electrolyte body; . . 14. spacer plate, . . Heater substrate, 150. . . Heating element, 3. . . Jig for vacuum chuck, 31. . . Lower jig, 32. . . Upper jig, 310, 320. . . Mounting surface, 33. . . Vacuum holes,
Claims (7)
のセラミック板を積層することにより構成されたガスセ
ンサ素子を製造するに当たり,各セラミック板用生シー
トを準備し,各セラミック板用生シートを2枚ごとに,
位置決めを施してバキュームチャックと共に接着剤を利
用して積層接着することにより所望の枚数のセラミック
板用生シートよりなる未焼成積層体を作製し,その後該
未焼積層体を焼成することを特徴とするガスセンサ素子
の製造方法。In producing a gas sensor element constituted by laminating a plurality of ceramic plates including a solid electrolyte plate provided with electrodes, a raw sheet for each ceramic plate is prepared, and a raw sheet for each ceramic plate is prepared. Every two sheets,
It is characterized in that an unsintered laminate composed of a desired number of raw sheets for a ceramic plate is produced by performing positioning and laminating and bonding using an adhesive together with a vacuum chuck, and thereafter, the unsintered laminate is fired. Of manufacturing a gas sensor element.
1〜0.5MPaで加圧しつつ行なうことを特徴とする
ガスセンサ素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the lamination adhesion is 0.1.
A method for manufacturing a gas sensor element, wherein the method is performed while applying pressure at 1 to 0.5 MPa.
は4〜80℃の温度に保持しつつ行なうことを特徴とす
るガスセンサ素子の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the lamination is performed while maintaining the temperature at 4 to 80 ° C.
上記積層接着は0.1〜5秒の時間内に行なうことを特
徴とするガスセンサ素子の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein:
The method of manufacturing a gas sensor element, wherein the lamination is performed within a time period of 0.1 to 5 seconds.
製造方法において,上記バキュームチャックは,上治具
と下治具とよりなるバキュームチャック用治具を用いて
行い,上記バキュームチャックの際は,上記上治具に一
方のセラミック板用生シートを配置し,上記下治具に他
方のセラミック板用生シートを配置し,両生シートが互
いに当接するように下治具に対し上治具を配置し,上治
具または下治具の少なくともいずれか一方から減圧を施
しバキュームチャックすることにより両生シートを密着
させ,この状態で両生シートの積層接着を行なうことを
特徴とするガスセンサ素子の製造方法。5. The method of manufacturing a gas sensor element according to claim 1, wherein the vacuum chuck is performed using a vacuum chuck jig including an upper jig and a lower jig. The raw sheet for one ceramic plate is placed on the upper jig, the raw sheet for the other ceramic plate is placed on the lower jig, and the upper jig is placed on the lower jig so that the raw sheets abut each other. A method for manufacturing a gas sensor element, comprising: disposing the amphibious sheets in close contact by applying pressure reduction from at least one of an upper jig and a lower jig and performing vacuum chucking, and laminating and adhering the amphibious sheets in this state. .
各生シートは積層基準穴を有することを特徴とするガス
センサ素子の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein:
A method for manufacturing a gas sensor element, wherein each raw sheet has a laminated reference hole.
のセラミック板を積層することにより構成されたガスセ
ンサ素子を製造するに当たり,各セラミック板用生シー
トの積層接着において行われるバキュームチャックに用
いられ,上治具と下治具とよりなるバキュームチャック
用治具であって,上記上治具はセラミック板用生シート
の載置面と該載置面の外周に設けた上記下治具の突起と
対応した凹所を有し,また上記載置面はセラミック板用
生シートに予め設けた積層基準穴を位置決めするための
積層基準ピンを有し,また上記載置面に開口し,外部ポ
ンプが接続可能に構成されてなると共に外部ポンプを駆
動することによりバキュームチャック可能に構成された
バキューム穴を有し,上記下治具はセラミック板用生シ
ートの載置面と該載置面の外周に設けた上治具固定用の
突起を有し,また上記載置面はセラミック板用生シート
に予め設けた積層基準穴を利用して位置決めするための
積層基準ピンを有することを特徴とするバキュームチャ
ック用治具。7. A method for manufacturing a gas sensor element comprising a plurality of ceramic plates including a solid electrolyte plate provided with electrodes, which is used for a vacuum chuck performed in laminating and bonding the raw sheets for each ceramic plate. A jig for a vacuum chuck comprising an upper jig and a lower jig, wherein the upper jig is a surface for mounting a raw sheet for a ceramic plate and the lower jig provided on an outer periphery of the mounting surface. The mounting surface has a recess corresponding to the protrusion, and the mounting surface has a stacking reference pin for positioning a stacking reference hole provided in advance in the raw sheet for a ceramic plate. The pump is configured to be connectable and has a vacuum hole configured to be capable of vacuum chucking by driving an external pump. The lower jig has a mounting surface for a raw sheet for a ceramic plate and the mounting surface. It shall have a projection for fixing the upper jig provided on the outer periphery of the mounting surface, and the mounting surface shall have a lamination reference pin for positioning using a lamination reference hole previously provided in the raw sheet for ceramic plate. A jig for a vacuum chuck, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001148318A JP2002340848A (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Manufacturing method for gas sensor element and tool for vacuum chuck for use in it |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007085946A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Denso Corp | Manufacturing method for gas sensor element |
JP2009175099A (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Ngk Insulators Ltd | Method for forming laminated body, sensor element and method for manufacturing sensor element |
-
2001
- 2001-05-17 JP JP2001148318A patent/JP2002340848A/en not_active Withdrawn
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US8226784B2 (en) | 2008-01-28 | 2012-07-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of forming laminated body and method of manufacturing sensor element |
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