JP2009210531A - ガスセンサ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定ガス側リード部の基材への接合信頼性に優れたガスセンサ素子を提供しようとするものである。
【解決手段】固体電解質体２と、固体電解質体２の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成した被測定ガス側電極３１及び基準ガス側電極３２とを有するガスセンサ素子１。固体電解質体２の一方の面には、被測定ガス側電極３１に電気的に接続した被測定ガス側リード部３３が、絶縁層４を介して形成されている。被測定ガス側電極３１と固体電解質体２とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなる。被測定ガス側リード部３３と絶縁層４とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子に関する。

被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子は、例えば、固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成した被測定ガス側電極及び基準ガス側電極とを有する（特許文献１、２参照）。
かかるガスセンサ素子においては、固体電解質体は板棒形状を有し、その先端部付近に被測定ガス側電極及び基準ガス側電極を設けている。なお、本明細書においては、ガスセンサを内燃機関の排気管等に挿入する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。

また、固体電解質体における基端部付近に外部端子と電気的に接続するための一対の電極パッドが形成されている。そして、被測定ガス側電極と一方の電極パッドとの間には、両者を電気的に接続する被測定ガス側リード部が配設されており、基準ガス側電極と他方の電極パッドとの間には、両者を電気的に接続する基準ガス側リード部が配設されている。

また、被測定ガス側電極は固体電解質体における一方の面に直接形成するが、被測定ガス側リード部と固体電解質体との間には、絶縁層を介在させることにより、被測定ガス側リード部における電気化学的反応が生じないようにする。
例えば、固体電解質体がジルコニアからなり絶縁層がアルミナからなる場合、被測定ガス側電極は、固体電解質体との接合強度を確保すべく、白金等の貴金属とジルコニアとの混合材料によって構成され、被測定ガス側リード部及び電極パッドは、通常、被測定ガス側電極と同一材料にて構成する。すなわち、通常、被測定ガス側電極と被測定ガス側電極と電極パッドとは、同一の導電ペーストによって連続して形成されるため、これらの材質は同一のものとなる。

特開２００７−１１４２１６号公報 特開２００７−４２６１５号公報

しかしながら、被測定ガス側リード部は、上記のごとくアルミナからなる絶縁層の表面に形成されるため、被測定ガス側電極と同じ材料、すなわち白金とジルコニアとの混合材料によって形成されると、絶縁層との間の結合力を充分に得ることが困難となるおそれがある。また、絶縁層と被測定ガス側リード部との間の熱収縮率差等により両者間に応力が発生するおそれがある。その結果、場合によっては、被測定ガス側リード部の剥離を招くおそれもある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、被測定ガス側リード部の基材への接合信頼性に優れたガスセンサ素子を提供しようとするものである。

本発明は、固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成した被測定ガス側電極及び基準ガス側電極とを有するガスセンサ素子であって、
上記固体電解質体の一方の面には、上記被測定ガス側電極に電気的に接続した被測定ガス側リード部が、絶縁層を介して形成されており、
上記被測定ガス側電極と上記固体電解質体とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなり、
上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなることを特徴とするガスセンサ素子にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子においては、上記被測定ガス側電極と上記固体電解質体とが互いに同一のセラミック材料を含有してなり、上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層とが互いに同一のセラミック材料を含有してなる。そのため、上記被測定ガス側電極と上記固体電解質体との接合強度を充分に確保しつつ、上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層との接合強度をも向上させることができる。

また、上記被測定ガス側電極と上記固体電解質体との間の焼成収縮率の差を小さくすると共に、上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層との間の焼成収縮率の差を小さくすることができる。そのため、被測定ガス側電極の剥離を防ぎつつ、被測定ガス側リード部の剥離を充分に抑制することができる。
それ故、被測定ガス側リード部の基材への接合信頼性を向上させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、被測定ガス側リード部の基材への接合信頼性に優れたガスセンサ素子を提供しようとするものである。

本発明（請求項１）において、上記ガスセンサ素子としては、例えば、自動車エンジン等の各種内燃機関の排気管に設置して、排ガス等の被測定ガス中の酸素濃度に応じた限界電流値によって空燃比を測定するＡ／Ｆセンサ、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ、また排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用するＮＯｘ等の大気汚染物質濃度を調べるＮＯｘセンサ等に用いるものがある。

また、上記被測定ガス側リード部は、貴金属と上記セラミック材料との混合材料からなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記被測定ガス側リード部の導電性を向上させることができる。

また、上記被測定ガス側リード部は、上記貴金属に対する上記セラミック材料の混合割合が５体積％以上の混合材料からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層との間の接合強度を充分に大きくすることができる。
また、上記貴金属に対する上記セラミック材料の混合割合は、６５体積％以下であることが好ましい。６５体積％を超えてセラミック材料の混合割合を大きくすると、被測定ガス側リード部の導電性を充分に確保するために被測定ガス側リード部の厚みを大きくする必要が生じる。その結果、ガスセンサ素子の製造コストの上昇を招くおそれがある。

また、上記被測定ガス側リード部は、白金、又は白金とパラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムの少なくとも一種以上との合金である白金合金に、アルミナを混合した混合材料からなり、上記絶縁層は、アルミナを主成分としてなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記被測定ガス側リード部の導電性を充分に向上させることができると共に、上記絶縁層と上記被測定ガス側リード部との間の接合強度を充分に向上させることができる。

また、上記被測定ガス側リード部は、互いに上記セラミック材料の含有率の異なる複数のリード層からなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記被測定ガス側リード部の他の層への接合強度を向上させると共に導電性を向上させることができる。すなわち、上記セラミック材料の含有率の高い層において、他の層との接合強度を確保し、上記セラミック材料の含有率の低い層において、導電性を確保することができる。

また、上記絶縁層の上記固体電解質体とは反対側の面には、上記被測定ガス側電極を覆うように形成された多孔質拡散抵抗層が積層されていると共に、該多孔質拡散抵抗層を覆うように形成された遮蔽層が積層されており、該遮蔽層は、上記絶縁層と同じセラミック材料を含有しており、上記遮蔽層は上記被測定ガス側リード部の少なくとも一部を覆うように形成されており、上記複数のリード層のうち、上記絶縁層に最も近い第１リード層よりも、上記遮蔽層に最も近い第２リード層における上記セラミック材料の含有率が大きいことが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記被測定ガス側リード部の導電性を確保しつつ、被測定ガス側リード部と遮蔽層との接合強度を向上させることができる。すなわち、上記第１リード層によって導電性を確保し、上記第２リード層によって上記遮蔽層との間の接合強度を向上させることができる。

たとえば、上記ガスセンサ素子を製造する際には、以下の製造工程を採用することができる。すなわち、上記固体電解質体の一方の面に設けた絶縁層に、導電ペーストを印刷して被測定ガス側リード部を形成する。次いで、これらを乾燥させた後、この積層体に対して、被測定ガス側リード部の表面を覆うように遮蔽層を積層して焼結させることによって、遮蔽層を固体電解質体等と一体化する。このとき、絶縁層には導電ペーストの状態で被測定ガス側リード部を印刷するため、両者の間の接合強度は比較的高くしやすい。ところが、一旦乾燥させた被測定ガス側リード部の上に積層した遮蔽層と被測定ガス側リード部との間の接合強度は比較的低くなりやすい。そこで、遮蔽層との接合面を構成する第２リード部に、遮蔽層に含有されるセラミック材料を多く含有させることにより、遮蔽層と被測定ガス側リード部との間の接合強度を向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるガスセンサ素子につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のガスセンサ素子１は、図１〜図３に示すごとく、固体電解質体２と、該固体電解質体２の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成した被測定ガス側電極３１及び基準ガス側電極３２とを有する。
固体電解質体２の一方の面には、被測定ガス側電極３１に電気的に接続した被測定ガス側リード部３３が、絶縁層４を介して形成されている。
被測定ガス側電極３１と固体電解質体２とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなる。
また、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなる。

被測定ガス側リード部３３は、貴金属とセラミック材料との混合材料からなり、貴金属に対するセラミック材料の混合割合が５〜６５体積％である。具体的には、被測定ガス側リード部３３は、白金又は白金合金にアルミナを混合した混合材料からななり、白金又は白金合金に対するアルミナの混合割合が５〜６５体積％である。ここで、上記白金合金は、白金とパラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムの少なくとも一種以上との合金である。

また、絶縁層４は、アルミナを主成分としてなる。具体的には、絶縁層４におけるアルミナの含有率は、例えば９０体積％以上である。
また、被測定ガス側電極３１は、白金又は白金合金にジルコニアを混合した混合材料からなり、白金又は白金合金に対するジルコニアの混合割合は３８〜７０体積％である。

また、絶縁層４の膜厚は５〜４０μｍであり、被測定ガス側リード部３３の膜厚は５〜４０μｍである。また、被測定ガス側電極３１の膜厚は３〜２０μｍである。
固体電解質体２は、ジルコニアを主成分としてなる。具体的には、固体電解質体２におけるジルコニアの含有率は、例えば９０体積％以上である。

絶縁層４は、一部に開口部４１を設けてなり、この開口部４１の形成位置に被測定ガス側電極３１が配設されている。これにより、被測定ガス側電極３１は、固体電解質体２の表面に直接形成され、被測定ガス側リード部３３は、絶縁層４を介して固体電解質体２の表面に形成されることとなる。

また、固体電解質体２の表面には、被測定ガス側電極３１を覆うように多孔質拡散抵抗層１１が形成されている。多孔質拡散抵抗層１１は、ガス透過性を有する多孔質のアルミナ発泡成形体からなる。また、多孔質拡散抵抗層１１を覆うように、多孔質拡散抵抗層１１における固体電解質体２と反対側の面には、遮蔽層１２が形成されている。遮蔽層１２は、アルミナを主成分とする緻密な層であり、ガス透過性を有しない。
また、多孔質拡散抵抗層１１の先端側と基端側には多孔質拡散抵抗層１１と同じ厚みの接着層１３が形成されている。接着層１３は、絶縁層４と遮蔽層１２との間に介在され、両者を接着する役割を有する。接着層１３は、アルミナを主成分としてなる。

また、ガスセンサ素子１の基端部付近における絶縁層４の表面には、外部電極との電気的接続を図るための一対の電極パッド３５１、３５２が形成されている。一方の電極パッド３５１は、被測定ガス側リード部３３と接続されている。他方の電極パッド３５２は、絶縁層４及び固体電解質体２にそれぞれ設けたスルーホール４２、２２を介して、固体電解質体２の反対側の面に形成された基準ガス側リード部３４と接続されている。該基準ガス側リード部３４は、その先端側において基準ガス側電極３２と接続されている。基準ガス側リード部３４は、基準ガス側電極３２と同じ材料からなる。

また、固体電解質体２における基準ガス側電極３２を設けた側の面には、基準ガスとしての大気を導入するチャンバを形成するためのチャンバ形成層１４が積層されている。更に、チャンバ形成層１４における固体電解質体２と反対側の面に、セラミックヒータ１５が積層されている。セラミックヒータ１５は、アルミナからなるヒータ基板１５１の表面に発熱体１５２及び一対のヒータリード部１５３を形成してなる。発熱体１５２及びヒータリード部１５３は、チャンバ形成層１４とヒータ基板１５１との間に挟持される。また、ヒータ基板１５１の基端部におけるチャンバ形成層１４と反対側の面に、一対のヒータ端子１５４が形成され、該ヒータ端子１５４は、スルーホール１５５を介してヒータリード部１５３の基端部に接続されている。

ガスセンサ素子１は、図５に示すようなガスセンサ５に内蔵されて、内燃機関の排気系に取り付けられ、使用される。
すなわち、ガスセンサ５は、ガスセンサ素子１と、該ガスセンサ素子１を内側に保持する素子保持用絶縁碍子５１と、該素子保持用絶縁碍子５１を内側に保持し排気管に取り付けるためのハウジング５２とを有する。ハウジング５２の先端側には、ガスセンサ素子１を保護するための二重の素子カバー５３が固定されている。

素子保持用絶縁碍子５１の基端側には、ガスセンサ素子１の電極パッド３５１、３５２及びヒータ端子１５４に接触させるためのバネ端子５４を内側に保持した端子保持用絶縁碍子５５が配設されている。バネ端子５４は外部リード５６を介して外部電極に電気的に接続されている。
また、ハウジング５２の基端側には、端子保持用絶縁碍子５５を覆うように形成された大気側カバー５７が固定されており、大気側カバー５７の基端部は、ゴムブッシュ５８によって閉塞されている。

上記ガスセンサ素子１を製造するに当たっては、図２に示すごとく、固体電解質体２の一方の表面に、アルミナペーストを印刷して絶縁層４を形成する。そして、絶縁層４の開口部４１の形成位置における固体電解質体２の表面に、被測定ガス側電極３１を形成するための導電ペーストを印刷する。この導電ペーストは、白金又は白金合金にジルコニアを混合したものからなる。

また、絶縁層４の表面には、被測定ガス側リード部３３及び電極パッド３５１、３５２を形成するための導電ペーストを印刷する。この導電ペーストは、白金又は白金合金にアルミナを混合したものからなる。また、この導電ペーストに含まれる溶剤等の有機材料も、上記絶縁層４を形成するためのアルミナペーストのものと同じである。
また、固体電解質体２における反対側の面に、基準ガス側電極３２及び基準ガス側リード部３４を形成するための導電ペーストを印刷する。この導電ペーストは、白金又は白金合金にジルコニアを混合したものからなる。

また、多孔質拡散抵抗層１１及びその先端側と基端側とに配される接着層１３を一方の面に配置した遮蔽層１２を、被測定ガス側電極３１及び被測定ガス側リード部３３の一部を覆うように配設する。このとき、被測定ガス側電極３１は多孔質拡散抵抗層１１によって覆われ、被測定ガス側リード部３３の一部は接着層１３によって覆われるようにする。
また、接着層１３は、予め遮蔽層１２にアルミナペーストを印刷したものであるが、このアルミナペーストは、上記絶縁層４のアルミナペーストと同様である。

また、ヒータ基板１５１に導電ペーストを印刷して、発熱部１５２、ヒータリード部１５３、ヒータ端子１５４を形成したセラミックヒータ１５の未焼成体を、チャンバ形成層１４を介して、固体電解質体２における基準ガス側電極３２を形成した側の面に積層する。
以上のように各セラミックシートを積層してなる未焼積層体を得、これを焼成して、図４に示すようなガスセンサ素子１を得る。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子１においては、被測定ガス側電極３１と固体電解質体２とが互いに同一のセラミック材料であるジルコニアを含有してなり、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４とが互いに同一のセラミック材料であるアルミナを含有してなる。そのため、被測定ガス側電極３１と固体電解質体２との接合強度を充分に確保しつつ、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４との接合強度をも向上させることができる。

また、被測定ガス側電極３１と固体電解質体２との間の焼成収縮率の差を小さくすると共に、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４との間の焼成収縮率の差を小さくすることができる。そのため、被測定ガス側電極３１の剥離を防ぎつつ、被測定ガス側リード部３３の剥離を充分に抑制することができる。
それ故、被測定ガス側リード部３３の基材への接合信頼性を向上させることができる。

また、被測定ガス側リード部３３は、貴金属（白金又は白金合金）に対するセラミック材料（アルミナ）の混合割合が５体積％以上の混合材料からなるため、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４との間の接合強度を充分に大きくすることができる。
また、貴金属（白金又は白金合金）に対するセラミック材料（アルミナ）の混合割合は、６５体積％以下であるため、被測定ガス側リード部３３の厚みを薄くすることが可能となり、製造コストを低減することができる。すなわち、６５体積％を超えてセラミック材料（アルミナ）の混合割合を大きくすると、被測定ガス側リード部３３の導電性を充分に確保するために被測定ガス側リード部３３の厚みを大きくする必要が生じる。その結果、ガスセンサ素子１の製造コストの上昇を招くおそれがある。

以上のごとく、本例によれば、被測定ガス側リード部の基材への接合信頼性に優れたガスセンサ素子を提供しようとするものである。

（実施例２）
本例は、図６〜図８に示すごとく、被測定ガス側リード部３３が互いにセラミック材料（アルミナ）の含有率の異なる２つのリード層からなるガスセンサ素子１の例である。
そして、２層のリード層のうち、絶縁層４に近い第１リード層３３１よりも、遮蔽層１２に近い第２リード層３３２におけるセラミック材料（アルミナ）の含有率が大きい。

例えば、第１リード層３３１におけるアルミナの含有率を、貴金属（白金又は白金合金）に対して４０体積％以下とし、第２リード層３３２におけるアルミナの含有率を、貴金属（白金又は白金合金）に対して４０〜６０体積％とする。
また、第１リード層３３１及び第２リード層３３２の膜厚は、それぞれ５〜４０μｍである。

また、図６に示すごとく、被測定ガス側リード部３３と接続される電極パッド３５１も、セラミック材料（アルミナ）の含有率の異なる二種類のパッド層からなる。すなわち、電極パッド３５１は、絶縁層４に近い側の第１パッド層３５１ａと、遮蔽層１２に近い側の第２パッド層３５１ｂとからなる。第１パッド層３５１ａは、第１リード層３３１と共に形成され、第１リード層３３１と同一材料からなる。第２パッド層３５１ｂは、第２リード層３３２と共に形成され、第２リード層３３２と同一材料からなる。

本例のガスセンサ素子１の製造方法は、実施例１のガスセンサ素子の製造方法と基本的に同様であるが、被測定ガス側リード部３３と電極パッド３５１とを形成するに当たって組成の異なる二種類の導電ペーストを印刷する点において差異がある。
すなわち、絶縁層４の表面に被測定ガス側リード部３３及び電極パッド３５１を形成する際には、まず、第１リード層３３１及び第１パッド層３５１ａを形成するための導電ペーストを印刷する。この導電ペーストは、白金又は白金合金に対するアルミナの混合割合が４０体積％以下である。

次いで、第１リード層３３１及び第１パッド層３５１ａの上に、第２リード層３３２及び第２パッド層３５１ｂを形成するための導電ペーストを印刷する。この導電ペーストは、第１リード層３３１及び第１パッド層３５１ａのための導電ペーストよりもアルミナの混合割合が高く、白金又は白金合金に対するアルミナの混合割合が４０〜６０体積％である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、被測定ガス側リード部３３の遮蔽層１２への接合強度を向上させると共に導電性を向上させることができる。すなわち、セラミック材料（アルミナ）の含有率の高い第２リード層３３２において、遮蔽層１２との接合強度を確保し、セラミック材料（アルミナ）の含有率の低い第１リード層３３１において、導電性を確保することができる。

また、特に、絶縁層４に近い第１リード層３３１よりも、遮蔽層１２に近い第２リード層３３２におけるセラミック材料（アルミナ）の含有率が大きいため、被測定ガス側リード部３３の導電性を確保しつつ、被測定ガス側リード部３３と遮蔽層１２との接合強度を向上させることができる。すなわち、第１リード層３３１によって導電性を確保し、第２リード層３３２によって遮蔽層１２との間の接合強度を向上させることができる。

すなわち、上記のごとく、ガスセンサ素子１を製造するに当たっては、固体電解質体２の一方の面に設けた絶縁層４に、導電ペーストを印刷して被測定ガス側リード部３３を形成する。次いで、これらを乾燥させた後、この積層体に対して、被測定ガス側リード部３３の表面を覆うように遮蔽層１２を積層して焼結させることによって、遮蔽層１２を固体電解質体２等と一体化する。このとき、絶縁層４には導電ペーストの状態で被測定ガス側リード部３３を印刷するため、両者の間の接合強度は比較的高くしやすい。ところが、一旦乾燥させた被測定ガス側リード部３３の上に積層した遮蔽層１２と被測定ガス側リード部３３との間の接合強度は比較的低くなりやすい。本例においては、遮蔽層１２における固体電解質体２側の面に接着層１３を印刷してあるが、この場合にも、同様に、接着層１３と被測定ガス側リード部３３との間の接合強度は低くなりやすい。

そこで、遮蔽層１２との接合面を構成する第２リード層３３２に、遮蔽層１２及び接着層３３に含有されるセラミック材料（アルミナ）を多く含有させることにより、遮蔽層１２と被測定ガス側リード部３３との間の接合強度を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、上記接着層１３を設けることなく、遮蔽層１２と被測定ガス側リード部３３とが直接接触する場合においては、特に第２リード層３３２を設けることによる遮蔽層１２と被測定ガス側リード部３３との接合強度向上効果を発揮することができる。

また、上記被測定ガス側リード部３３を遮蔽層１２側に印刷した後、固体電解質体２と積層して焼成するという工程を採用する場合には、遮蔽層１２側（接着層１３側）の第２リード層３３２よりも、固体電解質体２側（絶縁層４側）の第１リード層３３１のアルミナ含有量を大きくすることが好ましい。これにより、被測定ガス側リード部３３と絶縁層４との接合強度を充分に確保することができる。

また、被測定ガス側リード部３３は、３層以上のリード層によって構成することもできる。この場合、最も固体電解質体２（絶縁層４）に近いリード層が第１リード層３３１となり、最も遮蔽層１２（接着層１３）に近いリード層が第２リード層３３２となる。そして、この場合にも、上記と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、実施例１に示したガスセンサ素子１において、被測定ガス側リード部３３のアルミナの混合割合と、絶縁層４に対する被測定ガス側リード部３３の接合強度との関係について調べた例である。
すなわち、まず、図９に示すごとく、セラミックシート６１の表面に金属膜６２を形成した試料を用意した。セラミックシート６１は、実施例１のガスセンサ素子１の絶縁層４と同一材料からなり、アルミナの含有量が９０体積％以上である。また、金属膜６２は、実施例１のガスセンサ素子１の被測定ガス側リード部３３を想定したものであり、その膜厚は５〜４０μｍである。

金属膜６２は、白金、又は白金とアルミナとの混合材料からなり、白金に対するアルミナの混合割合を、０〜６５体積％まで変化させた。具体的には、アルミナの混合割合を０体積％、５体積％、３０体積％、６５体積％とした、４水準の試料を、各水準で５個ずつ用意した。

これらの試料における金属膜６２の表面に、開口部６３１を有するマスク６３を配置した。この開口部６３１は、一辺が１．５〜２．０ｍｍの正方形状を有する。この開口部６３１内において金属膜６２の表面に接着剤６４を塗布して、ナット６５を接着した。そして、セラミックシート６１を試料台（図示略）に固定した状態で、ナット６５に係合させたワイヤー６６を上方へ徐々に引き上げることにより、その引張り強度を測定した。この測定は、オートグラフを用いて測定した。
そして、金属膜がセラミックシートから剥離したときの引張り強度と、剥離面積とから、セラミックシート６１に対する金属膜６２の接着強度を算出した。

各水準の複数の試料についての測定結果の上限値、下限値、及び平均値を、図１０に示す。
同図から、アルミナを混合させない場合に比べて、アルミナの混合割合を５体積％以上とすることにより、接着強度が大きく向上することが分かる。そして、過去の知見から、ガスセンサ素子の被測定ガス側リード部において、接着強度が２５ＭＰａ（図１０におけるラインＬ）以上であれば、剥離を防ぐことができることが分かっている。これに対して、アルミナの混合割合を５体積％以上としたときの接着強度の下限値も、大幅に２５ＭＰａを上回っている。このことから、アルミナの混合割合を５体積％以上とすることにより、被測定ガス側リード部の接合信頼性を充分に確保することができることが分かる。

実施例１における、ガスセンサ素子の展開図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面相当のガスセンサ素子の断面図。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面相当のガスセンサ素子の断面図。 実施例１における、ガスセンサ素子の斜視図。 実施例１における、ガスセンサの縦断面図。 実施例２における、ガスセンサ素子の展開図。 図６のＣ−Ｃ線矢視断面相当のガスセンサ素子の断面図。 図６のＤ−Ｄ線矢視断面相当のガスセンサ素子の断面図。 実施例３における、引張り試験方法の説明図。 実施例３における、接着強度の測定結果を示す線図。

符号の説明

１ ガスセンサ素子
１１ 多孔質拡散抵抗層
１２ 遮蔽層
２ 固体電解質体
３１ 被測定ガス側電極
３２ 基準ガス側電極
３３ 被測定ガス側リード部
４ 絶縁層

Claims (6)

1. 固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成した被測定ガス側電極及び基準ガス側電極とを有するガスセンサ素子であって、
   上記固体電解質体の一方の面には、上記被測定ガス側電極に電気的に接続した被測定ガス側リード部が、絶縁層を介して形成されており、
   上記被測定ガス側電極と上記固体電解質体とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなり、
   上記被測定ガス側リード部と上記絶縁層とは、互いに同一のセラミック材料を含有してなることを特徴とするガスセンサ素子。
2. 請求項１において、上記被測定ガス側リード部は、貴金属と上記セラミック材料との混合材料からなることを特徴とするガスセンサ素子。
3. 請求項２において、上記被測定ガス側リード部は、上記貴金属に対する上記セラミック材料の混合割合が５体積％以上の混合材料からなることを特徴とするガスセンサ素子。
4. 請求項２又は３において、上記被測定ガス側リード部は、白金、又は白金とパラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムの少なくとも一種以上との合金である白金合金に、アルミナを混合した混合材料からなり、上記絶縁層は、アルミナを主成分としてなることを特徴とするガスセンサ素子。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記被測定ガス側リード部は、互いに上記セラミック材料の含有率の異なる複数のリード層からなることを特徴とするガスセンサ素子。
6. 請求項５において、上記絶縁層の上記固体電解質体とは反対側の面には、上記被測定ガス側電極を覆うように形成された多孔質拡散抵抗層が積層されていると共に、該多孔質拡散抵抗層を覆うように形成された遮蔽層が積層されており、該遮蔽層は、上記絶縁層と同じセラミック材料を含有しており、上記遮蔽層は上記被測定ガス側リード部の少なくとも一部を覆うように形成されており、上記複数のリード層のうち、上記絶縁層に最も近い第１リード層よりも、上記遮蔽層に最も近い第２リード層における上記セラミック材料の含有率が大きいことを特徴とするガスセンサ素子。

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