JP2009226605A - 積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法、センサ素子の製造方法、センサ素子、およびガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層体を切断して、焼成によりセンサ素子101となる複数の素子体を切り出す際に、切断手段の刃先の両側面に加わる抵抗の差ができるだけ小さい状態での切断から優先的に行うようにする。すなわち、切断手段の刃先の両側面に加わる抵抗が略同じ状態での切断である均等切断を優先的に行い、均等切断が行えないときには、切断手段の刃先の両側面に加わる抵抗が異なる状態での切断である不均等切断を行う。これにより、センサ素子の長手方向に垂直な面を見た場合の外形形状が、4つの角をA、B、C、Dとした場合に、辺ADとBCとが略平行であり、ヒータが備わる側の角Bおよび角Cが鋭角ではなく、他方の側の角Aおよび角Dが鈍角ではない台形であるようにする。
【選択図】図2
Description
AH≧BM (式1)
かつ
DH≧CM (式2)
かつ
AD>BC (式3)
であることを特徴とする。
0°≦P2−90°、P3−90°≦1° (式4)
かつ
0°≦90°−P1、90°−P4≦1° (式5)
であることを特徴とする。
図1は、本実施の形態に係るセンサ素子101を備えるガスセンサ100の構成を概略的に示す断面模式図である。ガスセンサ100は、測定対象とするガス(被測定ガス)中の所定のガス成分を検出し、さらにはその濃度を測定するためのものである。本実施の形態においては、ガスセンサ100が窒素酸化物(NOx)を検出対象成分とするNOxセンサである場合を例として説明を行う。係るガスセンサ100は、ジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性固体電解質からなるセンサ素子101を有する。
次に、上述した構成を有するガスセンサにおける、センサ素子の外形形状(輪郭形状)について説明する。
かつ
DH≧CM (式2)
かつ
AD>BC (式3)
かつ
0°≦90°−P1、90°−P4≦1° (式5)
次に、上述のような外形形状を有するセンサ素子101を製造するプロセスについて説明する。本実施の形態においては、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含むグリーンシートからなる積層体を形成し、該積層体を切断・焼成することによってセンサ素子101を作製する。
以降においては、積層体を切断する態様について、具体的に説明する。まず、積層体の切断に用いる装置の一例としての切断装置について説明する。図6は、積層体の切断に用いる装置の一例としての切断装置300の構成を概略的に示す模式図である。なお、後述する態様での切断の実行は、原理的には、切断装置300以外においても可能である。
図7は、積層体Lの切断開始面である面Laを模式的に示す図である。なお、積層体Lの図面視横方向のサイズをDとする。また、素子体1個分の幅(図面視横方向のサイズ)をwとする。面Laには、上述の印刷処理の際に長方形状のカットマークCMが複数個形成されてなる。図7においては、1つの積層体Lから図面視横方向に沿って20個の長尺状の素子体が得られるように、カットマークCMが形成されている場合を例示している。ただし、図7においては、図示の簡単のため、カットマークCM以外の印刷パターンは省略している。実際には、接続端子として機能する電極のパターン等も印刷されている。
次に、積層体Lを切断する際の切断順序、特に複数箇所における切断を順次に行う縦切りの際の切断順序について詳述する。本実施の形態においては、この切断順序を工夫することで、センサ素子が式1〜式3さらには式4〜式5の要件をみたすようにされてなる。
上述の実施の形態に係るステップS1〜ステップS6にてセンサ素子を作製した。なお、図7に示すようにカットマークCMを形成することで、1つの積層体から20個のセンサ素子が得られるようにした。素子体の切断は、カットナイフ302の刃先302eの両側面に生じる抵抗の差が小さい状態での切断が優先的に行われるように、具体的には、図7に示したような切断順序で、かつ、積層体を切断しようとする度に、カットマーク位置を特定して切断位置をアライメントすることにより行った。
ステップS5における素子体の切断の態様以外は実施例と同様に行って、センサ素子を作製した。
図9と図13に示す結果を対比すると、実施例のように各カットラインでの切断を行う際にカットマークを特定してアライメントすることで、切断位置精度が向上することが確認された。
2 第2基板層
3 第3基板層
4 第1固体電解質層
5 スペーサ層
6 第2固体電解質層
70 ヒータ
71 ヒータ電極
72 ヒータ絶縁層
80 ハウジング
81 板バネ
100 ガスセンサ
101 センサ素子
200 ブランクシート
201 シート穴
300 切断装置
301 ステージ
301a 吸引孔
302 カットナイフ
303 撮像手段
304 制御手段
305 吸引手段
306 ナイフ駆動手段
307 ステージ駆動手段
Claims (12)
- 複数枚のセラミックグリーンシートを積層してなる積層体を切断して複数のセンサ素子用の素子体を切り出す方法であって、
切断手段の刃先の両側面に加わる抵抗の差ができるだけ小さい状態での切断から優先的に行う、
ことを特徴とする積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法。 - 請求項1に記載の積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法であって、
前記切断手段の前記刃先の前記両側面に加わる抵抗が略同じ状態での切断である均等切断を優先的に行い、
前記均等切断が行えないときには、前記切断手段の前記刃先の前記両側面に加わる抵抗が異なる状態での切断である不均等切断を行う、
ことを特徴とする積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法。 - 請求項2に記載の積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法であって、
前記均等切断が行えないときには、前記切断手段の前記刃先の前記両側面に加わる抵抗の差ができるだけ小さい状態での前記不均等切断から優先的に行う、
ことを特徴とする積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法であって、
切断位置の両側方向の積層体の連続部分の厚みに基づいて前記切断手段の前記刃先の前記両側面に加わる抵抗の大小関係を判断する、
ことを特徴とする積層体からのセンサ素子用素子体の切り出し方法。 - センサ素子の製造方法であって、
前記複数枚のセラミックスグリーンシートに所定の回路パターンを形成する回路形成工程と、
前記回路パターンが形成された前記複数枚のセラミックスグリーンシートを積層して前記積層体を形成する積層工程と、
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のセンサ素子用素子体の切り出し方法で前記積層体から素子体を切り出す切り出し工程と、
前記切り出し工程で切り出された素子体を焼成する焼成工程と、
を備えることを特徴とするセンサ素子の製造方法。 - 請求項5に記載の製造方法によって製造されたセンサ素子。
- 酸素イオン導電性固体電解質を主構成材とし、長手方向に垂直な面を見た場合の外形形状が四角形であるセンサ素子であって、
前記四角形の4つの角をA、B、C、Dとするときに、
四角形ABCDが、辺ADとBCとが略平行であり、角Bおよび角Cが鋭角ではなく、他方の側の角Aおよび角Dが鈍角ではない台形である、
ことを特徴とするセンサ素子。 - 酸素イオン導電性固体電解質を主構成材とし、長手方向に垂直な面を見た場合の外形形状が四角形であるセンサ素子であって、
前記四角形の4つの角をA、B、C、Dとし、辺BCの中点をMとし、Mから辺ADに下ろした垂線(片ABの垂直二等分線)と辺ADとの交点をHとするときに、
辺ADとBCとが略平行であり、
AH≧BM (式1)
かつ
DH≧CM (式2)
かつ
AD>BC (式3)
であることを特徴とするセンサ素子。 - 請求項7または請求項8に記載のセンサ素子であって、
前記の4つの角A、B、C、Dの角度をそれぞれP1、P2、P3、P4とするときに、
0°≦P2−90°、P3−90°≦1° (式4)
かつ
0°≦90°−P1、90°−P4≦1° (式5)
であることを特徴とするセンサ素子。 - 請求項7ないし請求項9のいずれかに記載のセンサ素子であって、
前記センサ素子の内部であって前記辺BCをなす素子表面の近傍に前記センサ素子を加熱するためのヒータが設けられてなる、
ことを特徴とするセンサ素子。 - 請求項6ないし請求項9のいずれかに記載のセンサ素子を備えるガスセンサ。
- 請求項11に記載のガスセンサであって、
NOxガスを検知するものであることを特徴とするガスセンサ。
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