JP2005310554A - Ceramic heater, its manufacturing method and gas sensor device - Google Patents

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JP2005310554A JP2004125918A JP2004125918A JP2005310554A JP 2005310554 A JP2005310554 A JP 2005310554A JP 2004125918 A JP2004125918 A JP 2004125918A JP 2004125918 A JP2004125918 A JP 2004125918A JP 2005310554 A JP2005310554 A JP 2005310554A
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Kozo Takamura
鋼三 高村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater with excellent durability and productivity, and to provide its manufacturing method and a gas sensor device. <P>SOLUTION: This ceramic heater 1 comprises a heater pattern 2 having a heating part 22 wherein a heater element 21 is replicatedly formed, a ceramic heater substrate 3 wherein the heater pattern 21 is formed, and a ceramic covering substrate 4 laminated on the heater substrate 3 to cover the heater pattern 2. The heater substrate 3 and the covering substrate 4 are connected each other on the periphery of the heating part 22. Between the adjacent heater elements 21 is a space part 11 where the heater substrate 3 and the covering substrate 4 do not contact each other. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば内燃機関用のガスセンサの加熱用に用いられるセラミックヒータ及びその製造方法並びにこのセラミックヒータを用いたガスセンサ素子に関する。   The present invention relates to a ceramic heater used for heating, for example, a gas sensor for an internal combustion engine, a manufacturing method thereof, and a gas sensor element using the ceramic heater.

例えば、自動車の内燃機関には、燃焼制御を行うために、排ガス中の酸素濃度等を測定するガスセンサが用いられている。このガスセンサには、通常、測定値のばらつきを防止するために、ガスセンサ素子を加熱するセラミックヒータが内蔵されている。
セラミックヒータ９は、例えば、図１３に示すごとく、セラミック製のヒータ基板９３にヒータパターン９２を形成し、該ヒータパターン９２を覆うようにセラミック製の被覆基板９４を積層してなる。そして、このセラミックヒータ９は、ガスセンサ素子に積層されて一体化される。 For example, an internal combustion engine of an automobile uses a gas sensor that measures an oxygen concentration or the like in exhaust gas in order to perform combustion control. This gas sensor usually has a built-in ceramic heater for heating the gas sensor element in order to prevent variations in measurement values.
For example, as shown in FIG. 13, the ceramic heater 9 is formed by forming a heater pattern 92 on a ceramic heater substrate 93 and laminating a ceramic covering substrate 94 so as to cover the heater pattern 92. The ceramic heater 9 is laminated and integrated with the gas sensor element.

近年、排気ガス浄化の要求が一層高まるのに伴い、ガスセンサの早期活性が期待されている。このガスセンサの早期活性を実現するために、ガスセンサ素子の幅を縮小し、ガスセンサ素子のヒートマスを小さくする、もしくはセラミックヒータ９のヒータパターン９２の厚みを大きくして低抵抗化する、という手段が考えられる。これらは、幅の狭いヒータ基板９３上に線幅が細く、線間幅が狭く、厚みの大きいヒータエレメント９２１を折り返し状に形成したセラミックヒータ９を用いることが、ガスセンサの早期活性に有効であることを意味する。   In recent years, with increasing demand for exhaust gas purification, early activation of gas sensors is expected. In order to realize the early activation of the gas sensor, means of reducing the resistance of the gas sensor element by reducing the width of the gas sensor element, reducing the heat mass of the gas sensor element, or increasing the thickness of the heater pattern 92 of the ceramic heater 9 is considered. It is done. For these, it is effective for early activation of the gas sensor to use a ceramic heater 9 in which a heater element 921 having a thin line width, a narrow line width, and a large thickness is formed on a narrow heater substrate 93. Means that.

ところが、上記セラミックヒータ９は、上記のごとく、ヒータパターン９２をセラミック製のヒータ基板９３と被覆基板９４とによって挟み込む構成を有する（図１３）。そのため、ヒータエレメント９２１の線間幅が狭いほど、厚みが大きいほど、上記ヒータ基板９３と被覆基板９４とを接合することが困難となる。
即ち、図１３に示すごとく、ヒータ基板９３と被覆基板９４とは、ヒータパターン９２を挟み込みつつ、ヒータエレメント９２１のない部分において互いに接合されるが、ヒータエレメント９２１の線間幅が狭く、厚みが大きいと、上記接合が困難となる。 However, as described above, the ceramic heater 9 has a configuration in which the heater pattern 92 is sandwiched between the ceramic heater substrate 93 and the covering substrate 94 (FIG. 13). Therefore, it becomes difficult to join the heater substrate 93 and the covering substrate 94 as the line width of the heater element 921 is narrower and the thickness is larger.
That is, as shown in FIG. 13, the heater substrate 93 and the covering substrate 94 are joined to each other at a portion where the heater element 921 is not provided while sandwiching the heater pattern 92, but the line width of the heater element 921 is narrow and the thickness is If it is large, the joining becomes difficult.

その結果、上記ヒータ基板９３と被覆基板９４との界面９１においてデラミネーションが発生するおそれがある。これにより、上記ヒータエレメント９２１を雰囲気ガスから遮断することが困難となり、セラミックヒータ９の耐久性を確保することが困難となるおそれがある。   As a result, delamination may occur at the interface 91 between the heater substrate 93 and the covering substrate 94. As a result, it is difficult to shield the heater element 921 from the atmospheric gas, and it may be difficult to ensure the durability of the ceramic heater 9.

そこで、ヒータパターンに沿った凹溝をヒータ基板に形成し、その凹溝にヒータエレメントを埋設することにより、ヒータ基板と被覆基板とを接合しやすくすることが考えられる（特許文献１参照）。
しかし、上記ヒータパターンが細密化すると、これに沿った凹溝を形成することは困難であり、また、その凹溝の中にヒータパターンを印刷することも困難である。従って、生産性の点で問題が生じるおそれがある。 Therefore, it is conceivable to form a concave groove along the heater pattern in the heater substrate and embed a heater element in the concave groove to facilitate joining of the heater substrate and the covering substrate (see Patent Document 1).
However, when the heater pattern becomes finer, it is difficult to form a groove along the heater pattern, and it is also difficult to print the heater pattern in the groove. Therefore, there may be a problem in terms of productivity.

特開２０００−２７７２３９号公報JP 2000-277239 A

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、生産性に優れたセラミックヒータ及びその製造方法並びにガスセンサ素子を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic heater excellent in durability and productivity, a manufacturing method thereof, and a gas sensor element.

第１の発明は、ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなるセラミックヒータであって、
上記ヒータ基板と上記被覆基板とは、上記発熱部の外周において互いに接合されており、
かつ、隣合う上記ヒータエレメントの間は、上記ヒータ基板と上記被覆基板とが互いに接触していない空隙部となっていることを特徴とするセラミックヒータにある（請求項１）。 According to a first aspect of the present invention, a heater pattern having a heat generating portion in which a heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and a heater substrate are laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern. A ceramic heater comprising a ceramic coated substrate,
The heater substrate and the coated substrate are bonded to each other on the outer periphery of the heat generating portion,
In addition, the ceramic heater is characterized in that the heater substrate and the covering substrate are not in contact with each other between the adjacent heater elements (Claim 1).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記ヒータ基板と上記被覆基板とは、上記発熱部の外周において互いに接合されており、隣合う上記ヒータエレメントの間は上記空隙部となっている。これにより、上記ヒータ基板と上記被覆基板とを、上記発熱部の外周において強く圧着することができ、両者の界面における密着性を向上させることができる。そのため、上記発熱部を雰囲気ガスから確実に遮断することができ、セラミックヒータの耐久性を向上させることができる。 Next, the effects of the present invention will be described.
The heater substrate and the coated substrate are joined to each other on the outer periphery of the heat generating portion, and the gap portion is formed between the adjacent heater elements. Thereby, the said heater substrate and the said coating | coated board | substrate can be crimped | bonded strongly in the outer periphery of the said heat generating part, and the adhesiveness in both interface can be improved. Therefore, the heat generating part can be reliably shielded from the atmospheric gas, and the durability of the ceramic heater can be improved.

また、隣合う上記ヒータエレメントの間は上記空隙部となっており、この部分においてはヒータ基板と被覆基板とを互いに接合する必要がない。
そのため、ヒータ基板と被覆基板とを接合する際に、比較的大きな押圧荷重をかける必要がない。それ故、ヒータ基板と被覆基板とを、破損させることなく容易に接合することができる。特に、ヒータエレメントの厚みが大きい場合や線間幅が狭い場合にも、ヒータ基板と被覆基板との接合が容易となる点に、大きな利点がある。 Further, the gap is formed between the adjacent heater elements, and it is not necessary to join the heater substrate and the covering substrate to each other in this portion.
Therefore, it is not necessary to apply a relatively large pressing load when joining the heater substrate and the coated substrate. Therefore, the heater substrate and the coated substrate can be easily joined without being damaged. In particular, there is a great advantage in that the heater substrate and the covering substrate can be easily joined even when the thickness of the heater element is large or the line width is narrow.

また、隣合う上記ヒータエレメントの間において、ヒータ基板と被覆基板とを接合する必要がないため、例えばヒータ基板にヒータエレメントを埋設するための凹溝を形成するなどの特別な加工を行う必要がない。それ故、製造容易なセラミックヒータを得ることができる。特に、複雑なヒータパターンを形成する際に上記のような特別な加工を必要としないことは、大きな生産性の向上につながる。   Further, since there is no need to join the heater substrate and the covering substrate between the adjacent heater elements, it is necessary to perform special processing such as forming a groove for embedding the heater element in the heater substrate. Absent. Therefore, an easily manufactured ceramic heater can be obtained. In particular, the need for special processing as described above when forming a complicated heater pattern leads to a significant improvement in productivity.

以上のごとく、本発明によれば、耐久性、生産性に優れたセラミックヒータを提供することができる。   As described above, according to the present invention, a ceramic heater excellent in durability and productivity can be provided.

第２の発明は、ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなるセラミックヒータを製造する方法であって、
上記ヒータ基板用の第１グリーンシートに上記ヒータパターンを形成すると共に上記発熱部となる部分の外周に凸部を設け、
次いで、上記凸部において接合するように、上記第１グリーンシートに上記被覆基板用の第２グリーンシートを積層して積層体を得、
次いで、該積層体を焼成することを特徴とするセラミックヒータの製造方法にある（請求項７）。 According to a second aspect of the present invention, a heater pattern having a heat generating portion in which a heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and a heater substrate are laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern. A method of manufacturing a ceramic heater comprising a coated substrate made of ceramic,
Forming the heater pattern on the first green sheet for the heater substrate and providing a convex portion on the outer periphery of the portion to be the heat generating portion;
Next, the second green sheet for the coated substrate is laminated on the first green sheet so as to be bonded at the convex portion, thereby obtaining a laminate.
Next, the method of manufacturing a ceramic heater is characterized in that the laminate is fired.

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記製造方法においては、上記第１グリーンシートに上記凸部を設け、該凸部において接合するように、上記第１グリーンシートに上記第２グリーンシートを積層する。これにより、上記凸部の内側に形成される隣合うヒータエレメントの間においては、第１グリーンシートと第２グリーンシートとを互いに接触させることなく、上記凸部において、第１グリーンシートと第２グリーンシートとを接合することができる。 Next, the effects of the present invention will be described.
In the manufacturing method, the convex portion is provided on the first green sheet, and the second green sheet is laminated on the first green sheet so as to be joined at the convex portion. Accordingly, the first green sheet and the second green sheet are not contacted with each other between the adjacent heater elements formed inside the convex portion, and the first green sheet and the second green sheet are not contacted with each other. The green sheet can be joined.

これにより、第１グリーンシートと第２グリーンシートとを、上記凸部において強く圧着することができる。それ故、得られるセラミックヒータにおけるヒータ基板と被覆基板との界面における密着性を向上させ、上記発熱部を雰囲気ガスから確実に遮断することができ、セラミックヒータの耐久性を向上させることができる。   Thereby, a 1st green sheet and a 2nd green sheet can be strongly crimped | bonded in the said convex part. Therefore, the adhesion at the interface between the heater substrate and the coated substrate in the ceramic heater to be obtained can be improved, the heat generating part can be reliably shielded from the atmospheric gas, and the durability of the ceramic heater can be improved.

また、第１グリーンシートと第２グリーンシートとは、上記凸部において接合すればよいため、比較的大きな押圧荷重をかける必要がない。それ故、第１グリーンシートと第２グリーンシートとを、破損させることなく容易に接合することができる。特に、ヒータエレメントの厚みが大きい場合や線間幅が狭い場合にも、第１グリーンシートと第２グリーンシートとの接合が容易となる点に、大きな利点がある。   Moreover, since the 1st green sheet and the 2nd green sheet should just be joined in the said convex part, it is not necessary to apply a comparatively big press load. Therefore, the first green sheet and the second green sheet can be easily joined without being damaged. In particular, there is a great advantage in that the joining of the first green sheet and the second green sheet is easy even when the thickness of the heater element is large or the line width is narrow.

また、本製造方法によれば、例えば第１グリーンシートにヒータエレメントを埋設するための凹溝を形成するなどの特別な加工を行う必要がなく、容易にセラミックヒータを製造することができる。特に、複雑なヒータパターンを形成する際に上記のような特別な加工を必要としないことは、大きな生産性の向上につながる。   Moreover, according to this manufacturing method, it is not necessary to perform a special process such as forming a groove for embedding the heater element in the first green sheet, and the ceramic heater can be easily manufactured. In particular, the need for special processing as described above when forming a complicated heater pattern leads to a significant improvement in productivity.

以上のごとく、本発明によれば、耐久性、生産性に優れたセラミックヒータの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a method for manufacturing a ceramic heater excellent in durability and productivity can be provided.

第３の発明は、固体電解質板と該固体電解質板の表面に設けて被測定ガスに曝される被測定ガス側電極及び基準ガスに曝される基準ガス側電極とよりなるセンサセルを有すると共に、一体的にセラミックヒータが積層されているガスセンサ素子において、
上記セラミックヒータは、ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなり、
上記ヒータ基板と上記被覆基板とは、上記発熱部の外周において互いに接合されており、
かつ、隣合う上記ヒータエレメントの間は、上記ヒータ基板と上記被覆基板とが互いに接触していない空隙部となっていることを特徴とするガスセンサ素子にある（請求項１０）。 The third invention has a sensor cell comprising a solid electrolyte plate, a measured gas side electrode provided on the surface of the solid electrolyte plate and exposed to the measured gas, and a reference gas side electrode exposed to the reference gas, In the gas sensor element in which ceramic heaters are laminated integrally,
The ceramic heater is laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern, a heater pattern having a heating part in which the heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and the heater pattern. Consisting of a ceramic coated substrate,
The heater substrate and the coated substrate are bonded to each other on the outer periphery of the heat generating portion,
In addition, the gas sensor element is characterized in that a gap is formed between the adjacent heater elements so that the heater substrate and the coated substrate are not in contact with each other.

上記ガスセンサ素子は、上記第１の発明（請求項１）にかかるセラミックヒータを用いたガスセンサ素子である。それ故、上述したごとく、耐久性、生産性に優れたセラミックヒータを有するガスセンサ素子を得ることができ、ひいては、耐久性、生産性に優れたガスセンサ素子を得ることができる。
また、特に、ガスセンサ素子の早期活性を実現すべく、ヒータパターンの厚みが大きく、線間幅が狭いセラミックヒータを用いる場合にも、該セラミックヒータの耐久性、生産性を確保し、ガスセンサ素子の耐久性、生産性を確保することができる。 The gas sensor element is a gas sensor element using a ceramic heater according to the first invention (invention 1). Therefore, as described above, a gas sensor element having a ceramic heater excellent in durability and productivity can be obtained, and as a result, a gas sensor element excellent in durability and productivity can be obtained.
In particular, in order to achieve early activation of the gas sensor element, even when a ceramic heater having a large heater pattern and a narrow line width is used, the durability and productivity of the ceramic heater are ensured. Durability and productivity can be ensured.

以上のごとく、本発明によれば、耐久性、生産性に優れたガスセンサを提供することができる。   As described above, according to the present invention, a gas sensor excellent in durability and productivity can be provided.

上記第１の発明（請求項１）又は上記第３の発明（請求項１０）において、上記ヒータ基板と上記被覆基板との接合部は、ヒータ基板及び被覆基板の周縁部の全周或いは一部に設けることができる。ただし、上記接合部は、少なくとも発熱部の外周には設ける。
また、上記被覆基板は、上記ヒータエレメントに接触していてもよいし、接触していなくてもよい。 In the first invention (invention 1) or the third invention (invention 10), the junction between the heater substrate and the coated substrate is the entire circumference or a part of the periphery of the heater substrate and the coated substrate. Can be provided. However, the joining portion is provided at least on the outer periphery of the heat generating portion.
The coated substrate may be in contact with the heater element or may not be in contact.

また、上記セラミックヒータは、上記発熱部の外周において、上記ヒータ基板から上記被覆基板側に突出した凸部、もしくは、上記被覆基板から上記ヒータ基板側に突出した凸部を設けてなることが好ましい（請求項２、請求項１１）。
この場合には、上記凸部においてヒータ基板と被覆基板とを接合することができる。これにより、上記凸部の内側に形成された隣合うヒータエレメントの間においては、ヒータ基板と被覆基板とを互いに接触させることなく、上記発熱部の外周においてヒータ基板と被覆基板とを接合することが容易となる。 Moreover, it is preferable that the ceramic heater is provided with a convex portion projecting from the heater substrate toward the coated substrate side or a convex portion projecting from the coated substrate toward the heater substrate on the outer periphery of the heat generating portion. (Claim 2 and Claim 11).
In this case, the heater substrate and the covering substrate can be joined at the convex portion. Accordingly, the heater substrate and the covering substrate are bonded to each other at the outer periphery of the heat generating portion without bringing the heater substrate and the covering substrate into contact with each other between the adjacent heater elements formed inside the convex portion. Becomes easy.

なお、上記凸部の高さは、上記ヒータエレメントの厚みの８０〜１５０％であることが好ましい。凸部の高さがヒータエレメントの厚みの８０％未満の場合には、ヒータ基板と被覆基板とを、隣合うヒータエレメントの間において互いに接触させることなく、発熱部の外周において接合することが困難となるおそれがある。その結果、デラミネーションの防止が困難となるおそれがある。一方、凸部の高さがヒータエレメントの厚みの１５０％を超える場合には、熱伝導の面で不利となるおそれがある。   In addition, it is preferable that the height of the said convex part is 80 to 150% of the thickness of the said heater element. When the height of the convex portion is less than 80% of the thickness of the heater element, it is difficult to join the heater substrate and the covering substrate on the outer periphery of the heat generating portion without bringing them into contact with each other between adjacent heater elements. There is a risk of becoming. As a result, it may be difficult to prevent delamination. On the other hand, when the height of the convex portion exceeds 150% of the thickness of the heater element, there is a possibility that it is disadvantageous in terms of heat conduction.

また、上記空隙部は、上記ヒータエレメントの厚みの１０％以上の厚みを有することが好ましい（請求項３、請求項１２）。
この場合には、上記ヒータ基板と被覆基板との密着性を向上させることができる。
上記空隙部の厚みがヒータエレメントの厚みの１０％未満の場合には、上記発熱部の外周における上記ヒータ基板と被覆基板との密着性を充分に確保することが困難となるおそれがある。 Moreover, it is preferable that the said space | gap part has thickness 10% or more of the thickness of the said heater element (Claim 3, Claim 12).
In this case, the adhesion between the heater substrate and the coated substrate can be improved.
If the thickness of the gap is less than 10% of the thickness of the heater element, it may be difficult to ensure sufficient adhesion between the heater substrate and the coated substrate on the outer periphery of the heat generating portion.

また、隣合う上記ヒータエレメントは、０．２〜１．０ｍｍの線間幅を有することが好ましい（請求項４、請求項１３）。
この場合には、ヒータパターンの形成を容易に行うことができると共に、上記セラミックヒータ或いはガスセンサ素子のヒートマスを小さくして温度制御性を確保することができる。
上記線間幅が０．２ｍｍ未満の場合には、ヒータパターンの形成が困難となるおそれがある。一方、上記線間幅が１．０ｍｍを超える場合には、上記セラミックヒータ或いはガスセンサ素子の幅が大きくなることによりヒートマスが大きくなり、温度制御性の確保が困難となるおそれがある。その結果、上記ガスセンサ素子の早期活性が困難となるおそれがある。 Moreover, it is preferable that the said adjacent heater element has a line-to-line width of 0.2-1.0 mm (Claim 4 and Claim 13).
In this case, the heater pattern can be easily formed, and the heat mass of the ceramic heater or the gas sensor element can be reduced to ensure temperature controllability.
When the line width is less than 0.2 mm, it may be difficult to form the heater pattern. On the other hand, when the line width exceeds 1.0 mm, the width of the ceramic heater or the gas sensor element increases, so that the heat mass increases, and it may be difficult to ensure temperature controllability. As a result, early activation of the gas sensor element may be difficult.

また、上記ヒータエレメントは、０．２〜０．５ｍｍの線幅を有することが好ましい（請求項５、請求項１４）。
この場合には、ヒータパターンの形成を容易に行うことができると共に、上記セラミックヒータ或いはガスセンサ素子のヒートマスを小さくして温度制御性を確保することができる。
上記線幅が０．２ｍｍ未満の場合には、ヒータパターンの形成が困難となるおそれがある。また、ヒータパターンの抵抗値が大きくなり、温度制御性の確保が困難となるおそれがある。一方、上記線幅が０．５ｍｍを超える場合には、上記セラミックヒータ或いはガスセンサ素子の幅が大きくなることによりヒートマスが大きくなり、温度制御性の確保が困難となるおそれがある。その結果、上記ガスセンサ素子の早期活性が困難となるおそれがある。 The heater element preferably has a line width of 0.2 to 0.5 mm (claims 5 and 14).
In this case, the heater pattern can be easily formed, and the heat mass of the ceramic heater or the gas sensor element can be reduced to ensure temperature controllability.
If the line width is less than 0.2 mm, it may be difficult to form the heater pattern. In addition, the resistance value of the heater pattern increases, and it may be difficult to ensure temperature controllability. On the other hand, when the line width exceeds 0.5 mm, the width of the ceramic heater or the gas sensor element increases, so that the heat mass increases, and it may be difficult to ensure temperature controllability. As a result, early activation of the gas sensor element may be difficult.

また、上記ヒータエレメントは、１０〜５０μｍの厚みを有することが好ましい（請求項６、請求項１５）。
この場合には、セラミックヒータの温度制御性を確保することができる。
上記厚みが１０μｍ未満の場合には、ヒータパターンの抵抗値が大きくなり、温度制御性を確保することが困難となるおそれがある。一方、上記厚みが５０μｍを超える場合には、製造時にヒータエレメント厚さにバラツキが生じ易いとともに、乾燥収縮ムラが発生するおそれがある。 The heater element preferably has a thickness of 10 to 50 μm (Claim 6 and Claim 15).
In this case, the temperature controllability of the ceramic heater can be ensured.
When the thickness is less than 10 μm, the resistance value of the heater pattern increases, and it may be difficult to ensure temperature controllability. On the other hand, when the thickness exceeds 50 μm, the heater element thickness is likely to vary during manufacturing, and drying shrinkage unevenness may occur.

次に、上記第２の発明（請求項７）において、上記凸部は、上記第１グリーンシートにおける、上記ヒータ基板となる部分の周縁部の全周或いは一部に設けることができる。ただし、上記凸部は、少なくとも発熱部となる部分の外周には設ける。   Next, in the second invention (invention 7), the convex portion can be provided on the entire circumference or a part of the peripheral edge portion of the first green sheet serving as the heater substrate. However, the convex portion is provided at least on the outer periphery of the portion that becomes the heat generating portion.

また、上記凸部は、第１グリーンシートにおける上記発熱部が形成される部分を押圧して凹部を形成することにより、該凹部の外側に設けることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記凸部を容易に形成することができる。
なお、上記凹部は、上記発熱部を含むヒータパターンの形成領域の全体に連続形成することが好ましい。これにより、ヒータパターンの形成を容易に行うことができる。 Moreover, it is preferable that the said convex part is provided in the outer side of this recessed part by pressing the part in which the said heat generating part in a 1st green sheet is formed, and forming a recessed part (Claim 8).
In this case, the convex portion can be easily formed.
In addition, it is preferable to form the said recessed part continuously in the whole formation area of the heater pattern containing the said heat generating part. Thereby, formation of a heater pattern can be performed easily.

また、上記凸部は、第１グリーンシートとは別体の第３グリーンシートを、上記発熱部となる部分の外周に積層することにより設けることが好ましい（請求項９）。
この場合にも、上記凸部を容易に形成することができる。また、上記第３グリーンシートを第１グリーンシートに積層する前に、上記ヒータパターンを形成することができるため、製造が容易となる。 Preferably, the convex portion is provided by laminating a third green sheet separate from the first green sheet on the outer periphery of the portion to be the heat generating portion (claim 9).
Also in this case, the convex portion can be easily formed. In addition, since the heater pattern can be formed before the third green sheet is laminated on the first green sheet, manufacturing is facilitated.

（実施例１）
本発明の実施例にかかるセラミックヒータ及びその製造方法につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のセラミックヒータ１は、図１、図５に示すごとく、ヒータパターン２と、該ヒータパターン２が形成されたヒータ基板３と、上記ヒータパターン２を覆うように上記ヒータ基板３に積層された被覆基板４とからなる。上記ヒータパターン２は、図１、図２に示すごとく、ヒータエレメント２１が折り返し状に形成された発熱部２２を有する。また、上記ヒータ基板３及び被覆基板４はセラミック製である。 (Example 1)
A ceramic heater according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 5, the ceramic heater 1 of this example is laminated on the heater substrate 3 so as to cover the heater pattern 2, the heater substrate 3 on which the heater pattern 2 is formed, and the heater pattern 2. And the coated substrate 4. As shown in FIGS. 1 and 2, the heater pattern 2 has a heat generating portion 22 in which a heater element 21 is formed in a folded shape. The heater substrate 3 and the covering substrate 4 are made of ceramic.

図５に示すごとく、ヒータ基板３と被覆基板４とは、発熱部２２の外周において互いに接合されている。
そして、隣合うヒータエレメント２１の間は、ヒータ基板３と被覆基板４とが互いに接触していない空隙部１１となっている。 As shown in FIG. 5, the heater substrate 3 and the covering substrate 4 are joined to each other on the outer periphery of the heat generating portion 22.
And between the adjacent heater elements 21, it is the space | gap part 11 in which the heater substrate 3 and the coating substrate 4 are not contacting each other.

また、上記ヒータ基板３は、発熱部２２の外周において、被覆基板４側に突出した凸部３１を設けてなる。
該凸部３１は、ヒータ基板３の周縁部に設けてある。ただし、図１に示すごとく、発熱部２２の形成部分とは反対側の端部であるヒータ基板３の基端部３２には、凸部３１を設けていない。
また、本例においては、図５に示すごとく、被覆基板４はヒータエレメント２１に接触していない。 Further, the heater substrate 3 is provided with a convex portion 31 projecting toward the coated substrate 4 on the outer periphery of the heat generating portion 22.
The convex portion 31 is provided on the peripheral portion of the heater substrate 3. However, as shown in FIG. 1, the convex portion 31 is not provided at the base end portion 32 of the heater substrate 3, which is the end portion opposite to the portion where the heat generating portion 22 is formed.
In this example, as shown in FIG. 5, the coated substrate 4 is not in contact with the heater element 21.

上記ヒータパターン２は、図１、図２に示すごとく、上記発熱部２２と連続するリード部２３を有する。該リード部２３には、ヒータパターン２へ電流を供給するための端子部（図示略）が接続されている。
上記発熱部２２を構成するヒータエレメント２１は、リード部２３よりも細く形成されており、その線幅ｗ１は、０．２〜０．５ｍｍである。
また、図２に示すごとく、上記ヒータエレメント２１は、平面視略Ｗ字状に折返された状態で形成されており、隣合うヒータエレメント２１の線間幅ｗ２は、０．２〜１．０ｍｍである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heater pattern 2 has a lead portion 23 that is continuous with the heat generating portion 22. A terminal portion (not shown) for supplying a current to the heater pattern 2 is connected to the lead portion 23.
The heater element 21 constituting the heat generating part 22 is formed to be thinner than the lead part 23, and the line width w1 thereof is 0.2 to 0.5 mm.
Further, as shown in FIG. 2, the heater element 21 is formed in a state of being folded back in a substantially W shape in plan view, and the line width w2 between adjacent heater elements 21 is 0.2 to 1.0 mm. It is.

また、図５に示すごとく、ヒータエレメント２１の厚みｄ１は、１０〜５０μｍである。
また、上記凸部３１の高さｄ２は、ヒータエレメント２１の厚みｄ１よりも大きく、８〜７５μｍである。これにより、ヒータエレメント２１に接触しない状態で被覆基板４がヒータ基板３に積層される。 Moreover, as shown in FIG. 5, the thickness d1 of the heater element 21 is 10-50 micrometers.
Further, the height d2 of the convex portion 31 is larger than the thickness d1 of the heater element 21 and is 8 to 75 μm. Thereby, the covering substrate 4 is laminated on the heater substrate 3 without being in contact with the heater element 21.

本例のセラミックヒータ１を製造するにあたっては、まず、図３、図４に示すごとく、発熱部２２となる部分の外周に凸部３１を設けると共にヒータ基板３用の第１グリーンシート３０にヒータパターン２を形成する。
次いで、図５に示すごとく、凸部３１において接合するように、第１グリーンシート３０に被覆基板４用の第２グリーンシート４０を積層して積層体１０を得る。
次いで、該積層体１０を焼成することによりセラミックヒータ１を得る。 In manufacturing the ceramic heater 1 of the present example, first, as shown in FIGS. 3 and 4, the convex portion 31 is provided on the outer periphery of the portion that becomes the heat generating portion 22 and the heater is applied to the first green sheet 30 for the heater substrate 3. Pattern 2 is formed.
Next, as shown in FIG. 5, the second green sheet 40 for the covering substrate 4 is laminated on the first green sheet 30 so as to be joined at the convex portion 31 to obtain the laminate 10.
Next, the laminated body 10 is fired to obtain the ceramic heater 1.

以下、上記セラミックヒータ１の製造方法につき、具体的に説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするスラリーをドクターブレード法によって処理し、厚み０．１〜２．０ｍｍのセラミックシートを成形する。次いで、該セラミックシートに打ち抜きプレスを施し、ヒータ基板３用の第１グリーンシート３０と、被覆基板４用の第２グリーンシート４０とを作製する。なお、これらの第１グリーンシート３０及び第２グリーンシート４０の作製は、押出成形法等により行うこともできる。 Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic heater 1 will be specifically described.
First, a slurry containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component is processed by a doctor blade method to form a ceramic sheet having a thickness of 0.1 to 2.0 mm. Next, the ceramic sheet is subjected to a punching press to produce a first green sheet 30 for the heater substrate 3 and a second green sheet 40 for the coated substrate 4. The first green sheet 30 and the second green sheet 40 can also be produced by an extrusion method or the like.

次に、押圧治具を用いて第１グリーンシート３０の一部を押圧し、図３に示すごとく、平坦面状の底面３３１を有する凹部３３を形成する。これにより、該凹部３３の外側に上記凸部３１を設ける。   Next, a part of the first green sheet 30 is pressed using a pressing jig to form a recess 33 having a flat bottom surface 331 as shown in FIG. Thereby, the convex portion 31 is provided outside the concave portion 33.

次に、図４に示すごとく、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ等の金属を含有した導電性ペーストを、第１グリーンシート３０に形成した凹部３３の底面３３１に印刷し、発熱部２２及びリード部２３（図１、図２参照）からなるヒータパターン２を形成する。
次に、図５に示すごとく、凸部３１において接合するように、第１グリーンシート３０に第２グリーンシート４０を積層して積層体１０を得る。 Next, as shown in FIG. 4, a conductive paste containing a metal such as Pt, W, or Mo is printed on the bottom surface 331 of the concave portion 33 formed in the first green sheet 30, and the heat generating portion 22 and the lead portion 23 ( A heater pattern 2 consisting of FIGS. 1 and 2) is formed.
Next, as shown in FIG. 5, the second green sheet 40 is laminated on the first green sheet 30 so as to be joined at the convex portion 31 to obtain the laminated body 10.

次に、該積層体１０を１４００〜１６００℃の温度に加熱して焼成し、焼結体を得る。
以上により、本例のセラミックヒータ１を製造する。
なお、端子部や、該端子部とリード部２３とを連通させるためのスルーホール等の形成については、説明を省略した。 Next, the laminated body 10 is heated to 1400 to 1600 ° C. and fired to obtain a sintered body.
Thus, the ceramic heater 1 of this example is manufactured.
The description of the formation of the terminal portion and the through-hole for connecting the terminal portion and the lead portion 23 is omitted.

次に、本例の作用効果につき説明する。
図５に示すごとく、上記ヒータ基板３と上記被覆基板４とは、上記発熱部２２の外周において互いに接合されており、隣合う上記ヒータエレメント２１の間は空隙部１１となっている。これにより、ヒータ基板３と被覆基板４とを、発熱部２２の外周において強く圧着することができ、両者の界面１２における密着性を向上させることができる。そのため、発熱部２２を雰囲気ガスから確実に遮断することができ、セラミックヒータ１の耐久性を向上させることができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
As shown in FIG. 5, the heater substrate 3 and the coated substrate 4 are joined to each other on the outer periphery of the heat generating portion 22, and a gap 11 is formed between the adjacent heater elements 21. Thereby, the heater substrate 3 and the covering substrate 4 can be strongly pressure-bonded on the outer periphery of the heat generating portion 22, and the adhesion at the interface 12 between them can be improved. Therefore, the heat generating part 22 can be reliably shielded from the atmospheric gas, and the durability of the ceramic heater 1 can be improved.

また、隣合うヒータエレメント２１の間は空隙部１１となっており、この部分においてはヒータ基板３と被覆基板４とを互いに接合する必要がない。
そのため、ヒータ基板３と被覆基板４とを接合する際に、比較的大きな押圧荷重をかける必要がない。それ故、ヒータ基板３と被覆基板４とを、破損させることなく容易に接合することができる。特に、ヒータエレメント２１の厚みが大きい場合や線間幅が狭い場合にも、ヒータ基板３と被覆基板４との接合が容易となる点に、大きな利点がある。 Further, a gap 11 is formed between the adjacent heater elements 21, and it is not necessary to join the heater substrate 3 and the covering substrate 4 to each other in this portion.
Therefore, it is not necessary to apply a relatively large pressing load when the heater substrate 3 and the coated substrate 4 are joined. Therefore, the heater substrate 3 and the coated substrate 4 can be easily joined without being damaged. In particular, there is a great advantage in that the heater substrate 3 and the covering substrate 4 can be easily joined to each other even when the heater element 21 is thick or the line width is narrow.

また、隣合うヒータエレメント２１の間において、ヒータ基板３と被覆基板４とを接合する必要がないため、例えばヒータ基板３にヒータエレメント２１を埋設するための凹溝を形成するなどの特別な加工（特許文献１参照）を行う必要がない。それ故、製造容易なセラミックヒータ１を得ることができる。特に、複雑なヒータパターン２を形成する際に上記のような特別な加工を必要としないことは、大きな生産性の向上につながる。   In addition, since it is not necessary to join the heater substrate 3 and the covering substrate 4 between the adjacent heater elements 21, for example, a special process such as forming a concave groove for embedding the heater element 21 in the heater substrate 3. (See Patent Document 1). Therefore, the ceramic heater 1 that can be easily manufactured can be obtained. In particular, the fact that the special processing as described above is not required when forming the complicated heater pattern 2 leads to a great improvement in productivity.

また、ヒータ基板３は、上記凸部３１を設けてなり、該凸部３１においてヒータ基板３と被覆基板４とが接合される。これにより、凸部３１の内側に形成された隣合うヒータエレメント２１の間においては、ヒータ基板３と被覆基板４とを互いに接触させることなく、発熱部２２の外周においてヒータ基板３と被覆基板４とを接合することが容易となる。   Further, the heater substrate 3 is provided with the convex portion 31, and the heater substrate 3 and the covering substrate 4 are joined at the convex portion 31. Thereby, between the adjacent heater elements 21 formed inside the convex portion 31, the heater substrate 3 and the covering substrate 4 are disposed on the outer periphery of the heat generating portion 22 without bringing the heater substrate 3 and the covering substrate 4 into contact with each other. It becomes easy to join.

また、ヒータエレメント２１の線幅ｗ１が０．２〜０．５ｍｍであり、線間幅ｗ２が０．２〜１．０ｍｍであるため、ヒータパターン２の形成を容易に行うことができると共に、セラミックヒータ１の幅を小さくすることによりヒートマスを小さくして温度制御性を確保することができる。その結果、本例のセラミックヒータ１をガスセンサ素子に用いた場合、ガスセンサ素子の早期活性を実現することができる（後述する実施例４参照）。
また、ヒータエレメント２１の厚みｄ１が１０〜５０μｍであるため、温度制御性を確保することができると共に、ヒータエレメント２１厚さのバラツキと乾燥収縮ムラの発生を抑えることができる。。 Moreover, since the line width w1 of the heater element 21 is 0.2 to 0.5 mm and the line width w2 is 0.2 to 1.0 mm, the heater pattern 2 can be easily formed, By reducing the width of the ceramic heater 1, the heat mass can be reduced to ensure temperature controllability. As a result, when the ceramic heater 1 of this example is used for a gas sensor element, early activation of the gas sensor element can be realized (see Example 4 described later).
Moreover, since the thickness d1 of the heater element 21 is 10 to 50 μm, temperature controllability can be ensured, and variations in the heater element 21 thickness and occurrence of drying shrinkage unevenness can be suppressed. .

また、上記セラミックヒータ１を製造するに当っては、図３に示すごとく、第１グリーンシート３０に凸部３１を設け、該凸部３１において接合するように、第１グリーンシート３０に第２グリーンシート４０を積層する。これにより、図５に示すごとく、凸部３１の内側に形成される隣合うヒータエレメント２１の間においては、第１グリーンシート３０と第２グリーンシート４０とを互いに接触させることなく、凸部３１において、第１グリーンシート３０と第２グリーンシート４０とを接合することができる。   Further, in manufacturing the ceramic heater 1, as shown in FIG. 3, the first green sheet 30 is provided with a convex portion 31, and the second green portion 30 is joined to the first green sheet 30 so as to be joined at the convex portion 31. The green sheets 40 are stacked. Thereby, as shown in FIG. 5, between the adjacent heater elements 21 formed inside the convex portion 31, the first green sheet 30 and the second green sheet 40 are not brought into contact with each other, and the convex portion 31. The first green sheet 30 and the second green sheet 40 can be joined.

これにより、第１グリーンシート３０と第２グリーンシート４０とを、凸部３１において強く圧着することができる。それ故、得られるセラミックヒータ１におけるヒータ基板３と被覆基板４との界面１２における密着性を向上させ、発熱部２２を雰囲気ガスから確実に遮断することができ、セラミックヒータ１の耐久性を向上させることができる。   Thereby, the 1st green sheet 30 and the 2nd green sheet 40 can be crimped | bonded strongly in the convex part 31. FIG. Therefore, the adhesion at the interface 12 between the heater substrate 3 and the coated substrate 4 in the ceramic heater 1 to be obtained can be improved, the heat generating part 22 can be surely shielded from the atmospheric gas, and the durability of the ceramic heater 1 is improved. Can be made.

また、第１グリーンシート３０と第２グリーンシート４０とは、凸部３１において接合すればよいため、比較的大きな押圧荷重をかける必要がない。それ故、第１グリーンシート３０と第２グリーンシート４０とを、破損させることなく容易に接合することができる。
また、本製造方法によれば、例えば第１グリーンシート３０にヒータエレメント２１を埋設するための凹溝を形成するなどの特別な加工を行う必要がなく、容易にセラミックヒータ１を製造することができる。 Moreover, since the 1st green sheet 30 and the 2nd green sheet 40 should just be joined in the convex part 31, it is not necessary to apply a comparatively big press load. Therefore, the first green sheet 30 and the second green sheet 40 can be easily joined without being damaged.
Moreover, according to this manufacturing method, it is not necessary to perform a special process such as forming a groove for embedding the heater element 21 in the first green sheet 30, and the ceramic heater 1 can be easily manufactured. it can.

以上のごとく、本例によれば、耐久性、生産性に優れたセラミックヒータ及びその製造方法を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a ceramic heater excellent in durability and productivity and a manufacturing method thereof.

（実施例２）
本例は、図６、図７に示すごとく、被覆基板４がヒータエレメント２１に接触した状態で、ヒータ基板３に積層されているセラミックヒータ１の例である。
該セラミックヒータ１においては、隣合うヒータエレメント２１の間の空隙部１１は、ヒータエレメント２１の厚みｄ１の１０％以上の厚みを有する。即ち、図７に示すごとく、上記空隙部１１におけるヒータ基板３と被覆基板４との最短距離ｄ３が、ヒータエレメント２１の厚みｄ１の１０％以上である。 (Example 2)
This example is an example of the ceramic heater 1 laminated on the heater substrate 3 in a state where the coated substrate 4 is in contact with the heater element 21 as shown in FIGS.
In the ceramic heater 1, the gap 11 between adjacent heater elements 21 has a thickness of 10% or more of the thickness d 1 of the heater element 21. That is, as shown in FIG. 7, the shortest distance d3 between the heater substrate 3 and the covering substrate 4 in the gap 11 is 10% or more of the thickness d1 of the heater element 21.

また、本例においては、上記凸部３１の高さｄ２は、ヒータエレメント２１の厚みｄ１よりも小さく、３０〜４０μｍである。これにより、被覆基板４（第２グリーンシート４０）をヒータ基板３（第１グリーンシート３０）に積層する際に、被覆基板４（第２グリーンシート４０）がヒータエレメント２１に接触し、押圧する状態となる。そして、被覆基板４（第２グリーンシート４０）が変形して、上記空隙部１１の厚みｄ３が、ヒータエレメント２１の厚みｄ１よりも小さくなる。例えば上記厚みｄ３は２０〜３０μｍとなる。
その他は、実施例１と同様である。 Moreover, in this example, the height d2 of the convex part 31 is smaller than the thickness d1 of the heater element 21 and is 30 to 40 μm. Thus, when the coated substrate 4 (second green sheet 40) is laminated on the heater substrate 3 (first green sheet 30), the coated substrate 4 (second green sheet 40) contacts and presses the heater element 21. It becomes a state. And the coating substrate 4 (2nd green sheet 40) deform | transforms, and the thickness d3 of the said space | gap part 11 becomes smaller than the thickness d1 of the heater element 21. FIG. For example, the thickness d3 is 20 to 30 μm.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、ヒータエレメント２１が被覆基板４に直接接触することとなるため、伝熱性が向上し、セラミックヒータ１の温度制御性を向上させることができる。
また、空隙部１１の厚みｄ３がヒータエレメント２１の厚みｄ１の１０％以上を確保しているため、ヒータ基板３と被覆基板４との密着性を確保することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, the heater element 21 is in direct contact with the coated substrate 4, so that the heat transfer is improved and the temperature controllability of the ceramic heater 1 can be improved.
Further, since the thickness d3 of the gap 11 is 10% or more of the thickness d1 of the heater element 21, the adhesion between the heater substrate 3 and the covering substrate 4 can be ensured.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例３）
本例は、図８〜図１０に示すごとく、セラミックヒータ１を製造するに当たり、第１グリーンシート３０とは別体の第３グリーンシート３１０を、発熱部２２となる部分の外周において第１グリーンシート３０に積層することにより、凸部３１を設ける例である。 (Example 3)
In this example, as shown in FIGS. 8 to 10, in manufacturing the ceramic heater 1, the third green sheet 310, which is a separate body from the first green sheet 30, is disposed on the outer periphery of the portion that becomes the heat generating portion 22. In this example, the protrusions 31 are provided by being laminated on the sheet 30.

以下、本例のセラミックヒータ１の製造方法につき、具体的に説明する。
まず、実施例１と同様に、ヒータ基板３用の第１グリーンシート３０と、被覆基板４用の第２グリーンシート４０とを作製する。また、同様の方法で作製したグリーンシートに開口部３１１を設けた第３グリーンシート３１０を作製する。該第３グリーンシート３１０は、凸部３１用のグリーンシートであり、上記開口部３１１は、ヒータパターン２を三方から囲うことができる形状（図１、図２の凸部３１参照）とする。なお、第３グリーンシート３１０の厚みは、８〜７５μｍ程度である。 Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic heater 1 of this example will be specifically described.
First, similarly to Example 1, the first green sheet 30 for the heater substrate 3 and the second green sheet 40 for the coated substrate 4 are produced. Further, a third green sheet 310 in which an opening 311 is provided in a green sheet manufactured by the same method is manufactured. The third green sheet 310 is a green sheet for the convex portion 31, and the opening 311 has a shape that can surround the heater pattern 2 from three directions (see the convex portion 31 in FIGS. 1 and 2). The thickness of the third green sheet 310 is about 8 to 75 μm.

次に、図８に示すごとく、導電性ペーストを第１グリーンシート３０に印刷し、ヒータパターン２を形成する。
次に、図９に示すごとく、ヒータパターン２を囲うように、第１グリーンシート３０に、第３グリーンシート３１０を積層する。
次に、図１０に示すごとく、第３グリーンシート３１０に第２グリーンシート４０を積層して積層体１０を得た後、これを焼成し、焼結体を得る。
以上により、本例のセラミックヒータ１を製造する。
なお、本明細書においては、第３グリーンシート３１０により作製した凸部３１も、ヒータ基板３の一部と定義する。
その他、実施例１と同様である。 Next, as shown in FIG. 8, the conductive paste is printed on the first green sheet 30 to form the heater pattern 2.
Next, as shown in FIG. 9, the third green sheet 310 is laminated on the first green sheet 30 so as to surround the heater pattern 2.
Next, as shown in FIG. 10, after the second green sheet 40 is laminated on the third green sheet 310 to obtain the laminated body 10, this is fired to obtain a sintered body.
Thus, the ceramic heater 1 of this example is manufactured.
In the present specification, the convex portion 31 produced by the third green sheet 310 is also defined as a part of the heater substrate 3.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合にも、凸部３１を容易に形成することができる。また、上記のごとく、第３グリーンシート３１０を第１グリーンシート３０に積層する前に、ヒータパターン２を形成することができるため、製造が容易となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 Also in this example, the convex part 31 can be formed easily. Further, as described above, since the heater pattern 2 can be formed before the third green sheet 310 is laminated on the first green sheet 30, the manufacture is facilitated.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例４）
本例は、図１１、図１２に示すごとく、実施例１に示したセラミックヒータ１を用いたガスセンサ素子５の例である。
該ガスセンサ素子５は、固体電解質板５１と該固体電解質板５１の表面に設けて被測定ガスに曝される被測定ガス側電極５５及び基準ガスに曝される基準ガス側電極５６とよりなるセンサセル５０を有する。そして、一体的にセラミックヒータ１が積層されている。 Example 4
This example is an example of the gas sensor element 5 using the ceramic heater 1 shown in Example 1 as shown in FIGS.
The gas sensor element 5 includes a solid electrolyte plate 51, a measured gas side electrode 55 that is provided on the surface of the solid electrolyte plate 51 and is exposed to the measured gas, and a reference gas side electrode 56 that is exposed to the reference gas. 50. And the ceramic heater 1 is laminated | stacked integrally.

図１１、図１２に示すごとく、固体電解質板５１は、基準ガス室５２０形成用のスペーサ５２を介して、セラミックヒータ１の被覆基板４に積層されている。
また、固体電解質板５１に設けた被測定ガス側電極５５を覆うように、電極保護膜５７が積層される。
固体電解質板５１の他方の面には基準ガス側電極５６が設けてあり、該基準ガス側電極５６は基準ガス室５２０に対面する。 As shown in FIGS. 11 and 12, the solid electrolyte plate 51 is laminated on the coated substrate 4 of the ceramic heater 1 via the spacer 52 for forming the reference gas chamber 520.
Further, an electrode protective film 57 is laminated so as to cover the measured gas side electrode 55 provided on the solid electrolyte plate 51.
A reference gas side electrode 56 is provided on the other surface of the solid electrolyte plate 51, and the reference gas side electrode 56 faces the reference gas chamber 520.

上記被測定ガス側電極５５及び基準ガス側電極５６には出力取出し用のリード部５５１、５６１及び端子５５２、５６２がそれぞれ設けてある。
上記スペーサ５２はコ字状に構成されており、該スペーサ５２とセラミックヒータ１における被覆基板４とによって、基準ガス室５２０が構成される。
また、セラミックヒータ１のヒータ基板３には、ヒータパターン２への通電用の端子部２４が、ヒータパターン２と反対側の面に形成されている。
上記セラミックヒータ１については、実施例１と同様である。 The measurement gas side electrode 55 and the reference gas side electrode 56 are provided with output lead portions 551 and 561 and terminals 552 and 562, respectively.
The spacer 52 is formed in a U-shape, and the reference gas chamber 520 is configured by the spacer 52 and the coated substrate 4 in the ceramic heater 1.
The heater substrate 3 of the ceramic heater 1 is provided with a terminal portion 24 for energizing the heater pattern 2 on the surface opposite to the heater pattern 2.
The ceramic heater 1 is the same as that of the first embodiment.

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のガスセンサ素子５は、実施例１におけるセラミックヒータ１を用いたガスセンサ素子である。それ故、実施例１において述べたごとく、耐久性、生産性に優れたセラミックヒータ１を得ることができ、ひいては、耐久性、生産性に優れたガスセンサ素子５を得ることができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
The gas sensor element 5 of this example is a gas sensor element using the ceramic heater 1 in the first embodiment. Therefore, as described in Example 1, the ceramic heater 1 excellent in durability and productivity can be obtained, and as a result, the gas sensor element 5 excellent in durability and productivity can be obtained.

また、ヒータパターン２の厚みが大きく、線間幅が狭いセラミックヒータ１を用いる場合にも、該セラミックヒータ１の耐久性、生産性を確保し、ガスセンサ素子５の耐久性、生産性を確保することができる。これにより、ガスセンサ素子１の早期活性を実現することが容易となる。
以上のごとく、本例によれば、耐久性、生産性に優れたガスセンサを提供することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 Further, even when the ceramic heater 1 having a large heater pattern 2 and a narrow line width is used, the durability and productivity of the ceramic heater 1 are ensured, and the durability and productivity of the gas sensor element 5 are ensured. be able to. Thereby, it becomes easy to realize the early activation of the gas sensor element 1.
As described above, according to this example, a gas sensor excellent in durability and productivity can be provided.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

実施例１における、セラミックヒータの斜視図。1 is a perspective view of a ceramic heater in Example 1. FIG. 実施例１における、ヒータパターンが形成されたヒータ基板の平面図。The top view of the heater board | substrate with which the heater pattern in Example 1 was formed. 実施例１における、凹部及び凸部を形成した第１グリーンシート（ヒータ基板）の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the 1st green sheet (heater board | substrate) in which the recessed part and the convex part in Example 1 were formed. 実施例１における、第１グリーンシート（ヒータ基板）にヒータパターンを印刷した状態を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the state which printed the heater pattern in the 1st green sheet (heater board | substrate) in Example 1. FIG. 実施例１における、第１グリーンシート（ヒータ基板）に第２グリーンシート（被覆基板）を積層した状態を示す断面説明図であって、図２のＡ−Ａ線矢視断面に相当するセラミックヒータの断面説明図。2 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which a second green sheet (covered substrate) is laminated on a first green sheet (heater substrate) in Example 1, and is a ceramic heater corresponding to a cross section taken along line AA in FIG. FIG. 実施例２における、セラミックヒータの断面図。Sectional drawing of the ceramic heater in Example 2. FIG. 実施例２における、空隙部の断面図。Sectional drawing of the space | gap part in Example 2. FIG. 実施例３における、第１グリーンシート（ヒータ基板）にヒータパターンを印刷した状態を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the state which printed the heater pattern in the 1st green sheet (heater board | substrate) in Example 3. FIG. 実施例３における、第１グリーンシート（ヒータ基板）に第３グリーンシート（凸部）を積層した状態を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the state which laminated | stacked the 3rd green sheet (convex part) on the 1st green sheet (heater board | substrate) in Example 3. FIG. 実施例３における、第３グリーンシート（凸部）に第２グリーンシート（被覆基板）を積層した状態を示す断面説明図であって、セラミックヒータの断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which a second green sheet (covered substrate) is laminated on a third green sheet (convex portion) in Example 3, and is a cross-sectional explanatory view of a ceramic heater. 実施例４における、ガスセンサ素子の展開斜視図。FIG. 6 is a developed perspective view of a gas sensor element in Example 4. 実施例４における、ガスセンサ素子の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the gas sensor element in Example 4. FIG. 従来例における、セラミックヒータの断面説明図。Cross-sectional explanatory drawing of the ceramic heater in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１ セラミックヒータ
１１ 空隙部
２ ヒータパターン
２１ ヒータエレメント
２２ 発熱部
３ ヒータ基板
３１ 凸部
４ 被覆基板
５ ガスセンサ素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic heater 11 Air gap part 2 Heater pattern 21 Heater element 22 Heat generating part 3 Heater board 31 Convex part 4 Covering board 5 Gas sensor element

Claims (15)

ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなるセラミックヒータであって、
上記ヒータ基板と上記被覆基板とは、上記発熱部の外周において互いに接合されており、
かつ、隣合う上記ヒータエレメントの間は、上記ヒータ基板と上記被覆基板とが互いに接触していない空隙部となっていることを特徴とするセラミックヒータ。 A heater pattern having a heat generating portion in which the heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and a ceramic coated substrate laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern A ceramic heater comprising:
The heater substrate and the coated substrate are bonded to each other on the outer periphery of the heat generating portion,
And between the said heater elements adjacent, the said heater substrate and the said coating | coated board | substrate become the space | gap part which is not mutually contacting, The ceramic heater characterized by the above-mentioned. 請求項１において、上記セラミックヒータは、上記発熱部の外周において、上記ヒータ基板から上記被覆基板側に突出した凸部、もしくは、上記被覆基板から上記ヒータ基板側に突出した凸部を設けてなることを特徴とするセラミックヒータ。   2. The ceramic heater according to claim 1, wherein a convex portion projecting from the heater substrate toward the coated substrate side or a convex portion projecting from the coated substrate toward the heater substrate is provided on an outer periphery of the heat generating portion. A ceramic heater characterized by that. 請求項１又は２において、上記空隙部は、上記ヒータエレメントの厚みの１０％以上の厚みを有することを特徴とするセラミックヒータ。   3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the gap portion has a thickness of 10% or more of the thickness of the heater element. 請求項１〜３のいずれか一項において、隣合う上記ヒータエレメントは、０．２〜１．０ｍｍの線間幅を有することを特徴とするセラミックヒータ。   4. The ceramic heater according to claim 1, wherein the adjacent heater elements have a line-to-line width of 0.2 to 1.0 mm. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記ヒータエレメントは、０．２〜０．５ｍｍの線幅を有することを特徴とするセラミックヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the heater element has a line width of 0.2 to 0.5 mm. 請求項１〜５のいずれか一項において、上記ヒータエレメントは、１０〜５０μｍの厚みを有することを特徴とするセラミックヒータ。   6. The ceramic heater according to claim 1, wherein the heater element has a thickness of 10 to 50 [mu] m. ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなるセラミックヒータを製造する方法であって、
上記ヒータ基板用の第１グリーンシートに上記ヒータパターンを形成すると共に上記発熱部となる部分の外周に凸部を設け、
次いで、上記凸部において接合するように、上記第１グリーンシートに上記被覆基板用の第２グリーンシートを積層して積層体を得、
次いで、該積層体を焼成することを特徴とするセラミックヒータの製造方法。 A heater pattern having a heat generating portion in which the heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and a ceramic coated substrate laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern A method for producing a ceramic heater comprising:
Forming the heater pattern on the first green sheet for the heater substrate and providing a convex portion on the outer periphery of the portion to be the heat generating portion;
Next, the second green sheet for the coated substrate is laminated on the first green sheet so as to be bonded at the convex portion, thereby obtaining a laminate.
Next, the method for producing a ceramic heater, wherein the laminate is fired. 請求項７において、上記凸部は、第１グリーンシートにおける上記発熱部が形成される部分を押圧して凹部を形成することにより、該凹部の外側に設けることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。   8. The method of manufacturing a ceramic heater according to claim 7, wherein the convex portion is provided outside the concave portion by pressing a portion of the first green sheet where the heat generating portion is formed to form the concave portion. . 請求項７において、上記凸部は、第１グリーンシートとは別体の第３グリーンシートを、上記発熱部となる部分の外周に積層することにより設けることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。   8. The method of manufacturing a ceramic heater according to claim 7, wherein the convex portion is provided by laminating a third green sheet separate from the first green sheet on an outer periphery of a portion serving as the heat generating portion. 固体電解質板と該固体電解質板の表面に設けて被測定ガスに曝される被測定ガス側電極及び基準ガスに曝される基準ガス側電極とよりなるセンサセルを有すると共に、一体的にセラミックヒータが積層されているガスセンサ素子において、
上記セラミックヒータは、ヒータエレメントが折り返し状に形成された発熱部を有するヒータパターンと、該ヒータパターンが形成されたセラミック製のヒータ基板と、上記ヒータパターンを覆うように上記ヒータ基板に積層されたセラミック製の被覆基板とからなり、
上記ヒータ基板と上記被覆基板とは、上記発熱部の外周において互いに接合されており、
かつ、隣合う上記ヒータエレメントの間は、上記ヒータ基板と上記被覆基板とが互いに接触していない空隙部となっていることを特徴とするガスセンサ素子。 A sensor cell comprising a solid electrolyte plate, a gas side electrode to be measured which is provided on the surface of the solid electrolyte plate and exposed to the gas to be measured, and a reference gas side electrode which is exposed to the reference gas; In the stacked gas sensor elements,
The ceramic heater is laminated on the heater substrate so as to cover the heater pattern, a heater pattern having a heating part in which the heater element is formed in a folded shape, a ceramic heater substrate on which the heater pattern is formed, and the heater pattern. Consisting of a ceramic coated substrate,
The heater substrate and the coated substrate are bonded to each other on the outer periphery of the heat generating portion,
The gas sensor element is characterized in that a gap is formed between the heater elements adjacent to each other so that the heater substrate and the coated substrate are not in contact with each other. 請求項１０において、上記セラミックヒータは、上記発熱部の外周において、上記ヒータ基板から上記被覆基板側に突出した凸部、もしくは、上記被覆基板から上記ヒータ基板側に突出した凸部を設けてなることを特徴とするガスセンサ素子。   11. The ceramic heater according to claim 10, wherein a convex portion protruding from the heater substrate toward the coated substrate side or a convex portion protruding from the coated substrate toward the heater substrate is provided on the outer periphery of the heat generating portion. The gas sensor element characterized by the above-mentioned. 請求項１１において、上記空隙部は、上記ヒータエレメントの厚みの１０％以上の厚みを有することを特徴とするガスセンサ素子。   12. The gas sensor element according to claim 11, wherein the gap has a thickness of 10% or more of the thickness of the heater element. 請求項１１又は１２において、隣合う上記ヒータエレメントは、０．２〜１．０ｍｍの線間幅を有することを特徴とするガスセンサ素子。   13. The gas sensor element according to claim 11, wherein the adjacent heater elements have a line width of 0.2 to 1.0 mm. 請求項１１〜１３のいずれか一項において、上記ヒータエレメントは、０．２〜０．５ｍｍの線幅を有することを特徴とするガスセンサ素子。   The gas sensor element according to any one of claims 11 to 13, wherein the heater element has a line width of 0.2 to 0.5 mm. 請求項１１〜１４のいずれか一項において、上記ヒータエレメントは、１０〜５０μｍの厚みを有することを特徴とするガスセンサ素子。   The gas sensor element according to claim 11, wherein the heater element has a thickness of 10 to 50 μm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20080223849A1 (en) * 2006-12-15 2008-09-18 Denso Corporation Ceramic heater and gas sensor element
US8226784B2 (en) * 2008-01-28 2012-07-24 Ngk Insulators, Ltd. Method of forming laminated body and method of manufacturing sensor element
US9651517B2 (en) 2014-02-11 2017-05-16 Denso Corporation Ceramic heater and gas sensor element using the same

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