JP2008076282A - Manufacturing method of gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガスセンサの製造方法に係り、特に測定対象ガス中の特定のガス成分の濃度を検出するために用いられる酸素センサや全領域空燃比センサ、NOxセンサ等のガスセンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor, and more particularly to a method for manufacturing a gas sensor such as an oxygen sensor, a full-range air-fuel ratio sensor, or a NOx sensor that is used for detecting the concentration of a specific gas component in a measurement target gas.
従来、自動車から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。このうち、センサ素子は、排気ガス中の酸素等の濃度を検出して外部に出力する板状の検出素子を備えるものである。この検出素子はジルコニアを主体とする固体電解質基材により構成されているが、このような固体電解質基材は温度が低いと活性化しないため、センサ素子には一般に検出素子(固体電解質体基材)を加熱するための板状のヒータ素子が併設されている。なお、ヒータ素子はアルミナを主体にしたセラミック基板(絶縁層)と発熱抵抗体とから形成されるものである。そして、センサ素子における検出素子とヒータ素子とは、例えばセメントといった貼り合わせ層を介して貼り合わされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor having a sensor element whose electrical characteristics change according to the concentration of a specific gas component in exhaust gas discharged from an automobile is known. Among these, the sensor element includes a plate-like detection element that detects the concentration of oxygen or the like in the exhaust gas and outputs the detected concentration to the outside. This detection element is composed of a solid electrolyte base material mainly composed of zirconia. However, since such a solid electrolyte base material is not activated when the temperature is low, the sensor element is generally a detection element (solid electrolyte base material). A plate-like heater element is also provided. The heater element is formed of a ceramic substrate (insulating layer) mainly composed of alumina and a heating resistor. And the detection element and heater element in a sensor element are bonded together through bonding layers, such as cement, for example.
さらに、センサ素子には、当該センサ素子が挿通される貫通孔を備えたセラミックアダプタが装着されている。そして、センサ素子は装着されたセラミックアダプタを介して、略円筒状のセンサホルダに内挿保持されるようになっている。また、センサ素子とセンサホルダの隙間には、複数の充填材が順に充填され、熱処理されることにより、複数の充填層が形成されている。このような複数の充填層において、センサホルダ内の最も後方に配される充填層は、ガラス粉末(ガラス100%)を溶融・固化させたものであり、センサホルダ内を気密に保持する役目を担っている。なお、このガラスからなる充填層は、電極線が接続されるセンサ素子の後端部を取り囲むように形成されている。 Furthermore, a ceramic adapter having a through hole through which the sensor element is inserted is attached to the sensor element. The sensor element is inserted and held in a substantially cylindrical sensor holder through a mounted ceramic adapter. In addition, a plurality of filler layers are formed in the gap between the sensor element and the sensor holder by sequentially filling a plurality of fillers and performing heat treatment. In such a plurality of packed layers, the packed layer disposed at the rearmost in the sensor holder is obtained by melting and solidifying glass powder (glass 100%), and serves to keep the inside of the sensor holder airtight. I'm in charge. The filling layer made of glass is formed so as to surround the rear end portion of the sensor element to which the electrode wire is connected.
このようなガスセンサについては、一般に、検出素子を構成する固体電解質基材(ジルコニア)が充填層を構成するガラス成分よりも熱膨張係数が大きいことから、充填層のガラス成分が検出素子の後端面に存在する凹凸に直接接すると、上記熱処理の際に互いの熱膨張差による応力が上記凹凸に働き、検出素子にクラックが発生することがある。そこで、検出素子の後端面にガラス成分を含有する充填層が直接接しないようにするため、該後端面全体に絶縁性を有する保護膜が形成されている。 For such a gas sensor, in general, since the solid electrolyte base material (zirconia) constituting the detection element has a larger thermal expansion coefficient than the glass component constituting the filling layer, the glass component of the filling layer is the rear end surface of the detection element. In direct contact with the unevenness present in the surface, stress due to the difference in thermal expansion between the two acts on the unevenness during the heat treatment, and cracks may occur in the detection element. Therefore, in order to prevent the filling layer containing the glass component from directly contacting the rear end surface of the detection element, an insulating protective film is formed on the entire rear end surface.
このような保護膜は、アルミナ粉末等の絶縁性セラミック粉末、有機溶剤、バインダおよび分散剤等からなる絶縁性ペーストを検出素子の後端面に塗布し、乾燥、熱処理することにより形成されている。しかし、このような有機溶剤を含む絶縁性ペーストを使用した場合、有機溶剤を除去するために比較的高い温度で長時間の乾燥を行わなければならず、この乾燥の際に絶縁性ペースト内に存在する気泡が膨張し、絶縁性ペーストが破裂することがある。このような絶縁性ペーストの破裂を抑制するには、絶縁性ペーストの塗布・乾燥を複数回に分けて繰り返し行うことが有効であるが、作業工程が多くなり、生産性が低下するため好ましくない。 Such a protective film is formed by applying an insulating paste made of insulating ceramic powder such as alumina powder, an organic solvent, a binder, a dispersing agent, and the like to the rear end face of the detection element, and drying and heat-treating it. However, when an insulating paste containing such an organic solvent is used, it must be dried for a long time at a relatively high temperature in order to remove the organic solvent. The existing bubbles may expand and the insulating paste may burst. In order to suppress such bursting of the insulating paste, it is effective to repeatedly apply and dry the insulating paste in a plurality of times, but this is not preferable because the number of work steps increases and productivity decreases. .
このため、絶縁性セラミック粉末と紫外線硬化性樹脂と含み、実質的に有機溶剤を含まない絶縁性ペーストを検出素子の後端面に塗布し、これに紫外線を照射することにより硬化させて硬化膜とした後、さらにこの硬化膜を熱処理することにより保護膜とすることが行われている。このような方法によれば、有機溶剤を除去するための長時間の乾燥が不要となり、作業時間を大幅に短縮することができると共に、絶縁性ペーストの破裂も抑制することができる(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、このようなガスセンサを効率的に製造するには、上記したような検出素子の後端面に絶縁性ペーストを塗布する作業を塗布装置を用いて自動化することが好ましい。このような塗布装置としては、例えばディスペンサのように、吐出ノズルから絶縁性ペーストを吐出することにより、塗布するものが挙げられる。 By the way, in order to manufacture such a gas sensor efficiently, it is preferable to automate the operation | work which apply | coats an insulating paste to the rear-end surface of a detection element as mentioned above using a coating device. An example of such a coating apparatus is a device that applies an insulating paste by discharging an insulating paste from a discharge nozzle, such as a dispenser.
そして、検出素子の後端面に塗布する絶縁性ペーストの塗布量が多くなると不必要な部分にまで絶縁性ペーストが付着してしまうことから、その塗布量は少量であることが好ましく、そのためにディスペンサの吐出ノズルとしては絶縁性ペーストの塗布量を適切に制御できる細径のものが好ましく、例えば0.70mm以下(内径)のものが好適に用いられる。 Since the insulating paste adheres to unnecessary portions when the coating amount of the insulating paste applied to the rear end surface of the detection element increases, the coating amount is preferably small. As the discharge nozzle, those having a small diameter capable of appropriately controlling the coating amount of the insulating paste are preferable.
しかしながら、従来の絶縁性セラミック粉末と紫外線硬化性樹脂と含み、実質的に有機溶剤を含まない絶縁性ペーストは、その粘度が例えば400MPa・s以上となることから、上記したような細径の吐出ノズルから吐出させることができない。吐出ノズルの内径を広げることで、このような粘度の高い絶縁性ペーストを吐出させることも可能であるが、上記したように、吐出ノズルの内径が大きくなると塗布量を制御することが困難となり、不必要な部分にまで絶縁性ペーストが付着してしまうおそれがある。 However, the conventional insulating ceramic powder and the ultraviolet curable resin, and the insulating paste substantially not containing the organic solvent has a viscosity of, for example, 400 MPa · s or more. It cannot be discharged from the nozzle. By expanding the inner diameter of the discharge nozzle, it is possible to discharge such a high-viscosity insulating paste, but as described above, it becomes difficult to control the coating amount when the inner diameter of the discharge nozzle is increased, There is a possibility that the insulating paste adheres to unnecessary portions.
このため、従来においては絶縁性ペーストを塗布装置を用いて塗布することが困難であり、個々の検出素子に手塗りで絶縁性ペーストを塗布しており、作業時間がかかり、生産性に優れないといった課題がある。 For this reason, conventionally, it is difficult to apply the insulating paste by using a coating apparatus, and the insulating paste is applied by hand to each detection element, which takes time and is not excellent in productivity. There is a problem.
本発明は上記したような課題を解決するためになされたものであって、従来においては手塗りでしか行うことができなかった検出素子の後端面等への絶縁性ペーストの塗布を、塗布装置により自動で塗布することができるようにし、これにより作業時間を短縮し、生産性を向上させたガスセンサの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in the past, an application of an insulating paste to the rear end surface of a detection element, which could be performed only by hand coating, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a gas sensor that can be applied automatically, thereby shortening the working time and improving the productivity.
本発明のガスセンサの製造方法は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する板状の検出素子と、前記検出素子に積層され、該検出素子を加熱する板状のヒータ素子とから構成されるセンサ素子と、自身の先端から前記センサ素子の先端側を突出させる状態で当該センサ素子を軸線方向に沿って貫通させ、前記センサ素子の後端部を自身の内側に収容する筒状のセンサホルダと、少なくとも前記センサ素子の後端部を取り囲むように、前記センサ素子と前記センサホルダとの間に充填され、ガラス成分を少なくとも含有する充填層と、を備えるガスセンサの製造方法であって、前記センサ素子を構成する前記検出素子と前記ヒータ素子とのうち、少なくとも前記ガラス成分の熱膨張率との差が大きい基材で構成される側の素子の後端面に、アルミナ粉末と紫外線硬化性樹脂とを含む絶縁性ペーストを塗布する塗布工程と、前記絶縁性ペーストに紫外線を照射して当該絶縁性ペーストを硬化させることにより、前記後端面を被覆する硬化膜を形成する硬化膜形成工程と、前記硬化膜を熱処理して保護膜を形成する保護膜形成工程とを備えるガスセンサの製造方法において、前記塗布工程における前記絶縁性ペーストは前記アルミナ粉末の比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下であるとともに、自身の粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下であることを特徴とするものである。 The gas sensor manufacturing method of the present invention comprises a plate-like detection element that detects the concentration of a specific gas component in a gas to be measured, and a plate-like heater element that is stacked on the detection element and heats the detection element. And a cylindrical element that penetrates the sensor element along the axial direction in a state in which the front end side of the sensor element protrudes from the front end of the sensor element and accommodates the rear end portion of the sensor element inside the sensor element. A gas sensor manufacturing method comprising: a sensor holder; and a filling layer filled between the sensor element and the sensor holder so as to surround at least a rear end portion of the sensor element and containing at least a glass component. The rear end face of the element on the side composed of a base material having a large difference between at least the thermal expansion coefficient of the glass component among the detection element and the heater element constituting the sensor element. Applying an insulating paste containing alumina powder and an ultraviolet curable resin, and curing the insulating paste by irradiating the insulating paste with ultraviolet rays to form a cured film that covers the rear end face In the method for manufacturing a gas sensor, comprising: a cured film forming step for forming a protective film by heat-treating the cured film; and the specific surface area of the alumina powder in the insulating paste in the coating step is 2. The viscosity is 8 m 2 / g or more and 3.3 m 2 / g or less, and its own viscosity is 20 Pa · s or more and 200 Pa · s or less.
本発明のガスセンサの製造方法では、前記絶縁性ペーストを構成する前記紫外線硬化性樹脂の粘度が500mPa・s以上1000mPa・s以下であることが好ましい。また、本発明のガスセンサの製造方法では、前記保護膜形成工程が、前記硬化膜が形成された前記センサ素子を前記センサホルダ内に挿入した後、前記センサ素子と前記センサホルダとの間に、少なくとも前記ガラス成分を含む前記充填層となる粉末を充填して熱処理を行うことにより、前記充填層と前記保護膜とを同時に形成するものであることが好ましい。さらに、本発明のガスセンサの製造方法では、前記検出素子を構成する基材は主としてジルコニアからなることが好ましく、前記ヒータ素子を構成する基材は主としてアルミナからなることが好ましい。 In the gas sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the viscosity of the ultraviolet curable resin constituting the insulating paste is 500 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less. Further, in the gas sensor manufacturing method of the present invention, after the protective film forming step inserts the sensor element on which the cured film is formed into the sensor holder, between the sensor element and the sensor holder, It is preferable that the filling layer and the protective film are formed at the same time by filling the powder to be the filling layer containing at least the glass component and performing a heat treatment. Furthermore, in the gas sensor manufacturing method of the present invention, the base material constituting the detection element is preferably mainly made of zirconia, and the base material constituting the heater element is preferably mainly made of alumina.
本発明によれば、センサ素子を構成する検出素子とヒータ素子とのうち、少なくともガラス成分の熱膨張率との差が大きい基材で構成される側の素子の後端面に、比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下のアルミナ粉末と紫外線硬化性樹脂とを含み、自身の粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下の絶縁性ペーストを塗布するものとすることで、従来は困難であったディスペンサ等の塗布装置による絶縁性ペーストの塗布が可能となり、これによりガスセンサを製造するための作業時間を大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。 According to the present invention, the specific surface area is 2 on the rear end face of the element constituted by the base material having a large difference between the thermal expansion coefficient of the glass component among the detection element and the heater element constituting the sensor element. By applying an insulating paste having an alumina powder of not less than 0.8 m 2 / g and not more than 3.3 m 2 / g and an ultraviolet curable resin and having a viscosity of 20 Pa · s to 200 Pa · s, Insulating paste can be applied by an application device such as a dispenser, which has been difficult in the past, thereby significantly reducing the work time for manufacturing the gas sensor and improving productivity.
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明のガスセンサの製造方法を適用して製造されるガスセンサについて説明する。なお、以下では、ガスセンサの一種であり、排気管に装着され、測定対象となる排気ガス中の酸素ガス濃度を検出するために用いられる全領域空燃比センサ1(以下、空燃比センサ1と呼ぶ。)について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, a gas sensor manufactured by applying the gas sensor manufacturing method of the present invention will be described. In the following, it is a kind of gas sensor, which is attached to the exhaust pipe, and is used for detecting the oxygen gas concentration in the exhaust gas to be measured, and is used as a whole area air-fuel ratio sensor 1 (hereinafter referred to as air-fuel ratio sensor 1). .).
図1は、空燃比センサ1を示す縦断面図である。この空燃比センサ1は、酸素濃度を検出可能な検出素子11を備えるものであり、同空燃比センサ1を自動車の排気管に取り付けることにより、検出素子11の先端側を排気ガスが流れる排気管内に配置させて使用するものである。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the air-fuel ratio sensor 1. The air-fuel ratio sensor 1 includes a
空燃比センサ1は、板状のセンサ素子14、当該センサ素子14の先端側(図1に示す下側)以外を内挿して保持し、センサ素子14の軸線方向に沿って伸びる略円筒状のセラミックホルダ13、当該セラミックホルダ13の先端側を内挿して保持する主体金具3、当該主体金具3の先端側に接合された有底筒状のプロテクタ19、主体金具3の後端側(図1に示す上側)に接合され、セラミックホルダ13の後端側を囲繞して保護する外筒5、当該外筒5の後方の開口部を閉塞するように配設された略円柱状のセパレータ16、当該セパレータ16の外周面を囲繞し、外筒5の後端側に取り付けられた保護外筒7等から構成されている。
The air-fuel ratio sensor 1 is inserted and held except for the plate-
さらに、空燃比センサ1は上記構成に加え、センサ素子14に装着された支持碍管18および絶縁碍管27、検出素子11の後端面に塗布された保護膜33、保護外筒7の後方の開口部を閉塞するために配設されたゴムキャップ20等を備えている。また、セラミックホルダ13の内部には、センサ素子14の中間部からセンサ素子14の後端部近傍までを保持する第一充填層302が形成され、当該第一充填層302の後方には、センサ素子14の後端部とその後端部に接続される電極線22とを取り囲むようにして封着する第二充填層312が形成されている。なお、以下の説明において、センサ素子14の先端部を「センサ先端部141」、後端部を「センサ後端部142」と呼ぶ。
Further, in addition to the above configuration, the air-fuel ratio sensor 1 includes a supporting
次に、センサ素子14について、図1および図2を参照して説明する。図2は、支持碍管18が装着されたセンサ素子14の斜視図である。図1および図2に示すように、センサ素子14は、ガス濃度を検出する板状の検出素子11と、この検出素子11を加熱する板状のヒータ素子12とが貼り合わせ層(図示せず)を介して互いに接着されることにより、一本の積層体として構成される。なお、空燃比センサ1に用いられるセンサ素子14の構成は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細は省略するが、概略構成は以下の通りである。
Next, the
まず、検出素子11は、板状の固体電解質基材の両側にPtを主体とする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材の両側にPtを主体とする多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これら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絶縁スペーサとから構成される。この固体電解質基材は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニア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形態で配置されている。なお、測定ガス室は、検出素子11のセンサ先端部141側に位置するように形成されており、スペーサ上に別途形成した多孔質状の拡散抵抗部を介して排気ガスが導入可能に構成されている。
First, the
また、このような検出素子11の後端側には、検出素子11に形成される各電極との電気信号の入出力を行うための電極線22が3本設けられている。そのうち1本の電極線22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電極および酸素ポンプ素子の一方の電極と共用化される形で電気的に接続されている。また、残り2本の電極線22は、酸素濃淡電池素子の他方の電極、酸素ポンプ素子の他方の電極と各々電気的に接続されている。
In addition, on the rear end side of such a
次いで、ヒータ素子12は、アルミナを主体とする板状の絶縁性基材の間に、Ptを主体とする発熱抵抗体が挟み込まれるようにして形成されている。このヒータ素子12の後端側には、発熱抵抗体の両端に電気的に接続される電極線22が2本設けられている。
Next, the
そして、検出素子11とヒータ素子12とは、貼り合わせ層(例えば、リン酸セメント)を介して互いに接着される。また、図1および図2に示すように、ヒータ素子12の後端面122は、検出素子11の後端面112よりも後端側に突出する形態で接着される。なお、検出素子11のうち少なくとも排気ガスに晒される電極の表面上には、被毒防止用の多孔質状の保護層(図示せず)が形成される。また、検出素子11およびヒータ素子12の後端側から引き出される電極線22は、各々図1に示すようにリード端子25に対してスポット溶接にて接続される。
And the
次に、支持碍管18について説明する。図2に示すように、支持碍管18は、検出素子11の軸線方向と平行に延設され、その延設された軸線方向と直交する方向の断面が略コ字形状を有する部材である。そして、図1および2に示すように、支持碍管18は、その凹面側を検出素子11の電極線22近傍の側面側に向け、耐熱性セメント(例えば、リン酸セメント)を介して検出素子11に接着されている。この支持碍管18の材質には、第二充填層312を構成するガラス成分の熱膨張率に近い材質、具体的にはアルミナが使用されている。これは、ジルコニアを主体とする固体電解質基材からなる検出素子11と、ガラス成分からなる第二充填層312との熱膨張差が大きく、互いが直接接すると検出素子11にクラックが発生してしまうため、支持碍管18によって上記熱膨張差を緩衝させるためである。
Next, the
次に、絶縁碍管27について、図1および図3を参照して説明する。図3は、図2に示すセンサ素子14に、絶縁碍管27が装着された状態を示すセンサ素子14の斜視図である。図3に示すように、絶縁碍管27は、有底円筒形状をなすセラミック部材からなり、円筒の開口する端面側がセンサ素子14のセンサ後端部142側に向けられた状態で、センサ素子14の中間部よりもやや先端側に装着されている。
Next, the insulating
また、絶縁碍管27の底部の略中央には、センサ素子14が挿通する挿通孔(図示せず)が設けられており、この挿通孔にセンサ素子14が挿入された状態で、絶縁碍管27の凹部の内側に接着体28が充填されることにより、センサ素子14が絶縁碍管27に保持される。そして、図1に示すように、センサ素子14を保持した絶縁碍管27は、セラミックホルダ13の内周面に立設されたフランジ131に係合するようになっている。
In addition, an insertion hole (not shown) through which the
次に、本発明の主要部となる保護膜33、34について、図1を参照して説明する。保護膜33は、センサ素子14のうち、検出素子11の後端面112に形成されるものである。なお、保護膜33は、第二充填層312に含まれるガラス成分の熱膨張率に近い材質、具体的にはアルミナによって形成されている。この保護膜33は、支持碍管18と同様、ジルコニアを基材として構成される検出素子11の後端面に第二充填層312を構成するガラス成分が直接接することによって、検出素子11にクラックが生じることを抑制するため、検出素子11の後端面112の全体を覆うように形成されている。すなわち、検出素子11および第二充填層312の熱膨張率の差を、保護膜33で緩衝することにより、検出素子11にクラックが生じることを防止している。また、同様の理由により、ヒータ素子12の側面と支持碍管18の凹面側端面とで形成される角部付近のうち、後端面122から一定の範囲、例えば6mm程度の範囲にも保護膜34が形成される。このような保護膜33、34を形成する方法については後述する。
Next, the
次に、セラミックホルダ13について、図1を参照して説明する。図1に示すように、セラミックホルダ13は略円筒状のセラミック体であり、センサ素子14を内挿して保持すると共に、それ自体が主体金具3に収容され、保持されるものである。なお、このセラミックホルダ13が、特許請求の範囲における「センサホルダ」に相当する。このセラミックホルダ13の材質は、セラミックホルダ13内に形成される第一充填層302および第二充填層312の熱膨張率に近い熱膨張率を有する材質を選択するのが好ましい。これは、セラミックホルダ13と、第一充填層302および第二充填層312との熱膨張差が大きいと、セラミックホルダ13と、第一充填層302および第二充填層312との間に過度の圧縮応力が働き、セラミックホルダ13にクラックが発生するからである。なお、本実施形態では、第一充填層302および第二充填層312がいずれもガラス成分を含有している関係から、ガラス成分の熱膨張率に近いアルミナを主体にしてセラミックホルダ13が形成されている。
Next, the
セラミックホルダ13の先端側の内周面には、フランジ131が自身の内径方向に向かって立設している。そして、センサ素子14に装着された絶縁碍管27は、セラミックホルダ13内のフランジ131に係合している。このとき、セラミックホルダ13の先端側から、センサ素子14のセンサ先端部141が所定の長さだけ突出し、このセンサ先端部141が排気ガス中に晒されるようになっている。こうして、センサ素子14は、セラミックホルダ13に同軸上に保持される。なお、セラミックホルダ13内に内挿されて収容されるのは、センサ素子14のセンサ先端部141以外の部分である。
A
セラミックホルダ13とセンサ素子14との間に充填される第一充填層302は、滑石、マグネシア、アルミナ等の粉末のうちの一種以上の粉末と、ガラス粉末とからなる混合物粉末を溶融・固化することで形成されている。例えば、第一充填層302は、ガラス成分を12質量%含有する滑石混合粉末を溶融・固化させてなるものである。また、センサ素子14のセンサ後端部142を取り囲むように、セラミックホルダ13とセンサ素子14との間に充填される第二充填層312は、結晶化ガラス粉末(例えば、シリカホウ酸亜鉛マグネシウム系ガラス)を溶融・固化することで形成されている。なお、この第二充填層312が、特許請求の範囲の「充填層」に相当するものである。
The first packed
次に、主体金具3について説明する。図1に示すように、主体金具3は、SUS430製の略円筒状の取り付け部材である。この主体金具3には、センサ素子14を備えたセラミックホルダ13が取り付けられ、排気ガスが流通する排気管に取り付けられる。主体金具3の先端側の開口部には、突出するセンサ素子14のセンサ先端部141を覆うように、二重の有底筒状のプロテクタ19が設けられている。そして、プロテクタ19の外周には、複数のガス導入口が設けられている。こうして、排気ガスはこのガス導入口を通過してプロテクタ19の内部に導入される。
Next, the
また、主体金具3とセラミックホルダ13との隙間には、滑石粉末を圧縮充填した滑石層24が設けられている。さらに、滑石層24の後方には、略リング状の留め具23が嵌め込まれている。そして、主体金具3と留め具23との間に、外筒5の先端側が嵌め込まれ、主体金具3の後端部が内側に向かって加締められている。こうして、セラミックホルダ13および外筒5は、主体金具3に取り付けられている。
Further, in the gap between the
次に、外筒5および保護外筒7について説明する。図1に示すように、略円筒状の外筒5は、SUS304製であり、主体金具3の後端側に取り付けられている。そして、外筒5は、セラミックホルダ13の中間から後端側を保護している。また、外筒5の後端側の周縁部には、外筒5の内側に略直角に折れ曲がって立設された絶縁部材支持部51が設けられている。この絶縁部材支持部51は、外筒5の後端側に配設されるセパレータ16を、先端側(図1に示す下側)から支持している。一方、略円筒状の保護外筒7も、SUS304製であり、外筒5の後端側から、略円筒状の保護外筒7を嵌着することにより取り付けられている。そして、外筒5と保護外筒7との嵌着部(重なり部)を径方向内側に向かって加締めることにより、外筒5と保護外筒7とが強固に接続されている。
Next, the outer cylinder 5 and the protective outer cylinder 7 will be described. As shown in FIG. 1, the substantially cylindrical outer cylinder 5 is made of SUS304 and is attached to the rear end side of the
また、保護外筒7の内側には、上述したリード端子25とリード線50との接続部を収容して保護するセパレータ16が配設されている。そして、保護外筒7の後端側の開口部には、その開口部を閉塞するための略円柱状のゴムキャップ20が配設されている。このゴムキャップ20は、保護外筒7の後端側の内側に装着された状態で、保護外筒7の外周を径方向内側に向かって加締めることにより、保護外筒7に対して固定されている。そして、ゴムキャップ20には、挿通孔が複数設けられ、その挿通孔にはセパレータ16から引き出されるリード線50がそれぞれ内挿されている。
A
次に、上記空燃比センサ1の製造方法について説明する。
まず、予め焼成して得られた板状の検出素子11およびヒータ素子12を貼り合わせ層を介して接着することによりセンサ素子14を形成する。このセンサ素子14には、図2に示すように、検出素子11の電極線22近傍の側面に、耐熱性セメントを用いて支持碍管18を接着する。さらに、このセンサ素子14の中間部よりもやや先端側の径方向周囲には、図3に示すように、接着体28を介して絶縁碍管27を装着する。また、検出素子11およびヒータ素子12の後端側から引き出された各電極線22は、図4に示すように、所定の形状へと整線する。その後、各電極線22にリード端子25を溶接する。なお、リード端子25が接続している様子については図では省略する。
Next, a method for manufacturing the air-fuel ratio sensor 1 will be described.
First, the
このようなセンサ素子14のうち、検出素子11の後端面112には絶縁性ペーストを塗布することによって塗膜233を形成する。また、ヒータ素子12の側面と支持碍管18の凹面側の端面とで形成される角部付近のうち、後端面122から一定の範囲にも絶縁性ペーストを塗布することによって塗膜234を形成する(塗布工程)。なお、これらの塗膜233、234は、後述する硬化膜形成工程における紫外線照射により硬化膜133、134となり、さらに保護膜形成工程における熱処理により保護膜33、34となるものである。
Among
本発明では、このような塗膜233、234を形成するために用いる絶縁性ペーストとして、比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下のアルミナ粉末と紫外線硬化性樹脂とを含み、自身の粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下のものを用いることを特徴としている。本発明では、このような絶縁性ペーストを用いることによって、ディスペンサ等の塗布装置の吐出ノズルから絶縁性ペーストを容易に吐出させることができ、従来は手塗りでしか行うことができなかった検出素子11の後端面112等への絶縁性ペーストの塗布を塗布装置を用いて自動化させることができる。このため、空燃比センサ1の製造時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。また、本発明では、このような絶縁性ペーストを用いることで、従来の絶縁性ペーストからなる保護膜とほぼ同等の応力緩和特性を有する保護膜33、34を形成することができる。また、この絶縁性ペーストは、実質的に有機溶剤を含まないことが好ましい。これにより、有機溶剤を除去するための長時間の乾燥が不要となり、作業時間を大幅に短縮することができると共に、絶縁性ペーストの破裂も抑制できる。なお、本実施例では、絶縁性ペーストには実質的に有機溶剤が含まれていない。
In the present invention, as an insulating paste used to form
ここで、アルミナ粉末の比表面積が3.3m2/gを超える場合、絶縁性ペーストの粘度を200Pa・s以下としにくく、ディスペンサ等の吐出ノズルから絶縁性ペーストを吐出させることが困難となる。例えば、従来の絶縁性ペーストでは、アルミナ粉末として、平均粒径が0.65〜0.67μmであって、比表面積が6.47〜7.24m2/gと比較的大きいものが使用されているが、このようなアルミナ粉末を用いた場合、紫外線硬化性樹脂として粘度の低いものを適用したとしても、絶縁性ペーストの粘度は400Pa・s以上となってしまう。このため、従来の絶縁性ペーストについては、ディスペンサ等の吐出ノズルから吐出させることは困難となる。 Here, when the specific surface area of the alumina powder exceeds 3.3 m 2 / g, it is difficult to make the viscosity of the insulating paste 200 Pa · s or less, and it is difficult to discharge the insulating paste from a discharge nozzle such as a dispenser. For example, in a conventional insulating paste, an alumina powder having an average particle size of 0.65 to 0.67 μm and a specific surface area of 6.47 to 7.24 m 2 / g is used. However, when such an alumina powder is used, the viscosity of the insulating paste becomes 400 Pa · s or more even when a low viscosity UV curable resin is applied. For this reason, it becomes difficult to discharge the conventional insulating paste from a discharge nozzle such as a dispenser.
一方、アルミナ粉末の比表面積が小さくなると、絶縁性ペーストの粘度を低下させやすく、ディスペンサ等の吐出ノズルから吐出させやすくなるが、2.8m2/g未満といったように過度に小さくなると、保護膜33を形成した場合、検出素子11と絶縁性セラミック粉末との接触面積が少なくなり、結果として検出素子11にクラックが発生しやすくなる。
On the other hand, when the specific surface area of the alumina powder is reduced, the viscosity of the insulating paste is likely to be lowered and discharged from a discharge nozzle such as a dispenser. However, when the alumina powder is excessively small, such as less than 2.8 m 2 / g, the protective film When 33 is formed, the contact area between the
また、絶縁性ペーストの粘度は200Pa・s以下であれば、ディスペンサ等の吐出ノズルから容易に吐出させることができるが、20Pa・s未満といったように過度に低くなると、所望とする部分のみに塗布することが困難となり、例えば上記したようにヒータ素子12の側面と支持碍管18の凹面側の端面とで形成される角部付近に絶縁性ペーストを塗布して塗膜234を形成するような場合、絶縁性ペーストが垂れ下がってしまい、不必要な部分に付着してしまうことがある。
Moreover, if the viscosity of the insulating paste is 200 Pa · s or less, it can be easily discharged from a discharge nozzle such as a dispenser, but if it becomes too low, such as less than 20 Pa · s, it is applied only to the desired portion. For example, as described above, a
なお、アルミナ粉末の比表面積は、BET1点法により測定されるものである。具体的には、例えばカンタクローム社製の直読式比表面積測定装置(モノソープ)を用い、試料(0.5〜1.0g)をサンプルセルに入れ、N2−He(30:70)キャリアガス流通下で脱気(250℃、20分間)後、液体窒素温度でキャリアガス中のN2を吸着させる。その後、室温まで昇温させ、脱着量を熱伝導度検出器で測定し、試料の表面積を求める。また、試料重量を、測定後に直ちに測定する。そして、試料の表面積を試料重量で割ることにより、比表面積(m2/g)を求める。一方、絶縁性ペーストの粘度は、JIS K7117−2に準拠した方法により測定されるものである。 The specific surface area of the alumina powder is measured by the BET single point method. Specifically, for example, using a direct-reading specific surface area measurement device (monosoap) manufactured by Cantachrome, a sample (0.5 to 1.0 g) is placed in a sample cell, and an N 2 -He (30:70) carrier is used. After degassing under gas flow (250 ° C., 20 minutes), N 2 in the carrier gas is adsorbed at liquid nitrogen temperature. Thereafter, the temperature is raised to room temperature, and the amount of desorption is measured with a thermal conductivity detector to determine the surface area of the sample. The sample weight is measured immediately after the measurement. Then, the specific surface area (m 2 / g) is obtained by dividing the surface area of the sample by the sample weight. On the other hand, the viscosity of the insulating paste is measured by a method based on JIS K7117-2.
アルミナ粉末としては、比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下であるものであれば必ずしも限定されるものではないが、例えば平均粒径が0.5μm以上0.8μm以下のものが好適に用いられる。このような比表面積、平均粒径を有するアルミナ粉末としては市販されている製品を用いることができ、例えば住友化学(株)からスミコランダムAA−05の商品名で市販されている製品等を用いることができる。 The alumina powder is not necessarily limited as long as the specific surface area is 2.8 m 2 / g or more and 3.3 m 2 / g or less. For example, the average particle diameter is 0.5 μm or more and 0.8 μm or less. Are preferably used. As the alumina powder having such a specific surface area and average particle diameter, a commercially available product can be used. For example, a product commercially available from Sumitomo Chemical Co., Ltd. under the trade name Sumiko Random AA-05 is used. be able to.
また、紫外線硬化性樹脂としては、紫外線を照射することによって硬化する樹脂であればよく、例えばプレポリマー、光重合性モノマーおよび光開始剤を含有するものである。 Further, the ultraviolet curable resin may be any resin that is cured by irradiating ultraviolet rays, and includes, for example, a prepolymer, a photopolymerizable monomer, and a photoinitiator.
上記プレポリマーとしては、例えば、ポリエステルポリアクリレート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレート、オリゴアクリレート、アルキドアクリレート、メラミンアクリレート、シリコンアクリレート等を挙げることができる。 Examples of the prepolymer include polyester polyacrylate, polyurethane acrylate, epoxy acrylate, polyether acrylate, oligo acrylate, alkyd acrylate, melamine acrylate, and silicon acrylate.
上記光重合性モノマーとしては、n−ラウリルアクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノアクリレート、ジシクロペンタジエンアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等の単官能モノマー(単官能アクリレート)、ジシクロペンテニルアクリルレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カルボエポキシアクリレート、1,6−ヘキサンジオールアイアクリレート、エチレングリコールアクリレート、ノナエチレングリコールジアクリレート等の多官能モノマー(多官能アクリレート)等を挙げることができる。なお、これら光重合性モノマーは、反応性希釈剤とも称される。 Examples of the photopolymerizable monomer include monofunctional compounds such as n-lauryl acrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 1,6-hexanediol monoacrylate, dicyclopentadiene acrylate, and cyclohexyl acrylate. Monomers (monofunctional acrylate), dicyclopentenyl acrylate, trimethylolpropane triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, carboepoxy acrylate, 1,6-hexanediol eye acrylate, ethylene glycol acrylate, nonaethylene glycol diacrylate, etc. A functional monomer (polyfunctional acrylate) etc. can be mentioned. These photopolymerizable monomers are also referred to as reactive diluents.
また、上記光開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーケトン類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類等を挙げることができる。 Examples of the photoinitiator include acetophenones, benzophenones, Michler ketones, benzoins, and benzoin ethers.
このような紫外線硬化性樹脂は、プレポリマー、光重合成モノマー及び光開始剤の他に、安定剤、増感剤、顔料等の各種添加剤を含有していてもよい。また、紫外線硬化性樹脂を使用するにあたっては、市販の紫外線硬化性樹脂(紫外線硬化性接着剤)を使用することもできる。市販の紫外線硬化性樹脂としては、例えば(株)スリーボンドから「スリーボンド3121」、「スリーボンド3130」の商品名で市販されている製品、ヘンケルジャパン(株)から「ロックタイト」の商品名で市販されている製品等を使用することができる。 Such an ultraviolet curable resin may contain various additives such as a stabilizer, a sensitizer, and a pigment in addition to the prepolymer, the photopolymerization monomer, and the photoinitiator. Moreover, when using an ultraviolet curable resin, a commercially available ultraviolet curable resin (ultraviolet curable adhesive) can also be used. Examples of commercially available ultraviolet curable resins include products marketed under the trade names of “3Bond 3121” and “3Bond 3130” from ThreeBond Co., Ltd., and commercially available under the tradename of “Loctite” from Henkel Japan Co., Ltd. Can be used.
本発明では、このような紫外線硬化性樹脂の中でも、特に粘度が500mPa・s以上1000mPa・s以下であるものを使用することが好ましい。紫外線硬化性樹脂の粘度が1000mPa・sを超える場合、絶縁性ペーストの粘度が200Pa・sを超えやすく、ディスペンサ等の吐出ノズルから吐出させることが困難となるおそれがある。また、紫外線硬化性樹脂の粘度が500mPa・s未満の場合、絶縁性ペーストの粘度が20Pa・s未満となりやすく、所望とする部分のみに絶縁性ペーストを塗布することが困難となるおそれがある。なお、紫外線硬化性樹脂の粘度は、E型粘度計を用い、ロータコーンを3°×R9.7として測定されるものである。 In the present invention, among such ultraviolet curable resins, it is particularly preferable to use those having a viscosity of 500 mPa · s to 1000 mPa · s. When the viscosity of the ultraviolet curable resin exceeds 1000 mPa · s, the viscosity of the insulating paste easily exceeds 200 Pa · s, and it may be difficult to discharge from a discharge nozzle such as a dispenser. Further, when the viscosity of the ultraviolet curable resin is less than 500 mPa · s, the viscosity of the insulating paste tends to be less than 20 Pa · s, and it may be difficult to apply the insulating paste only to a desired portion. The viscosity of the ultraviolet curable resin is measured using an E-type viscometer with a rotor cone of 3 ° × R9.7.
本発明に用いられる粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下の絶縁性ペーストは、比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下であるアルミナ粉末と、紫外線硬化性樹脂とを配合、混練することによって得ることができる。この際、上記したように紫外線硬化性樹脂として粘度が500mPa・s以上1000mPa・s以下であるものを使用し、さらには絶縁性セラミック粉末100重量部に対して紫外線硬化性樹脂を20重量部以上50重量部以下の割合で配合することで、上記したような粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下の絶縁性ペーストを容易に調製することができる。 The insulating paste having a viscosity of 20 Pa · s or more and 200 Pa · s or less used in the present invention comprises an alumina powder having a specific surface area of 2.8 m 2 / g or more and 3.3 m 2 / g or less, and an ultraviolet curable resin. It can be obtained by blending and kneading. At this time, as described above, an ultraviolet curable resin having a viscosity of 500 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less is used, and further, 20 parts by weight or more of the ultraviolet curable resin with respect to 100 parts by weight of the insulating ceramic powder. By blending at a ratio of 50 parts by weight or less, an insulating paste having a viscosity of 20 Pa · s to 200 Pa · s as described above can be easily prepared.
例えば、平均粒径が0.5μm以上0.8μm以下であって、比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下であるアルミナ粉末100重量部に、粘度が500mPa・s以上1000mPa・s以下の紫外線硬化性樹脂を35質量部の割合で配合することで、粘度が80Pa・s程度の絶縁性ペーストを得ることができる。 For example, 100 parts by weight of alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 0.8 μm or less and a specific surface area of 2.8 m 2 / g or more and 3.3 m 2 / g or less has a viscosity of 500 mPa · s or more. An insulating paste having a viscosity of about 80 Pa · s can be obtained by blending an ultraviolet curable resin of 1000 mPa · s or less in a proportion of 35 parts by mass.
このようにして調製された絶縁性ペーストは、検出素子11の後端面112等に、ディスペンサ等の塗布装置を用いて、例えば以下のようにして塗布することができる。まず、図3に示すような支持碍管18および絶縁碍管27が接着されたセンサ素子14(以下、単にセンサ素子14と呼ぶ。)を、図5に示すように、治具400の所定の位置に固定する。
The insulating paste thus prepared can be applied to the
そして、図6に示すように、ディスペンサ410の吐出ノズル411から絶縁性ペーストPを吐出し、検出素子11の後端面112に絶縁性ペーストPを塗布する。この際、図7に拡大して示すように、検出素子11の後端面112のうち、例えばヒータ素子12とは反対側の縁部のみに絶縁性ペーストPを塗布する。また、図8は図6に示すセンサ素子14等をその検出素子11側(図6中、左側)から見た図であるが、絶縁性ペーストPを塗布する際は、例えば吐出ノズル411を検出素子11の後端面112のうち一方の側面側から他方の側面側へと水平方向に移動させることにより、絶縁性ペーストPを塗布する。
Then, as shown in FIG. 6, the insulating paste P is discharged from the
なお、上記したようなディスペンサ410の吐出ノズル411としては、内径が0.48mm以上0.70mm以下のものが好適である。吐出ノズル411の内径が0.70mmを超えると、内径が大きすぎるために、絶縁性ペーストPの塗布量を適切に制御することが困難となる。また、吐出ノズル411の内径が0.48mm未満であると、絶縁性ペーストPの粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下であったとしても、吐出ノズル411から吐出させることが困難となる。
The
このようにして縁部に絶縁性ペーストPが塗布されたものについては、図9に示すように、エアーブロー装置430を用いて縁部側からエアーブローを行うことにより、図10に拡大して示すように、縁部に塗布された絶縁性ペーストPをヒータ素子12側へと押し広げ、検出素子11の後端面112の全体に絶縁性ペーストPからなる塗膜233を形成する。
For the case where the insulating paste P is applied to the edge portion in this way, as shown in FIG. 9, the air blow is performed from the edge side using the
また、ヒータ素子12の側面と支持碍管18の凹面側端面とで形成される角部付近には、図11、12(図12は、図11の一部拡大図である。)に示すように、ディスペンサ410の吐出ノズル411を垂直方向に移動させながら、この吐出ノズル411より絶縁性ペーストPを吐出させることにより、絶縁性ペーストPからなる塗膜234を形成する。
Moreover, as shown in FIGS. 11 and 12 (FIG. 12 is a partially enlarged view of FIG. 11) in the vicinity of the corner formed by the side surface of the
このようにして絶縁性ペーストPからなる塗膜233、234が形成されたセンサ素子14(図4も参照)は、従来と同様に紫外線照射装置(光源:超高圧水銀灯、波長365nm)を用いて、例えば950mW/cm2の出力で5秒間程度、紫外線を照射することにより、塗膜233、234を光硬化させて硬化膜133、134とする(硬化膜形成工程)。
The sensor element 14 (see also FIG. 4) on which the
そして、このセンサ素子14を別途形成したセラミックホルダ13の内側に挿入し、センサ素子14の絶縁碍管27をセラミックホルダ13のフランジ131に係合させる。
Then, the
センサ素子14が内挿されたセラミックホルダ13内の隙間には、図13に示すように、第一充填層302となる例えばガラス成分を12質量%含有する滑石混合粉末301を供給し、セラミックホルダ13に機械的振動を与えて、この滑石混合粉末301を下降させる。さらに、滑石混合粉末301が充填されたセラミックホルダ13内の隙間には、第二充填層312となる結晶化ガラス粉末311を供給する。
As shown in FIG. 13, talc
この滑石混合粉末301および結晶化ガラス粉末311が充填されたセラミックホルダ13は加熱炉に収容し、大気雰囲気下にて800℃で1時間熱処理する(保護膜形成工程)。熱処理が終了した後、センサホルダ13を加熱炉から取り出して放冷する。この熱処理を含む一連の処理により、図14に示すように、硬化膜133、134はそれぞれ保護膜33、34となり、滑石混合粉末301、結晶化ガラス粉末311はそれぞれ溶融・固化して第一充填層302、第二充填層312となる。なお、硬化膜133、134を構成する紫外線硬化性樹脂は、上記熱処理の際の昇温時に脱脂(焼損)される。
The
このようにして熱処理が行われたセラミックホルダ13は主体金具3の内側に装着し、さらにセパレータ16や外筒5、保護外筒7を公知の手順で適宜組み付け、図1に示すような空燃比センサ1とする。
The
以上、本発明の製造方法について説明したが、本発明は必ずしも上記製造方法に限定されるものではなく、必要に応じて、かつ、本発明の趣旨に反しない限度において、その構成を適宜変更することができる。例えば、上記製造方法では、検出素子11の後端面112の縁部に絶縁性ペーストPを塗布し、これにエアーブローを行うことによって塗膜233を形成するようにしたが、塗膜233を適切に形成することができれば、必ずしもこのような方法によらなくても構わない。また、上記製造方法では、塗膜233を形成した後、塗膜234を形成するようにしたが、このような塗膜の形成順序も適宜変更することができる。
The manufacturing method of the present invention has been described above. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described manufacturing method, and the configuration thereof is appropriately changed as necessary and within the scope not departing from the spirit of the present invention. be able to. For example, in the manufacturing method described above, the insulating paste P is applied to the edge of the
さらに、空燃比センサ1は、第二充填層302の熱膨張率が検出素子11よりもヒータ素子12の熱膨張率に近くなるように構成されていたが、第二充填層302の熱膨張率がヒータ素子12よりも検出素子11の熱膨張率に近くなるように構成されていても構わない。なお、この場合には、ヒータ素子12の後端面122を覆うように保護膜を形成する必要がある。また、センサ素子14は、検出素子11とヒータ素子12とが貼り合わせ層を介して接着されたものとしたが、検出素子とヒータ素子とが同時焼成により一体化されたものとしてもよい。
Further, the air-fuel ratio sensor 1 is configured such that the thermal expansion coefficient of the second packed
1…空燃比センサ(ガスセンサ)、3…主体金具、11…検出素子、12…ヒータ素子、13…セラミックホルダ(センサホルダ)、14…センサ素子、18…支持碍管、22…電極線、27…絶縁碍管、33、34…保護膜、112…検出素子の後端面、122…ヒータ素子の後端面、133、134…硬化膜、141…センサ先端部、142…センサ後端部、233、234…塗膜、301…滑石混合粉末、302…第一充填層、311…結晶化ガラス粉末、312…第二充填層(充填層)、400…治具、410…ディスペンサ、411…ノズル、430…エアーブロー装置、P…絶縁性ペースト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-fuel ratio sensor (gas sensor), 3 ... Main metal fitting, 11 ... Detection element, 12 ... Heater element, 13 ... Ceramic holder (sensor holder), 14 ... Sensor element, 18 ... Support pipe, 22 ... Electrode wire, 27 ... Insulating
Claims (4)
自身の先端から前記センサ素子の先端側を突出させる状態で当該センサ素子を軸線方向に沿って貫通させ、前記センサ素子の後端部を自身の内側に収容する筒状のセンサホルダと、
少なくとも前記センサ素子の後端部を取り囲むように、前記センサ素子と前記センサホルダとの間に充填され、ガラス成分を少なくとも含有する充填層と、
を備えるガスセンサの製造方法であって、
前記センサ素子を構成する前記検出素子と前記ヒータ素子とのうち、少なくとも前記ガラス成分の熱膨張率との差が大きい基材で構成される側の素子の後端面に、アルミナ粉末と紫外線硬化性樹脂とを含む絶縁性ペーストを塗布する塗布工程と、
前記絶縁性ペーストに紫外線を照射して当該絶縁性ペーストを硬化させることにより、前記後端面を被覆する硬化膜を形成する硬化膜形成工程と、
前記硬化膜を熱処理して保護膜を形成する保護膜形成工程と
を備えるガスセンサの製造方法において、
前記塗布工程における前記絶縁性ペーストは前記アルミナ粉末の比表面積が2.8m2/g以上3.3m2/g以下であるとともに、自身の粘度が20Pa・s以上200Pa・s以下であることを特徴とするガスセンサの製造方法。 A sensor element composed of a plate-like detection element that detects the concentration of a specific gas component in the gas to be measured, and a plate-like heater element that is stacked on the detection element and heats the detection element;
A cylindrical sensor holder that penetrates the sensor element along the axial direction in a state in which the front end side of the sensor element protrudes from the front end of the sensor element, and accommodates a rear end portion of the sensor element inside itself,
A filling layer filled between the sensor element and the sensor holder so as to surround at least a rear end portion of the sensor element, and containing at least a glass component;
A method of manufacturing a gas sensor comprising:
Among the detection element and the heater element constituting the sensor element, alumina powder and UV-curing property are formed on the rear end surface of the element composed of a base material having a large difference in coefficient of thermal expansion of at least the glass component. An application step of applying an insulating paste containing a resin;
A cured film forming step of forming a cured film covering the rear end surface by irradiating the insulating paste with ultraviolet rays to cure the insulating paste;
In a gas sensor manufacturing method comprising a protective film forming step of forming a protective film by heat-treating the cured film,
The insulating paste in the coating step has a specific surface area of the alumina powder of 2.8 m 2 / g to 3.3 m 2 / g and a viscosity of 20 Pa · s to 200 Pa · s. A method for manufacturing a gas sensor.
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