JP2004257970A - センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他部材が組みつけられた状態の検出素子に対して、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材を容易に組みつけることができるセンサの製造方法を提供する。
【解決手段】空燃比センサ２の製造方法では、組み付け工程の第３段階において、絶縁コンタクト部材８２に対して先端側方向に向かう移動用外力を印加して、絶縁コンタクト部材８２をリードフレーム１０の波状部分１６の周囲まで移動させることで、検出素子４およびリードフレーム１０の波状部分１６を絶縁コンタクト部材８２の挿通孔の内部に配置している。このような方法を採ることで、検出素子４を持ち上げる必要がなくなることから、他の部材（セラミックスリーブ６、粉末充填層１０８、主体金具１０２など）が一体に組み付けられた検出素子４についても、コンタクト挿通孔８４の内部に配置させることが可能となる。
【選択図】 図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線方向に延びる板状形状をなすと共に電極端子部を有する検出素子と、検出素子の周囲を取り囲む状態で検出素子を支持する素子保持部材と、検出素子の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材と、電極端子部と電気的に接続されるリードフレームと、を備えるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸線方向に延びる板状形状をなすと共に、測定対象物に向けられる先端側に検出部が形成された検出素子（センサ素子）が組み付けられたセンサが知られている。このようなセンサとしては、λセンサ、全領域空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサなどのガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどが挙げられる。
【０００３】
板型形状の検出素子は、一般に、軸線方向（長手方向）の先端側に検出部を備え、後端側に電極端子部を備えて構成されている。このような板型検出素子を備えるセンサは、導電性材料からなるリードフレームを電極端子部に直接又は他部材を介して間接的に接触させて、リードフレームを介して信号をセンサの外部との間で入出力することができる。そして、リードフレームに弾性変形（圧縮変形）可能な接触部を設けて、検出素子の電極端子部にリードフレームの接触部を接触させた状態で、検出素子を絶縁コンタクト部材の挿通孔の内部で把持する構成のセンサが知られている。
【０００４】
このようなセンサの従来の製造方法としては、次のような方法がある。まず、接触部が電極端子部に接触するようにリードフレームを検出素子に対して配置し、そのリードフレームの検出素子に接触していない部分を絶縁コンタクト部材の挿通孔に挿通する。そして、接触部の端部を挿通孔の内面の開口端部分で挟持し、検出素子の端部を接触部の端部で挟持するように、リードフレームを移動させる。このあと、絶縁コンタクト部材を固定した状態で、挿通孔の開口部のうち検出素子とは反対側の開口部から突出するリードフレームを把持して、さらにリードフレームを移動させることで、リードフレームの接触部で挟持された検出素子をリードフレームと共に挿通孔の内部に引き込む方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６８８２３号公報（図５、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のセンサ製造方法では、他の部材が一体に組みつけられた状態の検出素子については、リードフレームと共に絶縁コンタクト部材の挿通孔の内部に引き入れることができない場合がある。
【０００７】
つまり、他部材が一体に組み付けられた状態の検出素子は、全体の重量が重くなるため、リードフレームの接触部による挟持では完全には持ち上げることが出来ずに脱落する可能性が高くなり、また、検出素子を挿通孔の内部に効率良く引き込むことができない可能性が高くなる。
【０００８】
また、検出素子に対して他部材よりも先にリードフレームを組みつける場合には、その後の製造工程において高温熱処理を伴う作業を実行してセンサを完成させる必要があると、以下のことが懸念される。つまり、高温熱処理を経ることで、リードフレームの表面に酸化膜が形成され、リードフレームと他の導電部材（リード線など）との電気的接続状態が不良となる虞が生じる。例えば、検出素子と他部材（素子保持部材など）との間の気密性を高めるためにガラスシールする作業は、高温熱処理を伴う作業であるため、リードフレームが組みつけられた検出素子に対して素子保持部材を組みつけるにあたり、ガラスシール処理を施すことができない。
【０００９】
なお、高温熱処理の後に、リードフレームから酸化膜を除去する作業を行うことで、リードフレームの導電性部材としての機能を回復させることはできるが、作業工数が増えることになり、センサの製造効率が低下することになる。
このため、高温熱処理を伴う他部材の組みつけ作業は、リードフレームの組み付け作業よりも先に実行することが望ましく、そのためには、他部材が組み付けられた検出素子に対して、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材の組み付け作業を行う必要がある。
【００１０】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、他部材が組みつけられた状態の検出素子に対して、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材を容易に組みつけることができるセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象物に向けられる先端側に検出部が形成され、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面および第２板面に電極端子部が形成される検出素子と、自身の後端から電極端子部が形成された後端側を突出させた状態で検出素子の径方向周囲を取り囲むと共に、検出素子を保持する素子保持部材と、軸線方向に貫通する挿通孔を有し、該挿通孔の内壁面が検出素子のうち電極端子部が形成された後端側周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材と、検出素子と絶縁コンタクト部材との間に挟持されて検出素子と絶縁コンタクト部材との間隔方向に弾性変形する接触部を有し、該接触部において電極端子部と電気的に接続されるリードフレームと、を備えるセンサの製造方法であって、検出素子の後端側を素子保持部材の後端から突出させた状態で、検出素子と素子保持部材とを一体に組みつける第１工程と、素子保持部材が一体に組みつけられた検出素子に対して、電極端子部と接触部とが電気的に接続するように、第１板面および第２板面にリードフレームを配置して位置決めを行う第２工程と、リードフレームのうち接触部よりも後端側を取り囲むように配置させた絶縁コンタクト部材に、リードフレームのうち接触部よりも後端側を把持させた状態で、先端側方向に向かう移動用外力を印加して、検出素子と絶縁コンタクト部材との間で接触部を弾性変形させつつ、絶縁コンタクト部材を接触部の周囲まで移動させ、接触部を介して絶縁コンタクト部材の挿通孔内に検出素子を保持させる第３工程と、を有することを特徴とするセンサの製造方法である。
【００１２】
このセンサの製造方法では、リードフレームのうち接触部よりも後端側を取り囲むように配置させた絶縁コンタクト部材に対して先端側方向に向かう移動用外力を印加して、絶縁コンタクト部材をリードフレームの接触部の周囲まで移動させることで、検出素子およびリードフレームの接触部を絶縁コンタクト部材の挿通孔の内部に配置している。これにより、従来のように絶縁コンタクト部材の挿通孔に引き込むために、検出素子をリードフレームの接触部で把持する必要が無くなることから、検出素子の重量に拘わらず、絶縁コンタクト部材の挿通孔の内部に検出素子を配置することができる。
【００１３】
また、第３工程においては、リードフレームを把持させて、移動用外力の印加による絶縁コンタクト部材の移動を行うことで、挿通孔の内壁面との摩擦力によりリードフレームが軸方向に移動するのを防止している。これにより、第２工程にて設定（位置決め）されたリードフレームと検出素子との相対位置を、絶縁コンタクト部材の移動時にも一定に維持することができ、接触部と電極端子部との電気的接続を良好に維持することができる。
【００１４】
よって、本発明方法によれば、他部材（素子保持部材）が組みつけられた状態の検出素子に対して、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材を容易に組みつけることができ、センサの製造効率の向上を図ることができる。
なお、第３工程において、リードフレームの接触部よりも後端側を把持させるにあたっては、リードフレームの接触部よりも後端側部分を直接把持しても良いし、リードフレームの後端側部分と接続される他部材（例えば、後述する経路部材）を把持することで、間接的にリードフレームの接触部よりも後端側部分を把持させてもよい。
【００１５】
また、本発明方法では、リードフレームを検出素子の第１板面および第２板面に配置する第２工程よりも前に、素子保持部材を検出素子に組みつける第１工程を実行することから、素子保持部材と検出素子との組みつけにあたり、高温熱処理を伴う組み付け作業を行うことができる。
【００１６】
ところで、第３工程において、リードフレームの移動を制限するためにリードフレームを把持するに際し、接触部が絶縁コンタクト部材の端縁に当接したときに、リードフレームの後端縁が絶縁コンタクト部材の挿通孔よりも後端側に出ていない場合には、挿通孔の内部でリードフレームを把持するための特殊な形状の把持用治具を用いる必要がある。
【００１７】
そこで、上述のセンサ製造方法においては、請求項２に記載のように、リードフレームとして、接触部の後端から後端縁までの軸線方向における長さ寸法が、絶縁コンタクト部材の軸線方向における長さ寸法よりも長く形成されたリードフレームを用いるとよい。
【００１８】
このリードフレームを用いることで、第３工程において、リードフレームのうち接触部よりも後端側を取り囲むように絶縁コンタクト部材を配置した際に、リードフレームの後端縁を含む少なくとも一部が絶縁コンタクト部材よりも後端側に突出した状態で配置されることになる。これにより、特殊な形状の治具を用いることなく、リードフレームのうち接触部よりも後端側を、容易に把持させることができる。
【００１９】
よって、この発明方法によれば、絶縁コンタクト部材を移動する際に、特殊な形状の把持用治具を用いることなく、リードフレームが移動するのを制限でき、検出素子、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材の組み付け作業を容易に行うことが可能となる。
【００２０】
次に、上述のセンサ製造方法においては、請求項３に記載のように、素子保持部材が、自身の後端側領域の一部に、リードフレームをそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するためのリードフレーム配置領域の境界を形成するリードフレーム境界部を備えて構成されるとよい。そして、第２工程において、リードフレームの先端部をリードフレーム配置領域に配置して、リードフレームの位置決めを行うのである。
【００２１】
このように、リードフレーム境界部により、リードフレーム配置領域に配置されるリードフレームの先端部の位置決めを行うことで、第３工程において絶縁コンタクト部材を移動させる際に、リードフレームが不適切な位置に移動することをより確実に防止することができる。
【００２２】
また、リードフレーム境界部およびリードフレーム配置領域を設ける場合には、検出素子における電極端子部の形成位置に応じて、リードフレームの接触部と電極端子部とが電気的に接続されるように、リードフレーム配置領域の形成位置を設定すると良い。これにより、第２工程において、リードフレームの先端部をリードフレーム配置領域に配置しつつ、リードフレームを第１板面および第２板面に配置することで、リードフレームと電極端子部とを容易に接続することができる。さらに、電極端子部の個数に応じて、電極端子部と同一個数のリードフレーム配置領域を形成することで、リードフレームの配置忘れなどの作業ミスを防ぐことができる。
【００２３】
よって、本発明方法によれば、検出素子、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材の組み付け作業時に、リードフレームの配置位置が不適切な位置になるのを防止でき、リードフレームと検出素子の電極端子部との電気的接続状態を良好に維持することができる。
【００２４】
なお、素子保持部材が絶縁性材料で構成されている場合には、リードフレーム境界部およびリードフレーム配置領域は、素子保持部材と一体に形成することができる。
次に、上述のセンサ製造方法においては、請求項４に記載のように、絶縁コンタクト部材が、自身の外側面に移動用外力を受けるための外力受け部を備えて構成されると良い。そして、第３工程において、外力受け部に移動用外力を印加して、絶縁コンタクト部材を移動させるのである。
【００２５】
このように外力受け部を備える絶縁コンタクト部材に対しては、移動用外力を容易に印加することができ、第３工程において、検出素子、リードフレームおよび絶縁コンタクト部材を組みつける作業を容易に実行することができる。
外力受け部は、例えば、絶縁コンタクト部材の外側面から外向きに突出するフランジ形状に形成することができ、あるいは、絶縁コンタクト部材の外側面から内向きに凹んだ凹形状に形成することができる。また、外力受け部は、絶縁コンタクト部材の外側面のうち、周方向全域に形成しても良く、あるいは、周方向の一部に形成しても良い。
【００２６】
よって、この発明方法によれば、絶縁コンタクト部材に対して、容易に移動用外力を印加することができ、リードフレーム、検出素子および絶縁コンタクト部材の組み付け作業の煩雑さを軽減することができる。
ところで、リードフレームは、導電性材料で構成されており、センサの外部との間で信号入出力を行うために、電流経路を形成する導電性の経路部材（リード線など）に接続される。そして、検出素子に組みつけられたリードフレームの個数が複数である場合には、１つのリードフレームあたりの作業可能空間が小さくなるため、リードフレームと経路部材との接続作業（加締め作業や溶接（例えば、レーザー溶接など））は、検出素子との組み付け前の単体状態のリードフレームに比べて、作業が煩雑となる。
【００２７】
そこで、上述のセンサ製造方法においては、請求項５に記載のように、第２工程において、前記リードフレームとして、外部に接続される経路部材が直接または他部材を介して間接に接続されたリードフレームを、検出素子の第１板面および第２板面に配置するとよい。
【００２８】
つまり、リードフレームと経路部材（リード線など）との接続作業の実行時期を、検出素子とリードフレームとの組み付け作業を行う前に設定することで、作業領域の制限を受けることなく、リードフレームと経路部材（リード線など）との接続作業を容易に実行することができる。そして、経路部材とリードフレームとの接続方法としては、加締め接続や溶接（例えば、レーザー溶接など）等があり、この接続作業は、第２工程を行うまでに実行すれば良く、例えば、第１工程と第２工程との間に、経路部材接続工程として実行することができる。
【００２９】
よって、この発明方法によれば、リードフレームと経路部材（リード線など）との接続作業の煩雑さを解消することができ、センサ製造作業における作業効率の向上を図ることができる。
なお、リードフレームと経路部材（リード線など）との接続強度が充分に高い場合には、第３工程において、リードフレームを把持する代わりに経路部材を把持することで、リードフレームの移動を制限することが可能となる。また、経路部材は、例えば、センサの外部に備えられるコネクタなどと電気的に接続されており、コネクタなどを介して外部機器との間で電流経路を形成する。また、本発明方法において、リードフレームの接触部が検出素子の電極端子部に接する形態には、直接接し合う形態の他に、導電性部材を介して間接的に接し合う形態が含まれる。
【００３０】
そして、リードフレームと経路部材（リード線など）との接続については、例えば、接続用部材を用いて間接的に接続することもできるが、接続用部材を用いる場合には、センサを構成する部品点数が増大することになり、コスト増大が問題となる。
【００３１】
そこで、第２工程において経路部材が接続されたリードフレームを用いるセンサ製造方法においては、請求項６に記載のように、リードフレームとして、経路部材を接続するための接続部が一体に備えられているリードフレームを用いると良い。
【００３２】
つまり、接続部を有するリードフレームを用いて、経路部材をリードフレームの接続部に接続することで、接続用部材を用いることなく、リードフレームと経路部材とを接続することができる。接続部は、例えば、加締め接続用の加締め接続部や溶接用の溶接接続部などとして形成することができる。
【００３３】
よって、このセンサ製造方法によれば、接続用部材を別途用いる必要が無くなることから、センサの部品点数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
また、第２工程において経路部材が接続されたリードフレームを用いるセンサ製造方法においては、請求項７に記載のように、センサが、複数の経路部材をそれぞれ絶縁した状態で挿通するための経路部材挿通孔を有するセパレータを備え、該セパレータが、自身の先端側に絶縁コンタクト部材の少なくとも一部を収容するコンタクト収容部を備えて構成されているとよい。そして、第３工程後において、絶縁コンタクト部材の後端側に配置されると共に、経路部材が経路部材挿通孔に挿通された状態のセパレータを、先端側方向に移動させ、絶縁コンタクト部材の少なくとも一部をセパレータのコンタクト収容部の内部に収容させるとよい。
【００３４】
つまり、絶縁コンタクト部材の少なくとも一部を、セパレータのコンタクト収容部の内部に収容させることで、絶縁コンタクト部材およびセパレータが占有する領域の軸線方向長さを短縮することが出来る。これにより、軸線方向寸法が短縮されたセンサを製造でき、センサの小型化を図ることができる。
【００３５】
さらに、絶縁コンタクト部材の少なくとも一部をセパレータのコンタクト収容部の内周面にて取り囲むことができ、センサの振動に伴う絶縁コンタクト部材の径方向への揺動をセパレータによって抑制可能なセンサを製造することができる。その結果、絶縁コンタクト部材の激しい揺動に起因する検出素子の折損などを有効に防止可能なセンサを得ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のセンサの製造方法を適用した実施例を図面と共に説明する。なお、本実施例では、ガスセンサの一種であって、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガスを検出する検出素子（ガスセンサ素子）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される全領域空燃比センサ２（以下、空燃比センサ２ともいう）について説明する。
【００３７】
図１は、本発明方法を適用した実施例の空燃比センサ２の全体構成を示す断面図である。
空燃比センサ２は、排気管に固定するためのネジ部１０３が外表面に形成された筒状の主体金具１０２と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状をなす検出素子４と、検出素子４の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ６と、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔８４の内壁面が検出素子４の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材８２と、検出素子４と絶縁コンタクト部材８２との間に配置される５個のリードフレーム１０と、を備えている。
【００３８】
検出素子４は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側（図中下方）に検出部８が形成され、後端側（図中上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成されている。リードフレーム１０は、検出素子４と絶縁コンタクト部材８２との間に配置されることで、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。
【００３９】
なお、主体金具１０２の筒内部には、検出素子４の径方向周囲を取り囲む状態で、筒状のセラミックホルダ１０６、粉末充填層１０８、補助スリーブ１１０および上述のセラミックスリーブ６が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ６と主体金具１０２の後端部１０４との間には、加締リング１１２が配置されており、セラミックホルダ１０６と主体金具１０２の筒内部との間には、気密性を維持するためのパッキン１０９が配置されている。なお、主体金具１０２の後端部１０４は、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ６を先端側に押し付けるように、加締められている。
【００４０】
ここで、検出素子４の概略構造を表す斜視図を、図２に示す。
検出素子４は、軸線方向（図２における左右方向）に延びる板状形状に形成された素子部２０と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータ２２とが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ２として用いられる検出素子４は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成は以下のようである。
【００４１】
まず、素子部２０は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これらの両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成される。この固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。また、測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出するように配置されている。なお、測定ガス室は、素子部２０の先端側に位置するように形成されており、この測定ガス室が形成される部分が検出部８に相当する。
【００４２】
ついで、ヒータ２２は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。
そして、素子部２０とヒータ２２とは、セラミック層（例えば、ジルコニア系セラミックやアルミナ系セラミック）を介して互いに接合される。
【００４３】
このような検出素子４では、図２に示すように、第１板面２１の後端側（図２における右側）に３個の電極端子部３０，３１，３２が形成され、第２板面２３の後端側に２個の電極端子部３４，３６が形成されている。電極端子部３０，３１，３２は、素子部２０に形成されるものであり、１つの電極端子部は、測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極と共用する形で電気的に接続される。また、電極端子部３０，３１，３２のうち残りの２つの電極端子部は、酸素濃淡電池素子の他方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の他方の多孔質電極と各々電気的に接続されている。また、電極端子部３４，３６は、ヒータ２２に形成されるものであり、ヒータの厚さ方向に横切るビア（図示せず）を介して発熱抵抗体パターンの両端に各々接続されている。
【００４４】
このように構成された検出素子４は、図１に示すように、先端側（図１における下方）の検出部８が排気管に固定される主体金具１０２の先端より突出すると共に、後端側の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が主体金具１０２の後端より突出した状態で、主体金具１０２の内部に固定される。
【００４５】
一方、図１に示すように、主体金具１０２の先端側（図１における下方）外周には、検出素子４の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ４２，４３が、溶接等によって取り付けられている。
そして、主体金具１０２の後端側外周には、外筒４４が固定されている。また、外筒４４の後端側（図１における上方）の開口部には、検出素子４の各電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とそれぞれ電気的に接続される５本のリード線４６が挿通されるリード線挿通孔６１が形成されたセラミックセパレータ４８とグロメット５０とが配置されている。
【００４６】
また、主体金具１０２の後端部１０４より突出された検出素子４の後端側（図１における上方）には、絶縁コンタクト部材８２が配置される。尚、この絶縁コンタクト部材８２は、検出素子４の後端側の表面に形成される電極端子部３０，３１，３２，３４，３６の周囲に配置されている。
【００４７】
ここで、絶縁コンタクト部材８２について説明する。図３に、絶縁コンタクト部材８２の構造を表す一部断面斜視図を示すと共に、図４に、図１における先端側（下側）から見たときの絶縁コンタクト部材８２の外観図を示す。なお、図３に示す断面は、図４に示す絶縁コンタクト部材８２におけるＡ−Ａ視断面である。
【００４８】
図３および図４に示すように、絶縁コンタクト部材８２は、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔８４を有する筒状形状に形成されている。そして、コンタクト挿通孔８４のうち検出素子４の第１板面２１（図示省略）に対向する内壁面には、内向きに突出する第１リブ部８７が２カ所に形成されており、第１リブ部８７は、３個のリードフレーム１０をそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するための３つの挿通孔内リードフレーム配置領域の境界を形成する挿通孔内リードフレーム境界部として備えられている。また、コンタクト挿通孔８４のうち検出素子４の第２板面２３（図示省略）に対向する内壁面には、内向きに突出する第２リブ部８９が１カ所に形成されており、第２リブ部８９は、２個のリードフレーム１０をそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するための２つの挿通孔内リードフレーム配置領域の境界を形成する挿通孔内リードフレーム境界部として備えられている。
【００４９】
第１リブ部８７および第２リブ部８９は、隣接する挿通孔内リードフレーム配置領域にそれぞれ配置されるリードフレーム１０どうしが接触するのを阻止する機能を有しており、隣接して配置されるリードフレーム１０どうしが電気的に導通するのを阻止することにより、電流経路が不良となるのを防止できる。
【００５０】
また、コンタクト挿通孔８４は、先端側の開口部付近に先端側テーパ面８６が形成されており、先端側テーパ面８６は、先端側になるほど径方向寸法が大きくなる形状に形成されている。さらに、コンタクト挿通孔８４は、後端側の開口部付近に後端側テーパ面８８が形成されており、後端側テーパ面８８は、後端側になるほど径方向寸法が大きくなる形状に形成されている。このように、先端側テーパ面８６および後端側テーパ面８８を備えることで、絶縁コンタクト部材８２は、リードフレーム１０を挿通する際に、コンタクト挿通孔８４の開口端縁部分が破損するのを抑制することができる。
【００５１】
また、絶縁コンタクト部材８２の先端側の外側面には、外向きに突出して形成されるコンタクト鍔部９０が形成されており、このコンタクト鍔部９０は、後述する移動用外力を受けるための外力受け部として備えられている。
次に、セラミックスリーブ６について説明する。図５に、セラミックスリーブ６の外観を表した斜視図を示す、
セラミックスリーブ６は、絶縁性材料で構成されており、図１および図５に示すように、軸線方向に延びる筒状の本体部５８と、本体部５８の後端側（図における上方）に位置する突出部５２と、本体部５８と突出部５２との間に配置される最も外径が大きい径大部５１と、を備えて形成されると共に、検出素子４を挿通するための素子挿通孔５４が、中心軸部分の先端側から後端側にかけて貫通して形成されている。
【００５２】
また、セラミックスリーブ６の後端面（図における上端面）、すなわち、突出部５２の後端面には、軸線方向（図１および図５における上下方向）に高低差を有する凹凸形状に形成された後端面段差部５５が形成されている。後端面段差部５５は、３個の後端側凸状部５６と、後端側凸状部５６よりも先端側方向に窪んだ形状の５個の後端側凹状部５７とから形成されている。
【００５３】
後端側凸状部５６は、後端側凹状部５７に配置されるリードフレーム１０の移動範囲を制限すると共に、後端側凹状部５７に配置される複数のリードフレーム１０どうしが接触するのを阻止するリードフレーム境界部（仕切り部）として機能している。つまり、後端側凸状部５６を有するセラミックスリーブ６は、センサの組立作業時にリードフレーム１０が不適切な位置に移動するのを防止すると共に、隣接して配置されるリードフレーム１０どうしが電気的に導通するのを阻止することにより、電流経路が不良となるのを防止することができる。
【００５４】
次に、リードフレーム１０について説明する。リードフレーム１０の外観を表す斜視図を図８に示す。
リードフレーム１０は、図８に示すように、長尺状の板状部材からなるフレーム本体１２と、フレーム本体１２の先端側（図における下側）が後端側（図における上側）に向けて折り曲げられて形成された折曲部１４と、フレーム本体１２の軸線方向中央部よりも先端側に形成された波状部分１６と、を備える。また、リードフレーム１０は、例えば、高温に繰り返し晒されても、弾性（バネ弾性）を維持可能な周知のインコネルやステンレス鋼等にて形成されている。
【００５５】
波状部分１６は、波形形状に形成されており、検出素子４と絶縁コンタクト部材８２（詳細には、コンタクト挿通孔８４の内壁面）との間で挟持されることで、波状形状の振幅方向に圧縮変形するように構成されている。
また、リードフレーム１０は、フレーム本体１２の後端部（図における上端部）に、フレーム本体１２よりも幅広に形成されたリード線接続部１７を一体に備えている。このリード線接続部１７は、曲げ加工により筒状形状に形成された後、リード線４６（図示省略）の芯線が内部に挿通された状態で内向きに加締められることで、リード線４６と電気的に接続される。
【００５６】
さらに、リードフレーム１０は、波状部分１６の後端部分からリード線接続部１７間でのリード部寸法Ｈ２が、絶縁コンタクト部材８２の軸方向寸法Ｈ１（図３参照）よりも長い寸法に設定されている。
次に、セラミックセパレータ４８について説明する。図６に、セラミックセパレータ４８の斜視図および一部断面斜視図を示す。なお、図６では、セラミックセパレータ４８の外観を表す斜視図を左側に示し、その斜視図に示すセラミックセパレータ４８におけるＢ−Ｂ視断面を表した一部断面斜視図を右側に示す。
【００５７】
セラミックセパレータ４８は、筒状形状のセパレータ本体部４９と、セパレータ本体部４９の外周側面から外向きに延設されるセパレータフランジ部６２と、を備えて構成されている。セパレータ本体部４９は、後端面（図における上端面）から先端側に向けて貫通するリード線挿通孔６１を５箇所に備えている。セパレータフランジ部６２は、セパレータ本体部４９の外周側面のうち、軸線方向の中央位置よりも後端側において全周にわたり形成されると共に、自身の先端面が、先端側にむかうほど径方向寸法が縮小される形状のテーパ面として形成されている。
【００５８】
このセラミックセパレータ４８は、複数のリード線４６をそれぞれ異なるリード線挿通孔６１に挿通することで、リード線４６をそれぞれ絶縁した状態で配置するために備えられている。
次に、空燃比センサ２の製造方法について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０および図１１は、中間組立部品１０５の組み立て工程から、リードフレーム１０や絶縁コンタクト部材８２などの他の部材を組み付けて空燃比センサ２を完成させるまでの組み付け工程における各段階の状態を示す説明図である。なお、図１０には、空燃比センサ２を製造する際の組み付け工程のうち、第１段階から第４段階までの状態を表し、図１１には、第５段階から第８段階までの状態を表す。
【００５９】
まず、第１段階では、前述した検出素子４を含んで構成される中間組立部品１０５の組み立て作業と、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業を行う。
中間組立部品１０５は、以下の方法によって組み立てることが出来る。まず、検出素子４の径方向周囲の所定位置に、セラミックホルダ１０６、粉末充填層１０８となる滑石リング、補助スリーブ１１０、セラミックスリーブ６をこの順に配置させた素子ユニットを形成する。なお、セラミックホルダ１０６等を検出素子４の所定位置に配置させるにあたっては、検出素子４の先端側の検出部８の周囲を覆うようにして形成される電極保護層（図示せず）を剥離させないように、検出素子４の後端側から挿入するようにしている。
【００６０】
ついで、上記のようにして得られた素子ユニットに対して、内部にパッキン１０９が配置された主体金具１０２を組み付け、滑石リングが圧縮充填されるようにセラミックスリーブ６に対して主体金具１０２の先端側に向かって所定の圧力を加える。その後、加締リング１１２を主体金具１０２の筒内部に配置させ、主体金具１０２の後端部１０４を加締め加工する。これにより、滑石リングが粉末充填層１０８となり、この粉末充填層１０８によって検出素子４の径方向周囲の気密性が確保されると共に、検出素子４が主体金具１０２に保持されることになる。なお、検出素子４は、自身の先端側と後端側が主体金具１０２の筒内部から突出した状態で、主体金具１０２に保持される構成となっている。そして、検出素子４を保持した状態の主体金具１０２の先端側にプロテクタ４２，４３を適宜組み付けることによって、中間組立部品１０５を得ることが出来る。図７に、検出素子４の後端側を主体金具１０２の後端部１０４およびセラミックスリーブ６の後端部から突出させた状態にある中間組立部品１０５を斜視図にて示す。
【００６１】
リードフレーム１０とリード線４６との接続作業は、まず、リードフレーム１０を絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４に挿通しておき、また、リード線４６をセラミックセパレータ４８（詳細には、リード線挿通孔６１）とグロメット５０に挿通した状態とする。その後、リード線４６をリードフレーム１０のリード線接続部１７に加締め固定することで、リード線４６が加締め接続された状態のリードフレーム１０を作製することができる。
【００６２】
このあと、外筒４４において内向きに突出する形態で形成された外筒側支持部６４と、セラミックセパレータ４８のセパレータフランジ部６２とが当接するように、外筒４４に対してセラミックセパレータ４８を配置する。
次の第２段階では、中間組立部品１０５（詳細には、検出素子４）に対して、電極端子部３０，３１，３２，３４，３６と波状部分１６とが接触するように、検出素子４の第１板面２１および第２板面２３にリードフレーム１０を配置する作業を行う。このとき、リードフレーム１０は、波状部分１６の先端側に位置する折曲部１４がセラミックスリーブ６の後端側凹状部５７に配置されることで位置決めされる。
【００６３】
続く第３段階では、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側を取り囲むように配置される絶縁コンタクト部材８２のコンタクト鍔部９０に対して、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側部分を把持した状態で、先端側方向に向かう移動用外力を印加する。この移動用外力の印加により、検出素子４と絶縁コンタクト部材８２との間で波状部分１６を弾性変形させつつ、絶縁コンタクト部材８２を波状部分１６の周囲まで移動させる作業を行う。この結果、リードフレーム１０の波状部分１６（接触部）を介して検出素子４が絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４の内部に固定されると共に、リードフレーム１０と検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とが電気的に接続される。
【００６４】
なお、図１０では、リード線接続部１７が外筒４４の内部に配置された状態が図示されているが、リード線４６に対するセラミックセパレータ４８およびグロメット５０の位置を移動させると共に、外筒４４をリードフレーム１０から遠ざけることで、リードフレーム１０の一部を把持することが容易となる。
【００６５】
また、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側部分を把持することに代えて、リード線４６を把持することにより、リードフレーム１０が移動するのを制限してもよい。これにより、リードフレーム１０が外筒４４の内部に配置される場合であっても、移動用外力の印加による絶縁コンタクト部材８２の移動に伴って、リードフレーム１０が移動するのを防ぐことができる。
【００６６】
次に、第４段階では、外筒４４を主体金具１０２に対して組み付ける作業を行う。このとき、セラミックセパレータ４８およびグロメット５０は、外筒４４の外部に配置される。
続く第５段階では、外筒４４の外筒側支持部６４と、セラミックセパレータ４８のセパレータフランジ部６２とが当接するように、セラミックセパレータ４８を外筒４４の内部に配置する作業を行う。また、次の第６段階では、グロメット５０を外筒４４の内部に配置する作業を行う。
【００６７】
第７段階では、外筒４４の先端部４５を径方向内側に向けて加締めて、外筒４４と主体金具１０２とを加締めにより一体に固定する作業を行い、続く第８段階では、外筒４４のうちグロメット５０の径方向周囲に位置する後端部６６を径方向内側に向けて加締めて、グロメット５０を加締めにより外筒４４に固定した後、外筒４４の先端部４５と主体金具１０２との加締め部分（先端部４５）に全周にわたりレーザ溶接する作業を行う。
【００６８】
このような製造方法を実施することにより、空燃比センサ２の組み付け工程が終了する。
なお、本実施例においては、セラミックスリーブ６、補助スリーブ１１０、粉末充填層１０８、セラミックホルダ１０６および主体金具１０２が特許請求の範囲に記載の素子保持部材に相当し、リードフレーム１０の波状部分１６が接触部に相当し、セラミックスリーブ６の後端側凸状部５６がリードフレーム境界部に相当し、セラミックスリーブ６の後端側凹状部５７がリードフレーム配置領域に相当する。また、セラミックセパレータ４８が特許請求の範囲に記載のセパレータに相当し、セラミックセパレータ４８のリード線挿通孔６１が経路部材挿通孔に相当し、セラミックセパレータ４８のセパレータフランジ部６２が外力受け部に相当し、リード線４６が経路部材に相当し、リード線接続部１７がリードフレームの接続部に相当している。
【００６９】
さらに、上述した空燃比センサ２の組み付け工程のうち第１段階が特許請求の範囲に記載の第１工程に相当し、空燃比センサ２の組み付け工程のうち第２段階が特許請求の範囲に記載の第２工程に相当し、空燃比センサ２の組み付け工程のうち第３段階が特許請求の範囲に記載の第３工程に相当する。
【００７０】
以上、説明したように、この空燃比センサ２の製造方法では、組み付け工程の第３段階（図１０参照）において、絶縁コンタクト部材８２に対して先端側方向に向かう移動用外力を印加して、絶縁コンタクト部材８２をリードフレーム１０の波状部分１６の周囲まで移動させることで、検出素子４およびリードフレーム１０の波状部分１６を絶縁コンタクト部材８２の挿通孔の内部に配置している。
【００７１】
このような方法を採ることで、検出素子４を絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４に引き込む作業（従来の製造方法における作業）のように、検出素子４をリードフレーム１０の接触部（波状部分１６）で把持する必要が無くなる。つまり、検出素子４を持ち上げる必要がなくなることから、他の部材（セラミックスリーブ６、粉末充填層１０８、主体金具１０２など）が一体に組み付けられた検出素子４（換言すれば、質量の大きい中間組立部品１０５の一部を構成する検出素子４）についても、コンタクト挿通孔８４の内部に配置させることが可能となる。
【００７２】
また、図１０に示す第３段階においては、リード線４６を把持してリードフレーム１０の移動範囲を制限することで、移動用外力の印加による絶縁コンタクト部材８２の移動に際し、コンタクト挿通孔８４の内面との摩擦力によりリードフレーム１０が移動するのを防止している。これにより、第２段階にて設定（位置決め）されたリードフレーム１０と検出素子４との相対位置を、絶縁コンタクト部材８２の移動時にも一定に維持することができ、波状部分１６と電極端子部３０，３１，３２，３４，３６との電気的接続を良好に維持することができる。
【００７３】
よって、本実施例に示すセンサの製造方法によれば、他部材（セラミックスリーブ６や主体金具１０２など）が組みつけられた状態の検出素子４に対しても、リードフレーム１０および絶縁コンタクト部材８２を容易に組みつけることができ、空燃比センサの製造効率の向上を図ることができる。
【００７４】
また、本実施例においては、セラミックスリーブ６が、自身の後端側領域の一部に、リードフレームをそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するための後端側凹状部５７の境界を形成する後端側凸状部５６を備えて構成されている。そして、空燃比センサ２の組み付け工程の第２段階（図１０参照）において、リードフレーム１０の折曲部１４を後端側凹状部５７に配置して、リードフレーム１０の位置決めを行っている。
【００７５】
このように後端側凸状部５６を有するセラミックスリーブ６を用いることで、第３段階において絶縁コンタクト部材８２を移動させる際に、リードフレーム１０が不適切な位置に移動することを確実に防止できる。これにより、リードフレーム１０が不適切な位置に配置された状態（位置ズレ状態）で絶縁コンタクト部材８２を強引に移動させることがなくなり、絶縁コンタクト部材８２および検出素子４から受ける不適切な応力によって、リードフレーム１０が破損（座屈）するのを防ぐことができる。また、後端側凸状部５６を有するセラミックスリーブ６は、隣接して配置されるリードフレーム１０どうしが電気的に導通するのを阻止でき、電流経路が不良となるのを防止することができる。
【００７６】
また、セラミックスリーブ６は、検出素子４における電極端子部３０，３１，３２，３４，３６の形成位置に応じて、リードフレーム１０の波状部分１６と電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とが電気的に接続されるように、後端側凹状部５７の形成位置が設定されている。
【００７７】
これにより、第２工程において、リードフレーム１０の折曲部１４を後端側凹状部５７に配置することで、リードフレーム１０（波状部分１６）と電極端子部３０，３１，３２，３４，３６との電気的接続を容易に実現でき、リードフレーム１０の配置位置ミス（接続ミス）を防止することができる。また、検出素子４の電極端子部と同一個数の後端側凹状部５７が形成されていることから、全ての後端側凹状部５７に対してリードフレーム１０を配置することで、リードフレーム１０の配置忘れなどの作業ミスを防ぐことができる。
【００７８】
また、絶縁コンタクト部材８２は、自身の外側面に移動用外力を受けるためのコンタクト鍔部９０を有しており、空燃比センサ２の組み付け工程の第３段階において、移動用外力をコンタクト鍔部９０に対して印加することで、容易に絶縁コンタクト部材８２を移動させることができる。これにより、第３工程において、検出素子４、リードフレーム１０および絶縁コンタクト部材８２を組みつける作業を容易に実行することができ、組み付け作業の煩雑さを軽減できる。
【００７９】
さらに、本実施例のセンサ製造方法においては、リードフレームとして、リード部寸法Ｈ２が絶縁コンタクト部材８２の軸方向寸法Ｈ１よりも長く形成されたリードフレーム１０を用いている。このリードフレーム１０を用いることで、第３工程において、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側を取り囲むように絶縁コンタクト部材８２を配置した際に、リードフレーム１０の少なくとも一部が絶縁コンタクト部材８２よりも後端側に突出した状態で配置されることになる。これにより、特殊な形状の把持用治具を用いることなく、容易に、リードフレーム１０を把持することができ、リードフレーム１０が移動するのを防ぐことができる。
【００８０】
次に、上記実施例では、第２段階において、リード線４６が接続された状態のリードフレーム１０を、検出素子４の第１板面２１および第２板面２３に配置しており、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業を、検出素子４とリードフレーム１０との組み付け作業よりも前の段階で実施している。
【００８１】
これにより、検出素子に組み付けられた状態のリードフレーム１０に対してリード線４６を固定する場合に比べて、１個のリードフレームあたりの作業領域を大きく確保することができ、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業（本実施例では、加締め作業）を容易に実行することができる。よって、本実施例においては、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業の煩雑さを解消することができ、センサ製造作業における作業効率の向上を図ることができる。
【００８２】
また、リードフレーム１０とリード線４６とは加締めにより接続されており、リードフレーム１０とリード線４６との接続強度が充分に高いことから、第３段階において、リードフレーム１０を把持する代わりにリード線４６を把持することで、リードフレーム１０の移動範囲を制限することができる。これにより、第３段階において、リードフレーム１０を直接把持する必要がなくなり、第３段階の作業の煩雑さを軽減することができる。
【００８３】
次に、本発明の第２実施例として、上記実施例（以下、第１実施例という）の全領域空燃比センサ２に対して、セラミックセパレータ４８に代えて第２セラミックセパレータ１２０を備えると共に、セパレータ保持金具１３０を備えて構成される第２全領域空燃比センサ５（以下、第２空燃比センサ５ともいう）について説明する。後述する図１４のうち第８段階を示す説明図として、第２空燃比センサ５の全体構成を表した断面斜視図を示す。
【００８４】
なお、第２空燃比センサ５は、上述の全領域空燃比センサ２と比べて、第２セラミックセパレータ１２０およびセパレータ保持金具１３０以外の部材については、共通の部材を用いて構成されていることから、空燃比センサ２との相違点を中心に説明する。
【００８５】
第２セラミックセパレータ１２０の一部断面斜視図を図９に示す。
図９に示すように、第２セラミックセパレータ１２０は、筒状形状の第２セパレータ本体部１２１と、第２セパレータ本体部１２１の外周側面から外向きに延設される第２セパレータフランジ部１２２と、を備えて構成されている。
【００８６】
第２セパレータ本体部１２１は、第１実施例におけるセラミックセパレータ４８のセパレータ本体部４９と同様の形状であり、後端面（図における上端面）から先端側に向けて貫通する第２リード線挿通孔１２４を５箇所に備えている。
第２セパレータフランジ部１２２は、第１実施例におけるセパレータフランジ部６２とは異なる形状であり、後端面が、後端側にむかうほど径方向寸法が縮小される形状のテーパ面として形成されている。また、第２セパレータ本体部１２１の外周側面における第２セパレータフランジ部１２２の形成位置は、外周側面の軸線方向における略中央位置であり、第１実施例のセパレータ本体部４９の外周側面におけるセパレータフランジ部６２の形成位置に比べて、先端側に近い位置に設定されている。
【００８７】
次に、第２空燃比センサ５の製造方法について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３および図１４は、前述した中間組立部品１０５の組み立て工程から、リードフレーム１０や絶縁コンタクト部材８２などの他の部材を組み付けて第２空燃比センサ５を完成させるまでの組み付け工程における各段階の状態を示す説明図である。なお、図１３には、第２空燃比センサ５を製造する際の組み付け工程のうち、第１段階から第４段階までの状態を表し、図１４には、第５段階から第８段階までの状態を表す。
【００８８】
なお、セパレータ保持金具１３０は、金属材料からなる筒状形状の部材であり、図１３および図１４に示すように、第２セラミックセパレータ１２０のうち第２セパレータフランジ部１２２よりも先端側部分を内部に収容可能な内径寸法で形成されている。また、セパレータ保持金具１３０の外径寸法は、外筒４４のうち第２セラミックセパレータ１２０が配置される部分の内径寸法よりも、小さく形成されている。
【００８９】
まず、第２空燃比センサ５を完成させるまでの組み付け工程における第１段階では、前述した検出素子４を含んで構成される中間組立部品１０５の組み立て作業と、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業を行う。なお、中間組立部品１０５の組み立て作業の内容は、前述の第１実施例と同様である。
【００９０】
リードフレーム１０とリード線４６との接続作業は、まず、リードフレーム１０を絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４に挿通しておき、また、リード線４６をセパレータ保持金具１３０が組み付けられた第２セラミックセパレータ１２０（詳細には、第２リード線挿通孔１２４）、外筒４４およびグロメット５０に挿通した状態とする。その後、リード線４６をリードフレーム１０のリード線接続部１７に加締め固定することで、リード線４６が加締め接続された状態のリードフレーム１０を作製することができる。
【００９１】
次の第２段階では、中間組立部品１０５（詳細には、検出素子４）に対して、電極端子部３０，３１，３２，３４，３６と波状部分１６とを電気的に接続させる状態で、検出素子４の第１板面２１および第２板面２３にリードフレーム１０を配置する作業を行う。このとき、リードフレーム１０は、折曲部１４がセラミックスリーブ６の後端側凹状部５７に配置されることで位置決めされる。
【００９２】
続く第３段階では、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側を取り囲むように配置される絶縁コンタクト部材８２のコンタクト鍔部９０に対して、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側部分を把持した状態で、先端側方向に向かう移動用外力を印加する。この移動用外力の印加により、検出素子４と絶縁コンタクト部材８２との間で波状部分１６を弾性変形させつつ、絶縁コンタクト部材８２を波状部分１６の周囲まで移動させる作業を行う。この結果、リードフレーム１０の波状部分１６（接触部）を介して検出素子４が絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４の内部に固定されると共に、リードフレーム１０と検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とが電気的に接続される。
【００９３】
なお、図１３では、リード線接続部１７が外筒４４の内部に配置された状態が図示されているが、リード線４６に対する第２セラミックセパレータ１２０およびグロメット５０の位置を移動させると共に、外筒４４をリードフレーム１０から遠ざけることで、リードフレーム１０の一部を把持することが容易となる。
【００９４】
また、リードフレーム１０のうち波状部分１６よりも後端側部分を把持することに代えて、リード線４６を把持することにより、リードフレーム１０が移動するのを制限してもよい。これにより、リードフレーム１０が外筒４４の内部に配置される場合であっても、移動用外力の印加による絶縁コンタクト部材８２の移動に伴って、リードフレーム１０が移動するのを防ぐことができる。
【００９５】
次に、第４段階では、外筒４４を主体金具１０２に対して組み付ける作業を行う。このとき、第２セラミックセパレータ１２０の第２セパレータフランジ部１２２の後端面（図における上側面）が、外筒４４の外筒側支持部６４と当接する状態で、第２セラミックセパレータ１２０およびセパレータ保持金具１３０が、外筒４４の内部に配置される。なお、グロメット５０は、外筒４４の外部に配置される。
【００９６】
次の第５段階では、グロメット５０を外筒４４の内部に配置する作業を行い、次の第６段階では、外筒４４の先端部４５を径方向内側に向けて加締めて、外筒４４と主体金具１０２とを加締めにより一体に固定する作業を行う。
続く第７段階では、外筒４４のうちセパレータ保持金具１３０が配置される保持金具固定部６７を径方向内側に向けて加締めて形成し、セパレータ保持金具１３０を加締めにより外筒４４に固定する作業を行う。これにより、第２セラミックセパレータ１２０の第２セパレータフランジ部１２２が、外筒側支持部６４とセパレータ保持金具１３０との間に固定され、外筒４４の内部での軸線方向における第２セラミックセパレータ１２０の配置位置が決定される。
【００９７】
次の第８段階では、外筒４４のうちグロメット５０の径方向周囲に位置する後端部６６を径方向内側に向けて加締めて、グロメット５０を加締めにより外筒４４に固定した後、外筒４４の先端部４５と主体金具１０２との加締め部分（先端部４５）に全周にわたりレーザ溶接する作業を行う。
【００９８】
このような製造方法を実施することにより、第２空燃比センサ５の組み付け工程が終了する。
なお、第２実施例においては、第２セラミックセパレータ１２０が特許請求の範囲に記載のセパレータに相当し、第２セパレータフランジ部１２２が外力受け部に相当し、第２リード線挿通孔１２４が経路部材挿通孔に相当する。
【００９９】
また、上述した第２空燃比センサ５の組み付け工程のうち第１段階が特許請求の範囲に記載の第１工程に相当し、第２空燃比センサ５の組み付け工程のうち第２段階が特許請求の範囲に記載の第２工程に相当し、第２空燃比センサ５の組み付け工程のうち第３段階が特許請求の範囲に記載の第３工程に相当する。
【０１００】
以上、説明したように、第２空燃比センサ５の製造方法では、第１実施例の空燃比センサ２と同様の作用効果を得ることができ、他部材（セラミックスリーブ６や主体金具１０２など）が組みつけられた状態の検出素子４に対しても、リードフレーム１０および絶縁コンタクト部材８２を容易に組みつけることができ、空燃比センサの製造効率の向上を図ることができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、セラミックセパレータ４８または第２セラミックセパレータ１２０に代えて、複数のリード線を挿通するための挿通孔として、１つの開口部で形成される第３リード線挿通孔１４４を備える第３セラミックセパレータ１４０を用いてもよい。図１２に、第３セラミックセパレータ１４０の斜視図および一部断面斜視図を示す。なお、図１２では、第３セラミックセパレータ１４０の外観を表す斜視図を左側に示し、その斜視図に示す第３セラミックセパレータ１４０におけるＣ−Ｃ視断面を表した一部断面斜視図を右側に示す。
【０１０２】
第３セラミックセパレータ１４０は、筒状形状の第３セパレータ本体部１４１と、第３セパレータ本体部１４１の外周側面から外向きに延設される第３セパレータフランジ部１４２と、を備えて構成されている。第３セパレータ本体部１４１は、後端面（図における上端面）から先端側に向けて貫通する第３リード線挿通孔１４４を備えている。そして、第３リード線挿通孔１４４は、放射状に配置される５個のリード線配置部１４５と、リード線配置部１４５に連通する中心開口部１４６とを備えて構成されている。このような中心開口部１４６を有する第３セラミックセパレータ１４０は、センサ内部に基準ガスなどを導入する構造のセンサに対して適用することができる。
【０１０３】
次に、本発明方法は、検出素子がガラス封着により素子保持部材に固定される構成のガスセンサに対して適用することもできる。図１５に、第２検出素子１６４がガラス封着により第３セラミックスリーブ１６１に固定される構成のガスセンサ１６０の全体構成を表す一部断面斜視図を示す。
【０１０４】
図１５に示すガスセンサ１６０は、ガラス封止材１６３を用いたガラス封着により第２検出素子１６４が第３セラミックスリーブ１６１に対して固定され、第３セラミックスリーブ１６１が主体金具１０２に固定されて構成されている。
なお、第２検出素子１６４は、長尺形状に形成されており、後端側（図における上側）に４個の電極端子部（図示省略）を備え、先端側（図における下側）に検出部１６８を備えて構成されている。
【０１０５】
絶縁コンタクト部材８２およびリードフレーム１０が組み付けられた状態の第２検出素子１６４の構成を表す一部断面斜視図を、図１６に示す。なお、図１６では、第４セラミックセパレータ１６２およびリード線４６についても図示している。
【０１０６】
次に、ガスセンサ１６０の製造方法について、簡単に説明する。
ガスセンサ１６０の組み付け工程における第１段階においては、第２検出素子１６４を含んで構成される第２中間組立部品１６９の組み立て作業と、リードフレーム１０とリード線４６との接続作業を行う。
【０１０７】
第２中間組立部品１６９の組み立て作業は、まず、第３セラミックスリーブ１６１の第３素子挿通孔１７０に第２検出素子１６４を挿通し、第３セラミックスリーブ１６１の封止剤配置部１７１にガラス封止材１６３を配置する作業を行う。そして、ガラス封止材１６３を溶融させるための高温熱処理を実施した後、常温まで冷却することでガラス封止材１６３を凝固させて、第２検出素子１６４を第３セラミックスリーブ１６１に封着固定させる。これにより、第２検出素子１６４、第３セラミックスリーブ１６１およびガラス封止材１６３からなる第２中間組立部品１６９の組み立て作業が終了する。
【０１０８】
リードフレーム１０とリード線４６との接続作業は、まず、リードフレーム１０を絶縁コンタクト部材８２のコンタクト挿通孔８４に挿通しておき、また、リード線４６を第４セラミックセパレータ１６２（詳細には、第４リード線挿通孔１６５）とグロメット５０（図１６では図示省略）に挿通した状態とする。その後、リード線４６をリードフレーム１０のリード線接続部１７に加締め固定することで、リード線４６が加締め接続された状態のリードフレーム１０を作製することができる。
【０１０９】
次の第２段階では、第３セラミックスリーブ１６１が一体に組み付けられた状態の第２検出素子１６４（換言すれば、第２中間組立部品１６９）に対して、電極端子部とリードフレーム１０とを電気的に接続させる状態で、第２検出素子１６４の第１板面および第２板面にリードフレーム１０を配置する作業を行う。
【０１１０】
第３段階においては、第３セラミックスリーブ１６１が一体に組み付けられた状態の第２検出素子１６４（換言すれば、第２中間組立部品１６９）に対して、リード線４６を把持しつつ、移動用外力を印加して絶縁コンタクト部材８２を移動させる作業を行う。この結果、絶縁コンタクト部材８２により、リードフレーム１０が第２検出素子１６４に対して固定され、リードフレーム１０と第２検出素子１６４の電極端子部とが電気的に接続される。
【０１１１】
このあと、第４セラミックセパレータ１６２の先端面（図１６における下端面）を第３セラミックスリーブ１６１の後端面（図１６における上端面）に当接させると共に、絶縁コンタクト部材８２を第４セラミックセパレータ１６２（詳細には、コンタクト収容部１６７）の内部に収容する。
【０１１２】
続いて、主体金具１０２や第２外筒１６６を適宜組み付け、図１５に示すように、第２外筒１６６の先端部１７３を径方向内向きに加締めることで、第２外筒１６６を主体金具１０２に対して加締め加工により一体に組み付ける。さらに、第２外筒１６６のグロメット５０の径方向周囲に位置する後端め部１７２を径方向内向きに加締めて、グロメット５０を第２外筒１６６に加締め固定した後、第２外筒１６６の先端部１７３と主体金具１０２との加締め部分（先端部１７３）に全周にわたりレーザ溶接する作業を行うことにより、ガスセンサ１６０が完成する。
【０１１３】
このガスセンサ１６０の製造方法によれば、上述した第１実施例および第２実施例と同様に、他部材（第３セラミックスリーブ１６１など）が組みつけられた状態の第２検出素子１６４に対しても、リードフレーム１０および絶縁コンタクト部材８２を容易に組みつけることができ、ガスセンサの製造効率の向上を図ることができる。
【０１１４】
また、このガスセンサ１６０においては、リードフレーム１０を第２検出素子１６４の第１板面および第２板面に配置する第２工程よりも前に、第３セラミックスリーブ１６１を第２検出素子１６４に組み付ける第１工程を実行することから、第３セラミックスリーブ１６１を第２検出素子１６４に組み付けるにあたり、高温熱処理を伴うガラス封着処理を行うことができる。つまり、リードフレーム１０が高温熱処理に伴い高温にさらされるのを避けることができるため、リードフレーム１０の表面に酸化膜が形成されるのを防ぐことができる。これにより、酸化膜の除去作業を行う必要がなくなり、センサの製造作業における作業工数の増加を防ぐことができ、作業効率の向上を図ることができる。
【０１１５】
さらに、このガスセンサ１６０は、第４セラミックセパレータ１６２のコンタクト収容部１６７に、絶縁コンタクト部材８２を収容する構成であることから、絶縁コンタクト部材８２および第４セラミックセパレータ１６２が占有する領域の軸線方向長さを短縮することができ、センサの小型化を図ることが出来る。
【０１１６】
また、ガスセンサ１６０は、絶縁コンタクト部材８２の径方向周囲が第４セラミックセパレータ１６２のコンタクト収容部１６７の内周面に取り囲まれる構成であることから、ガスセンサ１６０の振動に伴う絶縁コンタクト部材８２の径方向への揺動を第４セラミックセパレータ１６２により抑制することが出来る。これにより、ガスセンサ１６０においては、絶縁コンタクト部材８２の激しい揺動に起因する検出素子４の折損などを有効に防止することができる。
【０１１７】
なお、ガスセンサ１６０においては、第３セラミックスリーブ１６１およびガラス封止材１６３が特許請求の範囲に記載の素子保持部材に相当し、第４セラミックセパレータ１６２がセパレータに相当している。
次に、絶縁コンタクト部材のうち、移動用外力を受ける外力受け部は、絶縁コンタクト部材の外側面から外向きに突出するフランジ形状に限られることはなく、絶縁コンタクト部材の外側面に凹形状に形成された孔部あるいは溝部として備えてもよい。この場合には、凹形状の外力受け部に対して移動用外力を印加することで、絶縁コンタクト部材を移動させる。また、外力受け部は、絶縁コンタクト部材の外側面のうち、周方向全域に形成する場合に限られず、外側面における周方向の一部に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】空燃比センサの全体構成を示す断面図である。
【図２】検出素子の概略構造を表す斜視図である。
【図３】絶縁コンタクト部材の構造を表す一部断面斜視図である。
【図４】先端側から見たときの絶縁コンタクト部材の外観図である。
【図５】セラミックスリーブの外観を表した斜視図である。
【図６】セラミックセパレータの斜視図および一部断面斜視図である。
【図７】検出素子および他部材が一体に組み付けられて構成される中間組立部品の斜視図である。
【図８】リードフレームの外観を表す斜視図である。
【図９】第２セラミックセパレータの一部断面斜視図である。
【図１０】空燃比センサを製造する際の組み付け工程のうち、第１段階から第４段階までの状態を表す説明図である。
【図１１】空燃比センサを製造する際の組み付け工程のうち、第５段階から第８段階までの状態を表す説明図である。
【図１２】第３セラミックセパレータの外観を表す斜視図および一部断面斜視図である。
【図１３】第２空燃比センサを製造する際の組み付け工程のうち、第１段階から第４段階までの状態を表す説明図である。
【図１４】第２空燃比センサを製造する際の組み付け工程のうち、第５段階から第８段階までの状態を表す説明図である。
【図１５】検出素子がガラス封着により素子保持部材に固定される構成のガスセンサの全体構成を表す一部断面斜視図である。
【図１６】絶縁コンタクト部材およびリードフレームが組み付けられた状態の第２検出素子の構成を表す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
２…全領域空燃比センサ、４…検出素子、５…第２全領域空燃比センサ、６…セラミックスリーブ、８…検出部、１０…リードフレーム、１６…波状部分、１７…リード線接続部、３０，３１，３２，３４，３６…電極端子部、４６…リード線、４８…セラミックセパレータ、５４…素子挿通孔、５５…後端面段差部、５６…後端側凸状部、５７…後端側凹状部、６１…リード線挿通孔、６２…セパレータフランジ部、８２…絶縁コンタクト部材、９０…コンタクト鍔部、１０２…主体金具、１２０…第２セラミックセパレータ、１２２…第２セパレータフランジ部、１２４…第２リード線挿通孔、１４０…第３セラミックセパレータ、１４２…第３セパレータフランジ部、１４４…第３リード線挿通孔、１６０…ガスセンサ、１６１…第３セラミックスリーブ、１６２…第４セラミックセパレータ、１６３…ガラス封止材、１６４…第２検出素子、１６５…第４リード線挿通孔、１６７…コンタクト収容部、１７０…第３素子挿通孔。

Claims (7)

1. 軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象物に向けられる先端側に検出部が形成され、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面および第２板面に電極端子部が形成される検出素子と、
   自身の後端から前記電極端子部が形成された後端側を突出させた状態で前記検出素子の径方向周囲を取り囲むと共に、前記検出素子を保持する素子保持部材と、
   軸線方向に貫通する挿通孔を有し、該挿通孔の内壁面が前記検出素子のうち前記電極端子部が形成された後端側周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材と、
   前記検出素子と前記絶縁コンタクト部材との間に挟持されて前記検出素子と前記絶縁コンタクト部材との間隔方向に弾性変形する接触部を有し、該接触部において前記電極端子部と電気的に接続されるリードフレームと、
   を備えるセンサの製造方法であって、
   前記検出素子の後端側を前記素子保持部材の後端から突出させた状態で、前記検出素子と前記素子保持部材とを一体に組みつける第１工程と、
   前記素子保持部材が一体に組みつけられた前記検出素子に対して、前記電極端子部と前記接触部とが電気的に接続するように、前記第１板面および前記第２板面に前記リードフレームを配置して位置決めを行う第２工程と、
   前記リードフレームのうち前記接触部よりも後端側を取り囲むように配置させた前記絶縁コンタクト部材に、前記リードフレームのうち前記接触部よりも後端側を把持させた状態で、先端側方向に向かう移動用外力を印加して、前記検出素子と前記絶縁コンタクト部材との間で前記接触部を弾性変形させつつ、前記絶縁コンタクト部材を前記接触部の周囲まで移動させ、前記接触部を介して前記絶縁コンタクト部材の前記挿通孔内に前記検出素子を保持させる第３工程と、
   を有することを特徴とするセンサの製造方法。
2. 前記リードフレームとして、前記接触部の後端から後端縁までの軸線方向における長さ寸法が、前記絶縁コンタクト部材の軸線方向における長さ寸法よりも長く形成されたリードフレームを用いること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサの製造方法。
3. 前記素子保持部材は、自身の後端側領域の一部に、前記リードフレームをそれぞれ電気的に絶縁した状態で個別に配置するためのリードフレーム配置領域の境界を形成するリードフレーム境界部を備えて構成されており、
   前記第２工程において、前記リードフレームの先端部を前記リードフレーム配置領域に配置して、前記リードフレームの位置決めを行うこと、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサの製造方法。
4. 前記絶縁コンタクト部材は、自身の外側面に、前記移動用外力を受けるための外力受け部を備えており、
   前記第３工程において、前記外力受け部に前記移動用外力を印加して、前記絶縁コンタクト部材を移動させること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサの製造方法。
5. 前記第２工程において、前記リードフレームとして、外部に接続される経路部材が直接または他部材を介して間接に接続されたリードフレームを、前記検出素子の前記第１板面および前記第２板面に配置すること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサの製造方法。
6. 請求項５に記載のセンサの製造方法において、
   前記リードフレームとして、前記経路部材を接続するための接続部が一体に備えられているリードフレームを用いること、
   を特徴とするセンサの製造方法。
7. 請求項５または請求項６に記載のセンサの製造方法において、
   前記センサは、複数の前記経路部材をそれぞれ絶縁した状態で挿通するための経路部材挿通孔を有するセパレータを備え、該セパレータは、自身の先端側に前記絶縁コンタクト部材の少なくとも一部を収容するコンタクト収容部を備えており、
   前記第３工程後において、前記絶縁コンタクト部材の後端側に配置されると共に、前記経路部材が前記経路部材挿通孔に挿通された状態の前記セパレータを、先端側方向に移動させ、前記絶縁コンタクト部材の少なくとも一部を、前記セパレータの前記コンタクト収容部の内部に収容させること、
   を特徴とするセンサの製造方法。

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