JP2009252389A - Ceramic heater and gas sensor - Google Patents

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Tomohiro Kuwayama
友広 桑山
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Niterra Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a plated part formed in a ceramic heater from being peeled off. <P>SOLUTION: A ceramic heater includes a ceramic base substrate having an exothermic resistor inside, electrode pads arranged on a surface of the ceramic base substrate to send electricity to the exothermic resistor, a joint part formed of a brazing material to joint the electrode pads with a terminal member which is electrically connected to outside, and a plating part covering the joint part. The joint part, equipped with side faces for the electrode pad to be erected from the ceramic base substrate and opposed faces coupled with the side faces and opposed to faces in contact with the ceramic base substrate, covers all the opposed faces so as to reach a boundary between the opposed faces and the side faces of the electrode pads. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミックヒータ及びこのセラミックヒータが用いられたガスセンサに関する。   The present invention relates to a ceramic heater and a gas sensor using the ceramic heater.

従来から、内燃機関等における排ガスに含まれる特定ガス成分の検出や、濃度の測定をおこなうためのガスセンサに用いられるセラミックヒータとして、発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、セラミック基体の表面に電極パッドと、ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と電極パットとを接合する接合部と、この接合部の腐食を防止するため、メッキにより被覆するメッキ部を備えるものが知られている(特許文献1乃至特許文献4)。このようなセラミックヒータでは、接合部は電極パッドのセラミック基体と対向する対向面上に設けられるが、この際、電極パッドの対向面と側面(セラミック基体から立接する面)との境界と間隙をおいて設けられ、さらに、接合部が設けられない対向面にメッキ部を当接させて、接合部を覆う形状が知られている。   Conventionally, as a ceramic heater used in a gas sensor for detecting a specific gas component contained in an exhaust gas in an internal combustion engine or the like and measuring a concentration, a ceramic base provided with a heating resistor, and an electrode pad on the surface of the ceramic base It is known to have a joint formed by a brazing material and joining a terminal member and an electrode pad that are electrically connected to the outside, and a plating part that is coated by plating in order to prevent corrosion of the joint. (Patent Documents 1 to 4). In such a ceramic heater, the joint portion is provided on the facing surface of the electrode pad facing the ceramic base. At this time, the boundary and the gap between the facing surface of the electrode pad and the side surface (the surface standing on the ceramic base) are formed. Further, there is known a shape in which a plating portion is brought into contact with an opposing surface provided with a joint portion and is not provided with a joint portion so as to cover the joint portion.

特開2005−216718号公報JP 2005-216718 A 特開2006−294479号公報JP 2006-294479 A 特開2003−347012号公報JP 2003-347010 A 特開平11−292649号公報JP 11-292649 A

ところで、近年、接合部の熱耐久性を向上させるため、Cu等の高融点(900℃以上)のろう材を用いている。このようなろう材を用いて、端子部材を電極パッドにろう付けすると、セラミック基体との接合のために電極パッドに添加された絶縁性セラミック(例えばアルミナ等)が接合部の表面まで析出し、接合部とメッキ部との密着性を妨げることがあった。そのため、電極パッドに添加する絶縁性セラミックの添加量を低下させるようにしている。
しかしながら、電極パッドに添加される絶縁性セラミックの添加量を低下させると、焼成時に電極パッドを構成する貴金属(例えばタングステン)の焼結が粗雑になる。そして、この粗雑な電極パッドの対向面上にメッキ部を当接させると、メッキ部の成分の一部が電極パッド内に入り込み、その後、熱によって電極パッド内に入り込んだメッキ部の成分が気化してメッキ部と電極パッドの対向面との界面にて剥がれる虞があった。
By the way, in recent years, a brazing material having a high melting point (900 ° C. or higher) such as Cu is used in order to improve the thermal durability of the joint. Using such a brazing material, when the terminal member is brazed to the electrode pad, an insulating ceramic (for example, alumina or the like) added to the electrode pad for bonding to the ceramic base is deposited to the surface of the bonded portion, In some cases, the adhesion between the bonded portion and the plated portion may be hindered. Therefore, the amount of insulating ceramic added to the electrode pad is reduced.
However, if the amount of the insulating ceramic added to the electrode pad is reduced, sintering of the noble metal (for example, tungsten) constituting the electrode pad becomes rough during firing. Then, when the plated portion is brought into contact with the rough surface of the electrode pad, a part of the component of the plated portion enters the electrode pad, and then the component of the plated portion that has entered the electrode pad due to heat is aired. There is a risk that the film will be peeled off at the interface between the plated portion and the opposing surface of the electrode pad.

本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、セラミックヒータに形成されるメッキ部が剥がれることを防止することを目的とする。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described conventional problems, and an object thereof is to prevent the plating portion formed on the ceramic heater from peeling off.

本発明の第1の態様は、内部に発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、前記発熱抵抗体に通電するために前記セラミック基体の表面上に配置される電極パッドと、ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と前記電極パッドとを接合する接合部と、前記接合部を被覆するメッキ部と、を備えるセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、前記セラミック基体から立設する側面と、該側面に連結し、前記セラミック基体と接触する面と対向する対向面と、を備え、前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界まで届くように、前記対向面の全体を被覆する。   According to a first aspect of the present invention, a ceramic base including a heating resistor therein, an electrode pad disposed on the surface of the ceramic base for energizing the heating resistor, a brazing material, and an external In a ceramic heater comprising: a joint portion that joins a terminal member electrically connected to the electrode pad; and a plating portion that covers the joint portion, the electrode pad is a side surface provided upright from the ceramic substrate And an opposing surface that is coupled to the side surface and that opposes the surface that contacts the ceramic substrate, and the joint portion reaches the boundary between the opposing surface and the side surface of the electrode pad. Cover the entire surface.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータによれば、接合部が電極パッドの対向面と側面との境界まで届くように、対向面の全体を被覆するため、この接合部を覆うメッキ部が電極パッドの対向面上に形成されない。よって、メッキ部が電極パッドに直接接することを抑制でき、その結果、メッキ部と電極パッドの対向面との界面にて剥がれることを防止できる。
そのうえ、電極パッドに添加される絶縁性セラミックの添加量を低下させることができ、接合部の表面まで絶縁性セラミックが析出することを防止し、接合部とメッキ部の密着性も向上することができる。
According to the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, in order to cover the entire facing surface so that the joining portion reaches the boundary between the facing surface and the side surface of the electrode pad, the plating portion covering the joining portion is provided. It is not formed on the opposing surface of the electrode pad. Therefore, it can suppress that a plating part touches an electrode pad directly, As a result, it can prevent peeling at the interface of a plating part and the opposing surface of an electrode pad.
In addition, the amount of insulating ceramic added to the electrode pad can be reduced, the insulating ceramic can be prevented from depositing to the surface of the joint, and the adhesion between the joint and the plated portion can be improved. it can.

なお、電極パッドの側面は、セラミック基体から立設していれば良く、セラミック基体に対して垂直に立設していても良いし、セラミック基体に対して傾斜して立設していても良い。また、電極パッドの対向面は、セラミック基体と接触する面と対向していればよく、セラミック基体と略平行であっても良いし、略平行でなくとも良い。さらに、「対向面の全体を被覆する」とは、接合部により電極パッドの対向面が視認できないことと同意である。   Note that the side surface of the electrode pad may be erected from the ceramic substrate, may be erected perpendicularly to the ceramic substrate, or may be erected with inclination to the ceramic substrate. . Further, the facing surface of the electrode pad only needs to face the surface in contact with the ceramic base, and may be substantially parallel to the ceramic base or may not be substantially parallel. Furthermore, “covering the entire facing surface” means that the facing surface of the electrode pad cannot be visually recognized by the joint portion.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界を越えて、少なくとも前記側面の一部を被覆してもよい。これにより、メッキ部が電極パッドの側面に回り込みにくくなるため、メッキ部が電極パッドに直接接することをさらに抑制でき、メッキ部と電極パッドとの界面にて剥がれることをさらに防止できる。   In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, the joining portion may cover at least a part of the side surface beyond the boundary between the facing surface and the side surface of the electrode pad. Thereby, since it becomes difficult for a plating part to go around to the side surface of an electrode pad, it can further suppress that a plating part touches an electrode pad directly, and can further prevent peeling at the interface of a plating part and an electrode pad.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、多孔質層であってもよい。この場合、電極パッド中に接合部が入り込み、電極パッドと接合部との密着性が向上する。なお、接合部が電極パッドの対向面の全部を被覆するため、メッキ部が多孔質状の電極パッドに直接接することが防止されており、メッキ部と電極パッドの密着性の低下は抑制できる。   In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, the electrode pad may be a porous layer. In this case, the joint portion enters the electrode pad, and the adhesion between the electrode pad and the joint portion is improved. In addition, since the bonding portion covers the entire facing surface of the electrode pad, the plating portion is prevented from coming into direct contact with the porous electrode pad, and a decrease in adhesion between the plating portion and the electrode pad can be suppressed.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記メッキ部は、3μm以上の厚さを有していてもよい。この場合、メッキ部により接合部の腐食を抑制することができる。   In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, the plated portion may have a thickness of 3 μm or more. In this case, corrosion of the joint portion can be suppressed by the plated portion.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、前記セラミック基体の表面側に形成される第1層と、前記接合部側に形成される第2層からなり、前記第2層は、前記第1層によりも前記絶縁性セラミックの含有量が少なくてもよい。この場合、相対的に絶縁性セラミックの含有量が多い第1層により、セラミック基体との密着性を向上しつつ、第1の層中の絶縁性セラミックが相対的に絶縁性セラミックの含有量が少ない第2層によって接合部の表面に析出することを抑制でき、メッキ部の密着性を向上させることができる。   In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, the electrode pad includes a first layer formed on the surface side of the ceramic base and a second layer formed on the bonding portion side, and the second The layer may have a lower content of the insulating ceramic than the first layer. In this case, the first layer having a relatively high content of the insulating ceramic improves the adhesion with the ceramic substrate, while the insulating ceramic in the first layer has a relatively high content of the insulating ceramic. It can suppress depositing on the surface of a junction part with few 2nd layers, and can improve the adhesiveness of a plating part.

本発明の第1の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記セラミック基体の延伸方向および前記延伸方向と直交する方向において、前記対向面の半分以上が前記端子部材と対向することが好ましい。この場合、電極パッド中の絶縁性セラミックが端子部材にて接合部の表面に析出するのを抑制することができるためメッキ部の密着性を向上させることができる。   In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, it is preferable that at least half of the facing surface is opposed to the terminal member in the extending direction of the ceramic base and the direction orthogonal to the extending direction. In this case, since it can suppress that the insulating ceramic in an electrode pad precipitates on the surface of a junction part by a terminal member, the adhesiveness of a plating part can be improved.

以下、本発明に係るセラミックヒータおよびセラミックヒータを用いたガスセンサについて、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, a ceramic heater and a gas sensor using the ceramic heater according to the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.

A.第1の実施例
A1.ガスセンサの構成:
図1は、本発明の一実施例としてのガスセンサの構成を示した説明図である。ガスセンサ10は、酸素検出素子20と、主体金具11と、内側端子部材30と、外側端子部材40と、セラミックヒータ100と、を備える。
A. First Example A1. Gas sensor configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a gas sensor as one embodiment of the present invention. The gas sensor 10 includes an oxygen detection element 20, a metal shell 11, an inner terminal member 30, an outer terminal member 40, and a ceramic heater 100.

酸素検出素子20は、先端20s(図1下側)が閉じ、後端20k(図1上側)が開口し、軸線AXに沿った軸線方向(図1上下方向)に延びる断面略U字状の有底筒状である。酸素検出素子20は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体21と、固体電解質体21の外周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない外側電極層と、固体電解質体21の内周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない内側電極層を備える。また、酸素検出素子20の外周面において、軸線AX方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部20fが設けられ、後述する主体金具11に係合される。   The oxygen detection element 20 has a substantially U-shaped cross section extending in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) along the axis AX, with the front end 20s (lower side in FIG. 1) closed and the rear end 20k (upper side in FIG. 1) opened. It has a bottomed cylindrical shape. The oxygen detection element 20 includes a solid electrolyte body 21 having oxygen ion conductivity, an outer electrode layer (not shown) formed by plating or the like on a part of the outer peripheral surface of the solid electrolyte body 21, and an inner circumference of the solid electrolyte body 21. An inner electrode layer (not shown) formed by plating or the like is provided on a part of the surface. Further, on the outer peripheral surface of the oxygen detection element 20, an engagement flange portion 20f protruding outward in the radial direction is provided at an intermediate portion in the axis AX direction, and is engaged with a metal shell 11 described later.

主体金具11は、酸素検出素子20の外周の一部を包囲する筒状に形成され、内部に金属製パッキン81、82、83と、インシュレータ13、13bおよびセラミック粉末14を介在させて、係合フランジ部20fと係合し、酸素検出素子20を保持している。これにより、酸素検出素子20は、主体金具11の内側において気密に保持されている。また、主体金具11は、主体金具11の先端側開口部から突出する酸素検出素子20の先端部を覆うように、プロテクタ15が取り付けられている。このプロテクタ15は、外側プロテクタ15aと内側プロテクタ15bの二重構造を備え、外側プロテクタ15aおよび内側プロテクタ15bには、排気ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。酸素検出素子20の図示しない外側電極層は、プロテクタ15のガス透過口を通して、排気ガスと接触することができる。   The metal shell 11 is formed in a cylindrical shape surrounding a part of the outer periphery of the oxygen detection element 20, and is engaged by interposing metal packings 81, 82, 83, insulators 13, 13b, and ceramic powder 14 inside. The oxygen detecting element 20 is held by engaging with the flange portion 20f. Thereby, the oxygen detection element 20 is kept airtight inside the metal shell 11. Moreover, the protector 15 is attached to the metallic shell 11 so as to cover the distal end portion of the oxygen detection element 20 protruding from the distal end side opening of the metallic shell 11. The protector 15 has a double structure of an outer protector 15a and an inner protector 15b, and the outer protector 15a and the inner protector 15b are formed with a plurality of gas permeation ports through which exhaust gas permeates. An outer electrode layer (not shown) of the oxygen detection element 20 can come into contact with the exhaust gas through the gas permeation port of the protector 15.

主体金具11は、外周面に形成された六角部11cの後端側に接続部11dを備える。接続部11dは、筒状の金属外筒16の先端側が外側から全周レーザ溶接により固着されている。金属外筒16の後端側開口部は、フッ素ゴムで構成されたグロメット17を嵌入させて加締封止されている。グロメット17の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ18が配置されている。そして、グロメット17およびセパレータ18を貫通してセンサ出力リード線19、19bおよびヒータリード線12b、12cが配置されている。なお、グロメット17の中央には、軸線AXに沿って貫通口が形成されており、この貫通口に撥水性および通気性を兼ね備えるシート状のフィルタ85を被せた状態の金属パイプ86が嵌め込まれている。これにより、ガスセンサ10の外部の大気はフィルタ85を介して金属外筒16内に導入され、ひいては酸素検出素子20の内部空間G内に導入される。   The metal shell 11 includes a connecting portion 11d on the rear end side of the hexagonal portion 11c formed on the outer peripheral surface. In the connecting portion 11d, the distal end side of the cylindrical metal outer cylinder 16 is fixed from the outside by all-around laser welding. The rear end side opening of the metal outer cylinder 16 is swaged and sealed by fitting a grommet 17 made of fluororubber. A separator 18 made of an insulating alumina ceramic is disposed on the front end side of the grommet 17. Sensor output lead wires 19 and 19b and heater lead wires 12b and 12c are disposed through the grommet 17 and the separator 18. A through-hole is formed in the center of the grommet 17 along the axis AX, and a metal pipe 86 in a state where a sheet-like filter 85 having both water repellency and air permeability is covered is fitted into the through-hole. Yes. As a result, the atmosphere outside the gas sensor 10 is introduced into the metal outer cylinder 16 through the filter 85, and then into the internal space G of the oxygen detection element 20.

外側端子部材40は、ステンレス鋼板からなり、軸線AXの直交方向断面が略C字状の外嵌部41と、外嵌部41の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部42と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線19bの芯線を加締により把持し、外側端子部材40とセンサ出力リード線19bとを電気的に接続するコネクタ部43とを備える。セパレータ挿入部42は、セパレータ18内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部42から分岐して突出するセパレータ当接部42dが、保持孔18dに弾性的に当接することにより外側端子部材40自身をセパレータ18内に保持している。また、外嵌部41は、径方向断面の内接円の径が、酸素検出素子20の後端側における外周面の径より小さく形成されている。このため、外側端子部材40が酸素検出素子20に組み付けられた状態では、外嵌部41は、自身の弾性力により、酸素検出素子20の外周面に形成された外側電極層に押圧力を伴い接触するため、外側電極層との電気的導通を保持している。従って、外側電極層に発生した起電力は、外嵌部41およびセンサ出力リード線19bを介して外部に取り出される。   The outer terminal member 40 is made of a stainless steel plate, and an outer fitting portion 41 having a substantially C-shaped cross section in the direction perpendicular to the axis AX, and a separator insertion portion 42 extending from the vicinity of the rear end side center of the outer fitting portion 41 to the rear end side. Further, a connector portion 43 is provided on the rear end side, grips the core wire of the sensor output lead wire 19b by caulking, and electrically connects the outer terminal member 40 and the sensor output lead wire 19b. The separator insertion portion 42 is inserted into the separator 18, and the separator contact portion 42 d that branches and protrudes from the separator insertion portion 42 elastically contacts the holding hole 18 d, thereby causing the outer terminal member 40 itself to move. It is held in the separator 18. Further, the outer fitting portion 41 is formed such that the diameter of the inscribed circle in the radial cross section is smaller than the diameter of the outer peripheral surface on the rear end side of the oxygen detection element 20. For this reason, in a state where the outer terminal member 40 is assembled to the oxygen detection element 20, the outer fitting portion 41 is accompanied by a pressing force on the outer electrode layer formed on the outer peripheral surface of the oxygen detection element 20 by its own elastic force. In order to make contact, electrical conduction with the outer electrode layer is maintained. Therefore, the electromotive force generated in the outer electrode layer is extracted to the outside through the outer fitting portion 41 and the sensor output lead wire 19b.

内側端子部材30は、ステンレス鋼板からなり、軸線AXの直交方向断面が馬蹄形状の挿入部33と、挿入部33の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部32と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線19の芯線を加締により把持し、内側端子部材30とセンサ出力リード線19とを電気的に接続するコネクタ部31とを備える。セパレータ挿入部32は、セパレータ18内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部32から分岐して突出するセパレータ当接部32dが、保持孔18dに弾性的に当接して、内側端子部材30自身をセパレータ18内に保持している。また、挿入部33は、先端側に突出するヒータ押圧部36を備える。ヒータ押圧部36は、軸線AX方向から見たとき、概ね1/4円弧状に形成されており、挿入部33が酸素検出素子20内に組み付けられたとき、セラミックヒータ100の側面が酸素検出素子20の内周面に当接するようにセラミックヒータ100を押圧する。   The inner terminal member 30 is made of a stainless steel plate, the insertion section 33 having a horseshoe-shaped cross section in the direction perpendicular to the axis AX, the separator insertion section 32 extending from the vicinity of the center of the rear end side of the insertion section 33 to the rear end side, and The connector portion 31 is provided on the end side, holds the core wire of the sensor output lead wire 19 by caulking, and electrically connects the inner terminal member 30 and the sensor output lead wire 19. The separator insertion portion 32 is inserted into the separator 18, and a separator abutting portion 32 d that branches and protrudes from the separator insertion portion 32 elastically abuts the holding hole 18 d so that the inner terminal member 30 itself is It is held in the separator 18. Moreover, the insertion part 33 is provided with the heater press part 36 which protrudes in the front end side. When viewed from the direction of the axis AX, the heater pressing portion 36 is formed in a substantially ¼ arc shape, and when the insertion portion 33 is assembled in the oxygen detection element 20, the side surface of the ceramic heater 100 is the oxygen detection element. The ceramic heater 100 is pressed so as to come into contact with the inner peripheral surface of 20.

挿入部33は、径方向断面の外接円の径が、酸素検出素子20の後端側における内周面の径よりも大きく形成されている。このため、内側端子部材30が酸素検出素子20に組み付けられた状態では、挿入部33は、自身の弾性力により、酸素検出素子20の内周面に形成された内側電極層に押圧力を伴い接触するため、内側電極層との電気的導通を保持している。従って内側電極層に発生した起電力は、挿入部33およびセンサ出力リード線19を介して外部に取り出される。   The insertion portion 33 is formed such that the diameter of the circumscribed circle in the radial cross section is larger than the diameter of the inner peripheral surface on the rear end side of the oxygen detection element 20. For this reason, in a state in which the inner terminal member 30 is assembled to the oxygen detection element 20, the insertion portion 33 is accompanied by a pressing force on the inner electrode layer formed on the inner peripheral surface of the oxygen detection element 20 by its own elastic force. Because of the contact, electrical continuity with the inner electrode layer is maintained. Therefore, the electromotive force generated in the inner electrode layer is extracted to the outside through the insertion portion 33 and the sensor output lead wire 19.

セラミックヒータ100は、内部空間G内に配置され、内側端子部材30によって保持されることにより姿勢を維持している。セラミックヒータ100は、後述する端子部材130がヒータリード線12b、12cと接続され、ヒータリード線12b、12cからの電力の供給により、固体電解質体21の内周面を加熱する。セラミックヒータ100の構成については後に詳述する。   The ceramic heater 100 is disposed in the internal space G and is maintained by the inner terminal member 30 to maintain the posture. In the ceramic heater 100, a terminal member 130 to be described later is connected to the heater lead wires 12b and 12c, and the inner peripheral surface of the solid electrolyte body 21 is heated by supplying power from the heater lead wires 12b and 12c. The configuration of the ceramic heater 100 will be described in detail later.

A2.セラミックヒータの構成:
図2はセラミックヒータの構成を示した説明図である。図3はセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。図2に示すように、セラミックヒータ100は、丸棒状(略円柱形状)に形成されている。そして、図1に示すように、酸素検出素子20に内挿されて酸素検出素子20を加熱する。なお、セラミックヒータ100の長手方向の両端部の内、発熱部分を備える側(図2左側)を「先端側」とし、これと反対側の端部を「後端側」として説明する。
A2. Configuration of ceramic heater:
FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the ceramic heater. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the internal structure of the ceramic heater. As shown in FIG. 2, the ceramic heater 100 is formed in a round bar shape (substantially cylindrical shape). Then, as shown in FIG. 1, the oxygen detection element 20 is heated by being inserted into the oxygen detection element 20. Of the both ends in the longitudinal direction of the ceramic heater 100, the side (left side in FIG. 2) provided with the heat generating portion will be referred to as “front end side”, and the opposite end will be described as “rear end side”.

セラミックヒータ100は、セラミック基体102と、電極パッド121と、端子部材130とを備える。図3に示すように、セラミック基体102は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管101の外周に絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシート140,146が巻き付けられ、これらを焼成することにより製造される。   The ceramic heater 100 includes a ceramic base 102, an electrode pad 121, and a terminal member 130. As shown in FIG. 3, the ceramic base 102 is manufactured by winding green sheets 140 and 146 made of alumina ceramic having high insulating properties around the outer periphery of a round rod-like alumina ceramic tube 101 and firing them. .

グリーンシート140上には、ヒータパターンとしてのタングステン系の材料を主体とする発熱抵抗体141が形成されている。発熱抵抗体141は、さらに発熱部142と、発熱部142の両端にそれぞれ接続される一対のリード部143とを備える。グリーンシート140の後端側には、2個のスルーホール144を介して、セラミックヒータ100の外表面上に形成される電極パッド121と電気的に接続される。   On the green sheet 140, a heating resistor 141 mainly composed of a tungsten material as a heater pattern is formed. The heat generating resistor 141 further includes a heat generating portion 142 and a pair of lead portions 143 connected to both ends of the heat generating portion 142. The rear end side of the green sheet 140 is electrically connected to an electrode pad 121 formed on the outer surface of the ceramic heater 100 through two through holes 144.

グリーンシート146は、グリーンシート140のうち発熱抵抗体141が形成される側の面に圧着されている。グリーンシート146のうち、この圧着面と反対側の面にはアルミナペーストが塗布され、この塗布面を内側にしてグリーンシート140,146が碍管101に巻き付けられて外周から内向きに押圧されることにより、セラミックヒータ成形体が形成される。その後、セラミックヒータ成形体が焼成されることにより、セラミック基体102が形成される。   The green sheet 146 is pressure-bonded to the surface of the green sheet 140 on the side where the heating resistor 141 is formed. Alumina paste is applied to the surface of the green sheet 146 opposite to the pressure-bonding surface, and the green sheets 140 and 146 are wound around the tub tube 101 and pressed inward from the outer periphery with the coating surface facing inward. Thus, a ceramic heater molded body is formed. Thereafter, the ceramic base 102 is formed by firing the ceramic heater molded body.

図2に示す電極パッド121は、セラミック基体102上に形成され、陽極側と陰極側の2つを備える。この電極パッド121は、既述のスルーホール144に対応するグリーンシート140の外面の位置に2箇所、それぞれ設けられている。発熱抵抗体141のリード部143との導通は、スルーホール144の内部に充填されている導電性ペーストを介して行われる。   The electrode pad 121 shown in FIG. 2 is formed on the ceramic substrate 102 and includes two of an anode side and a cathode side. The electrode pads 121 are provided at two positions on the outer surface of the green sheet 140 corresponding to the above-described through holes 144. The conduction between the heat generating resistor 141 and the lead portion 143 is performed through a conductive paste filled in the through hole 144.

電極パッド121は、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種類以上の元素からなる主体材料を97重量%以上含み、アルミナ粉末の含有量が3重量%以下のパッド状の金属層である。タングステンやモリブデンは、銅系のろう材124との接合性がよく、また、融点が高く耐熱性に優れているので電極パッド121の組成として好適である。また、アルミナ粉末の含有量が3重量%以下であるため、表面が多孔質状に形成されている。なお、電極パッド121に含まれる絶縁性セラミックとしては、アルミナ以外に、ムライト、スピネル等が挙げられる。   The electrode pad 121 is a pad-like metal layer containing 97 wt% or more of a main material composed of at least one element selected from tungsten and molybdenum and having an alumina powder content of 3 wt% or less. Tungsten or molybdenum is suitable for the composition of the electrode pad 121 because it has good bonding properties with the copper brazing material 124 and has a high melting point and excellent heat resistance. Moreover, since the content of the alumina powder is 3% by weight or less, the surface is formed in a porous shape. Note that examples of the insulating ceramic included in the electrode pad 121 include mullite, spinel, and the like in addition to alumina.

端子部材130は、後述するろう材124を用いて電極パッド121にろう付けされる接合端部133と、平板状に形成されたニッケルからなる加締部135と、加締部135の先端から接合端部133に延設された接続部134とを備える。端子部材130は、ニッケルを90重量%以上含むニッケル部材からなる。   The terminal member 130 is joined from a joining end portion 133 to be brazed to the electrode pad 121 using a brazing material 124 described later, a crimping portion 135 made of nickel formed in a flat plate shape, and a tip of the crimping portion 135. And a connection portion 134 extending to the end portion 133. The terminal member 130 is made of a nickel member containing 90% by weight or more of nickel.

接続部134の先端部分は、厚み方向に段状に折り曲げられることにより接合端部133に接続されている。また、端子部材130は、接続部134と加締部135との間において、接続部134の長手方向を軸として略直角にひねるようにねじ曲げられている。また、端子部材130は、加締部135に図1に示すヒータリード線12b、12cの芯線を加締により把持し、発熱抵抗体141とヒータリード線12b、12cとを電気的に接続する。   The distal end portion of the connection portion 134 is connected to the joint end portion 133 by being bent in a step shape in the thickness direction. Further, the terminal member 130 is bent between the connection portion 134 and the crimping portion 135 so as to be twisted at a substantially right angle with the longitudinal direction of the connection portion 134 as an axis. Further, the terminal member 130 grips the core wires of the heater lead wires 12b and 12c shown in FIG. 1 to the crimping portion 135, and electrically connects the heating resistor 141 and the heater lead wires 12b and 12c.

図4は、接合端部133と電極パッド121との配置を例示した説明図である。なお、図4には、後述する接合部124a及びメッキ部125は省略している。図4に示すように、電極パッド121は、セラミック基体102から立設する側面121bと、側面121bに連結し、セラミック基体102と対向する略矩形形状の対向面121aを備える。なお、対向面121aが略矩形形状を示していることから、側面121bは4箇所設けられている。そして、この対向面121aと4つの側面121bとで境界Elを形成している。また、電極パッド121の側面121bとセラミック基体102とで境界Blが形成されている。端子部材130は、セラミックヒータ100の軸線方向に沿って配置され、接合端部133が対向面121a上に配置されている。このとき、対向面121aの軸線方向の長さをLp、周方向の長さをWpとし、接合端部133の軸線方向の長さをLt、周方向の長さをWtとすると、電極パッド121および端子部材130は、軸線方向ではLp<Lt×2となり、また、周方向ではWp<Wt×2となるように形成されている。   FIG. 4 is an explanatory view illustrating the arrangement of the joining end portion 133 and the electrode pad 121. In FIG. 4, a joining portion 124a and a plating portion 125, which will be described later, are omitted. As shown in FIG. 4, the electrode pad 121 includes a side surface 121 b erected from the ceramic substrate 102, and a substantially rectangular facing surface 121 a that is connected to the side surface 121 b and faces the ceramic substrate 102. Since the facing surface 121a has a substantially rectangular shape, four side surfaces 121b are provided. The opposed surface 121a and the four side surfaces 121b form a boundary El. Further, a boundary Bl is formed by the side surface 121b of the electrode pad 121 and the ceramic base 102. The terminal member 130 is arrange | positioned along the axial direction of the ceramic heater 100, and the joining end part 133 is arrange | positioned on the opposing surface 121a. At this time, when the length in the axial direction of the facing surface 121a is Lp, the length in the circumferential direction is Wp, the length in the axial direction of the joint end 133 is Lt, and the length in the circumferential direction is Wt, the electrode pad 121 The terminal member 130 is formed so that Lp <Lt × 2 in the axial direction and Wp <Wt × 2 in the circumferential direction.

図5は接合端部133と電極パッド121とが接合部124aにより接合された状態を例示した説明図である。なお、図5では、後述するメッキ部125は省略している。図4に示すように、ろう材124により、接合端部133と電極パッド121の対向面121aとを被覆するようにして端子部材130と電極パッド121とを接合する。このとき、ろう材124は対向面121a全面を覆うと共に、境界El上を越えて側面121bまで被覆した状態となる。このろう付けにより、端子部材130と電極パッド121とを接合する接合部124aが形成される。この接合部124aは特許請求の範囲における「接合部」に該当する。ろう材124は、50重量%を上回る量の銅が含有されている。なお、本実施例では、銅100重量%のろう材124を用いて、電極パッド121と端子部材130とをろう付けしている。   FIG. 5 is an explanatory view exemplifying a state in which the joining end portion 133 and the electrode pad 121 are joined by the joining portion 124a. In FIG. 5, a plated portion 125 described later is omitted. As shown in FIG. 4, the terminal member 130 and the electrode pad 121 are joined by the brazing material 124 so as to cover the joining end portion 133 and the facing surface 121 a of the electrode pad 121. At this time, the brazing material 124 covers the entire facing surface 121a and covers the side surface 121b beyond the boundary El. By this brazing, a joint portion 124a for joining the terminal member 130 and the electrode pad 121 is formed. The joint portion 124a corresponds to a “joint portion” in the claims. The brazing material 124 contains copper in an amount exceeding 50% by weight. In this embodiment, the electrode pad 121 and the terminal member 130 are brazed using a brazing material 124 of 100% by weight of copper.

図6は、図2のA−A断面の一部を例示した説明図である。電極パッド121は、碍管101の外周に巻かれたグリーンシート140の外面上に形成され、スルーホール144を介してグリーンシート140の内面に形成されているリード部143と導通されている。ろう材124により形成された接合部124aおよび接合端部133の上には、ニッケルによるメッキ部125形成されている。メッキ部125は、接合端部133および接合部124a上において最も薄い部分の厚さが3μm以上となるように形成されている。接合部124aが電極パッド121の対向面121aの全体を被覆し、さらに電極パッド121の側面121bの一部まで回り込んでいるため、メッキ部125は電極パッド121との接触が抑制されている。このメッキ部125により、接合部124aの酸化による腐食が抑制されている。   FIG. 6 is an explanatory view illustrating a part of the AA cross section of FIG. 2. The electrode pad 121 is formed on the outer surface of the green sheet 140 wound around the outer periphery of the soot tube 101, and is electrically connected to the lead portion 143 formed on the inner surface of the green sheet 140 through the through hole 144. A nickel plated portion 125 is formed on the joint 124 a and the joint end 133 formed by the brazing material 124. The plated part 125 is formed so that the thickness of the thinnest part on the joining end part 133 and the joining part 124a is 3 μm or more. Since the joining portion 124 a covers the entire facing surface 121 a of the electrode pad 121 and further wraps around a part of the side surface 121 b of the electrode pad 121, the plating portion 125 is prevented from contacting the electrode pad 121. The plated portion 125 suppresses corrosion due to oxidation of the joint portion 124a.

A3.セラミックヒータの製造方法:
図3に示すグリーンシート140に対して発熱抵抗体141および電極パッド121となる金属抵抗体インク(メタライズインク)を所定のパターン形状に塗布(印刷)し、かつ、スルーホール144の内部にメタライズインク(または、導電性ペースト)を充填する処理をおこなう。次に、グリーンシート140にグリーンシート146を圧着し、グリーンシート140およびグリーンシート146を碍管101に巻き付けて、セラミックヒータ成形体を形成する処理をおこなう。続いて、このセラミックヒータ成形体を焼成することで、グリーンシート140,146および碍管101が一体となったセラミック基体102を形成する処理をおこなう。
A3. Manufacturing method of ceramic heater:
A metal resistor ink (metalized ink) to be a heating resistor 141 and an electrode pad 121 is applied (printed) to the green sheet 140 shown in FIG. 3 in a predetermined pattern shape, and the metalized ink is formed in the through hole 144. (Or conductive paste) is filled. Next, the green sheet 146 is pressure-bonded to the green sheet 140, and the green sheet 140 and the green sheet 146 are wound around the soot tube 101 to form a ceramic heater molded body. Subsequently, the ceramic heater molded body is fired to perform a process of forming the ceramic base body 102 in which the green sheets 140 and 146 and the soot tube 101 are integrated.

ここまでの処理は、発熱抵抗体141が形成されているセラミック基体102に対して、金属抵抗体インク(メタライズインク)を塗布して電極パッド121を形成する電極パッド形成工程に相当する。   The processing so far corresponds to an electrode pad forming step in which the electrode pad 121 is formed by applying metal resistor ink (metallized ink) to the ceramic substrate 102 on which the heating resistor 141 is formed.

次に、図5に示すように電極パッド121の上に、ろう材124および端子部材130を互いに接触するように配置する。そして、この状態で、900℃以上に加熱してろう材124を溶融させて、端子部材130と電極パッド121とをろう付けにより接合する処理を実施する(接合工程)。この接合工程では、電極パッド121上の対向面121a全体にろう材124が拡がるようにろう付けし、ろう材124により対向面121aが被覆された状態とする。   Next, as shown in FIG. 5, the brazing material 124 and the terminal member 130 are arranged on the electrode pad 121 so as to contact each other. In this state, the brazing material 124 is melted by heating to 900 ° C. or higher, and the terminal member 130 and the electrode pad 121 are joined by brazing (joining process). In this bonding step, the brazing material 124 is brazed so as to spread over the entire facing surface 121 a on the electrode pad 121, and the facing surface 121 a is covered with the brazing material 124.

そして、図6に示すように電極パッド121および端子部材130の接合部124a(ろう付け部分)を覆うように、無電解メッキ法によりニッケルメッキを施して、メッキ部125を形成する処理をおこなう(メッキ層形成工程)。これにより端子部材130および接合部124a(ろう付け部分)は、メッキ部125によって、酸化などによる腐食から保護される。   Then, as shown in FIG. 6, nickel plating is performed by an electroless plating method so as to cover the electrode pad 121 and the joint portion 124a (brazing portion) of the terminal member 130, thereby forming a plated portion 125 ( Plating layer forming step). Accordingly, the terminal member 130 and the joint portion 124a (brazed portion) are protected from corrosion due to oxidation or the like by the plating portion 125.

以上、第1の実施例によれば、接合部124aが電極パッド121の対向面121aの全体を被覆するため、この接合部124aを覆うメッキ部125が電極パッド121の対向面121a上に形成されない。よって、メッキ部125が直接、電極パッド121に接触することを抑制でき、メッキ部125の密着性を向上させることができる。   As described above, according to the first embodiment, since the bonding portion 124 a covers the entire facing surface 121 a of the electrode pad 121, the plating portion 125 covering the bonding portion 124 a is not formed on the facing surface 121 a of the electrode pad 121. . Therefore, it can suppress that the plating part 125 contacts the electrode pad 121 directly, and can improve the adhesiveness of the plating part 125. FIG.

さらに、接合部124aが、電極パッド121の対向面121aと側面121bの境界EIを越えて側面121bの一部を被覆しているため、メッキ部125が電極パッド121の側面121bに回り込みにくくなるため、メッキ部125が電極パッド121に直接接することをさらに抑制できる。   Furthermore, since the bonding portion 124a covers a part of the side surface 121b beyond the boundary EI between the facing surface 121a and the side surface 121b of the electrode pad 121, the plating portion 125 is difficult to go around the side surface 121b of the electrode pad 121. Further, it is possible to further suppress the plating part 125 from being in direct contact with the electrode pad 121.

第1の実施例によれば、メッキ部125は3μm以上の厚さを有して端子部材130および接合部124aを被覆しているため、端子部材130および接合部124a(ろう付け部分)が腐食することを抑制できる。   According to the first embodiment, since the plated portion 125 has a thickness of 3 μm or more and covers the terminal member 130 and the joint portion 124a, the terminal member 130 and the joint portion 124a (brazed portion) are corroded. Can be suppressed.

第1の実施例によれば、電極パッド121の対向面121aは、セラミックヒータ100の延伸方向および延伸方向と直交する方向に見たときに、電極パッド121の対向面121aの半分以上が端子部材130と対向している。これにより電極パッド121中の絶縁性セラミックが端子部材130にて接合部124aの表面に析出することを防止でき、メッキ部125の密着性を向上できる。   According to the first embodiment, when the opposing surface 121a of the electrode pad 121 is viewed in the extending direction of the ceramic heater 100 and the direction orthogonal to the extending direction, more than half of the opposing surface 121a of the electrode pad 121 is a terminal member. 130. Thereby, it is possible to prevent the insulating ceramic in the electrode pad 121 from being deposited on the surface of the joint portion 124a by the terminal member 130, and to improve the adhesion of the plated portion 125.

B.第2の実施例:
第2の実施例では接合部124aが電極パッド121の側面121bとセラミック基体102との境界Bl上を被覆するセラミックヒータ100について説明する。第2の実施例に係るセラミックヒータ100を用いたガスセンサ10の構成については第1の実施例と同様であり、セラミックヒータ100の接合部124aのみが異なる。第2の実施例において第1の実施例と同一の符号を付した構成要素は、第1の実施例の各構成要素と同一である。
B. Second embodiment:
In the second embodiment, the ceramic heater 100 in which the joint portion 124a covers the boundary Bl between the side surface 121b of the electrode pad 121 and the ceramic base 102 will be described. The configuration of the gas sensor 10 using the ceramic heater 100 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the joining portion 124a of the ceramic heater 100 is different. In the second embodiment, components having the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as the components in the first embodiment.

図7は第2の実施例に係る接合部124aの状態を例示した説明図である。なお、図7では、メッキ部125を省略している。図8は、第2の実施例に係るセラミックヒータのA−A断面の一部を例示した説明図である。第1の実施例では、端子部材130と電極パッド121とを接合しているろう材124は、境界El上を被覆しているが、第2の実施例ではさらに、電極パッド121の側面121bとセラミック基体102との境界Blまで被覆する。ろう材124は原材料は第1の実施例と同様である。   FIG. 7 is an explanatory view illustrating the state of the joint portion 124a according to the second embodiment. In FIG. 7, the plating part 125 is omitted. FIG. 8 is an explanatory view illustrating a part of the AA cross section of the ceramic heater according to the second embodiment. In the first embodiment, the brazing material 124 joining the terminal member 130 and the electrode pad 121 covers the boundary El, but in the second embodiment, the side surface 121b of the electrode pad 121 and Cover to the boundary B1 with the ceramic substrate 102. The raw material of the brazing material 124 is the same as that of the first embodiment.

図8に示すように、ろう材124により形成された接合部124aの上には、メッキ部125が形成されている。接合部124aが電極パッド121の対向面121aおよび側面121bの全体を被覆しているため、メッキ部125は電極パッド121との接触がほぼ完全に規制されている。 As shown in FIG. 8, a plated portion 125 is formed on the joint portion 124 a formed by the brazing material 124. Since the bonding portion 124a covers the entire opposing surface 121a and side surface 121b of the electrode pad 121, the plating portion 125 is almost completely restricted from contacting the electrode pad 121.

第2の実施例によれば、接合部124aが、電極パッド121の側面121bとセラミック基体102との境界Blを被覆しているため、メッキ部125が電極パッド121と接触することをより抑制でき、メッキ部125の密着性を向上させることができる。   According to the second embodiment, since the joining portion 124a covers the boundary Bl between the side surface 121b of the electrode pad 121 and the ceramic base 102, the plating portion 125 can be further suppressed from coming into contact with the electrode pad 121. In addition, the adhesion of the plating part 125 can be improved.

C.第3の実施例:
第3の実施例では多層構造の電極パッドを備えるセラミックヒータ100について説明する。第3の実施例に係るセラミックヒータ100を用いたガスセンサ10の構成については第1の実施例と同様であり、電極パッドの構造のみが異なる。第3の実施例において第1の実施例と同一の符号を付した構成要素は、第1の実施例の各構成要素と同一である。
C. Third embodiment:
In the third embodiment, a ceramic heater 100 having a multilayered electrode pad will be described. The configuration of the gas sensor 10 using the ceramic heater 100 according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the structure of the electrode pad is different. In the third embodiment, components having the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as the components in the first embodiment.

図9は、第3の実施例に係るセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。セラミックヒータ100は第1の実施例における電極パッド121の替わり多層電極パッド151を備える。多層電極パッド151は、下層電極パッド155および上層電極パッド153が積層された2層構造である。多層電極パッド151は、グリーンシート140に面する側に下層電極パッド155が配置され、下層電極パッド155を覆うように上層電極パッド153が積層されている。セラミック基体102および端子部材130については第1の実施例と同様であるため説明を省略する。下層電極パッド155は特許請求の範囲における「第1層」に該当し、また、上層電極パッド153は特許請求の範囲における「第2層」に該当する。   FIG. 9 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the ceramic heater according to the third embodiment. The ceramic heater 100 includes a multilayer electrode pad 151 in place of the electrode pad 121 in the first embodiment. The multilayer electrode pad 151 has a two-layer structure in which a lower electrode pad 155 and an upper electrode pad 153 are stacked. In the multilayer electrode pad 151, the lower layer electrode pad 155 is disposed on the side facing the green sheet 140, and the upper layer electrode pad 153 is laminated so as to cover the lower layer electrode pad 155. Since the ceramic base 102 and the terminal member 130 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. The lower electrode pad 155 corresponds to the “first layer” in the claims, and the upper electrode pad 153 corresponds to the “second layer” in the claims.

多層電極パッド151を形成するための電極用インクとしては、セラミックの主成分であるアルミナの含有量が、下層電極用インクと上層電極用インクとで異なり、上層電極用インクにおけるアルミナの含有量が下層電極用インクにおけるアルミナの含有量より少ないものを用いる。   As the electrode ink for forming the multilayer electrode pad 151, the content of alumina, which is the main component of ceramic, is different between the lower electrode ink and the upper electrode ink, and the alumina content in the upper electrode ink is different. An ink having a lower content than the alumina content in the lower electrode ink is used.

具体的には、タングステン粉末90重量%とアルミナ粉末10重量%とを配合した原料粉末100重量部に対して、樹脂系バインダ6重量部と、アセトン100重量部と、ブチルカルビトール70重量部とをそれぞれ添加し、ポットでスラリー上に混合した後、減圧脱泡し、アセトンを蒸発させることにより下層電極用インクを生成する。また、タングステン粉末97重量%とアルミナ粉末3重量%とを配合した原料粉末100重量部に対して、樹脂系バインダ6重量部と、アセトン100重量部と、ブチルカルビトール70重量部とをそれぞれ添加し、ポットでスラリー上に混合した後、減圧脱泡し、アセトンを蒸発させることにより上層電極用インクを生成する。   Specifically, 6 parts by weight of a resin binder, 100 parts by weight of acetone, and 70 parts by weight of butyl carbitol with respect to 100 parts by weight of a raw material powder in which 90% by weight of tungsten powder and 10% by weight of alumina powder are blended. Are added and mixed on the slurry in a pot, then degassed under reduced pressure, and acetone is evaporated to produce an ink for a lower electrode. Also, 6 parts by weight of a resin binder, 100 parts by weight of acetone, and 70 parts by weight of butyl carbitol are added to 100 parts by weight of raw material powder in which 97% by weight of tungsten powder and 3% by weight of alumina powder are blended. Then, after mixing on the slurry in a pot, defoaming under reduced pressure and evaporating acetone produce an upper electrode ink.

そして、電極パッド形成工程においては、下層電極用インクを塗布した後、下層用電極用インクの上に上層電極用インクを重ねて塗布することで、2層からなる電極用インクを形成し、その後、焼成することにより、2層からなる電極パッドを形成することができる。   In the electrode pad forming step, after applying the lower layer electrode ink, the upper layer electrode ink is applied on the lower layer electrode ink to form a two-layer electrode ink, and then By baking, an electrode pad composed of two layers can be formed.

このように、2種類の電極用インクを用いて、2層構造の多層電極パッド151を形成することで、下層電極用インクにより形成される下層電極パッド155とセラミック基体102との接合状態を良好にすることができる。   Thus, by forming the multilayer electrode pad 151 having a two-layer structure using two types of electrode inks, the bonding state between the lower layer electrode pad 155 formed by the lower layer electrode ink and the ceramic substrate 102 is excellent. Can be.

2種類の電極用インクを用いて、2層構造の多層電極パッド151を形成することで、上層電極用インクにより形成される上層電極パッド153によって接合部124aの表面にアルミナが析出するのを抑制することができる。   By forming the multilayer electrode pad 151 having a two-layer structure using two types of electrode inks, it is possible to suppress the precipitation of alumina on the surface of the joint portion 124a by the upper layer electrode pad 153 formed by the upper layer electrode ink. can do.

D.変形例
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。
D. Modifications The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention.

第1の実施例では、接合部124aが境界EIを越えて、側面121bまで設けられていたが、接合部124aを側面121bまで設けずに、境界EIに届くようにしつつ、対向面121aの全体を覆うように設けられていても良い。   In the first embodiment, the joint portion 124a is provided up to the side surface 121b beyond the boundary EI. However, the joint portion 124a is not provided up to the side surface 121b, but reaches the boundary EI, and the entire facing surface 121a is provided. It may be provided so as to cover.

D1.変形例1:
第1の実施例では、電極パッド121は、アルミナ粉末の含有量が3重量%以下であり表面が多孔質状に形成されているが、アルミナ粉末の含有量が3重量%以上であり、表面が多孔質状に形成されていない電極パッド121においても本発明は適用可能である。
D1. Modification 1:
In the first embodiment, the electrode pad 121 has an alumina powder content of 3% by weight or less and a porous surface, but the alumina powder content is 3% by weight or more. The present invention is also applicable to electrode pads 121 that are not formed in a porous shape.

D2.変形例2:
第1の実施例では、端子部材130は、ニッケルを90重量%以上含むニッケル部材を用いて形成したが、ニッケル部材とSUS部材とを積層状にクラッドさせたクラッド材として構成してもよい。また、第1〜第3の実施例では、端子部材130は断面が略矩形形状であったが、これに限られず、断面が略円形状であってもよい。
D2. Modification 2:
In the first embodiment, the terminal member 130 is formed using a nickel member containing 90% by weight or more of nickel. However, the terminal member 130 may be configured as a clad material in which a nickel member and a SUS member are clad in a laminated form. In the first to third embodiments, the terminal member 130 has a substantially rectangular cross section. However, the present invention is not limited to this, and the cross section may be a substantially circular shape.

D3.変形例3:
第3の実施例では、上層電極パッド153を構成する上層電極用インクには、アルミナ粉末を3重量%含有させているが、アルミナ粉末は3重量%以下でもよいし、また、アルミナ粉末を含有してなくてもよい。
D3. Modification 3:
In the third embodiment, the upper electrode ink constituting the upper electrode pad 153 contains 3% by weight of alumina powder, but the alumina powder may be 3% by weight or less, and contains alumina powder. You don't have to.

D4.変形例4:
本実施例では、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管101により形成されたセラミックヒータ100について示しているが、セラミックヒータ100は、板状のアルミナセラミック基体を用いて板状に形成されたものであってもよい。
D4. Modification 4:
In this embodiment, the ceramic heater 100 formed by the round rod-shaped alumina ceramic rod 101 is shown. However, the ceramic heater 100 is formed in a plate shape using a plate-shaped alumina ceramic substrate. May be.

本発明は、上記以外の種々の態様で、実現可能であり、例えば、セラミックの基体と、電極パッドと、接合部と、メッキ部と、を備えるセラミックヒータの製造方法、本発明に係るセラミックヒータを備えたガスセンサ素子、または、本発明に係るセラミックヒータを備えたガスセンサなどの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various aspects other than the above. For example, a method of manufacturing a ceramic heater including a ceramic base, an electrode pad, a joint, and a plated portion, and the ceramic heater according to the present invention It can be realized in the form of a gas sensor element provided with or a gas sensor provided with a ceramic heater according to the present invention.

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and the modification, Embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.

本発明の一実施例としてのガスセンサの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the gas sensor as one Example of this invention. セラミックヒータの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the ceramic heater. セラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the internal structure of the ceramic heater. 接合端部133と電極パッド121との配置を例示した説明図である。6 is an explanatory view illustrating the arrangement of a bonding end portion 133 and an electrode pad 121. FIG. 接合端部133と電極パッド121とが接合部124aにより接合された状態を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the state by which the junction edge part 133 and the electrode pad 121 were joined by the junction part 124a. 図2のA−A断面の一部を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated a part of AA cross section of FIG. 第2の実施例に係る接合部124aの状態を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the state of the junction part 124a which concerns on a 2nd Example. 第2の実施例に係るセラミックヒータのA−A断面の一部を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated a part of AA cross section of the ceramic heater which concerns on a 2nd Example. 第3の実施例に係るセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the internal structure of the ceramic heater which concerns on a 3rd Example.

符号の説明Explanation of symbols

10…ガスセンサ
11…主体金具
20…酸素検出素子
30…内側端子部材
40…外側端子部材
100…セラミックヒータ
101…碍管
102…セラミック基体
121…電極パッド
124…ろう材
124a…接合部
125…メッキ部
130…端子部材
133…接合端部
140,146…グリーンシート
141…発熱抵抗体
151…多層電極パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas sensor 11 ... Metal fitting 20 ... Oxygen detection element 30 ... Inner terminal member 40 ... Outer terminal member 100 ... Ceramic heater 101 ... Saddle tube 102 ... Ceramic base 121 ... Electrode pad 124 ... Brazing material 124a ... Joint part 125 ... Plating part 130 ... Terminal member 133 ... Junction end part 140,146 ... Green sheet 141 ... Heat-generating resistor 151 ... Multilayer electrode pad

Claims (7)

内部に発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、
前記発熱抵抗体に通電するために前記セラミック基体の表面上に配置される電極パッドと、
ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と前記電極パッドとを接合する接合部と、
前記接合部を被覆するメッキ部と、を備えるセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、前記セラミック基体から立設する側面と、該側面に連結し、前記セラミック基体と接触する面と対向する対向面と、を備え、
前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界まで届くように、前記対向面の全体を被覆するセラミックヒータ。
A ceramic substrate with a heating resistor inside;
An electrode pad disposed on the surface of the ceramic substrate to energize the heating resistor;
A joining portion formed by a brazing material and joining the electrode pad and a terminal member electrically connected to the outside;
In a ceramic heater provided with a plating portion that covers the joint portion,
The electrode pad includes a side surface erected from the ceramic base, and a facing surface that is connected to the side surface and faces the surface that contacts the ceramic base.
The ceramic heater that covers the entire facing surface so that the joint reaches the boundary between the facing surface and the side surface of the electrode pad.
請求項1に記載のセラミックヒータにおいて、
前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界を越えて、少なくとも前記側面の一部を被覆するセラミックヒータ。
The ceramic heater according to claim 1,
The bonding portion is a ceramic heater that covers at least a part of the side surface beyond a boundary between the facing surface and the side surface of the electrode pad.
請求項1または請求項2に記載のセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、多孔質層であるセラミックヒータ。
In the ceramic heater according to claim 1 or 2,
The electrode pad is a ceramic heater which is a porous layer.
請求項1ないし請求項3に記載のセラミックヒータにおいて、
前記メッキ部は、3μm以上の厚さを有するセラミックヒータ。
The ceramic heater according to any one of claims 1 to 3,
The plated portion is a ceramic heater having a thickness of 3 μm or more.
請求項1ないし請求項4に記載のセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、前記セラミック基体の表面側に形成される第1層と、前記接合部側に形成される第2層からなり、
前記第1層及び前記第2層は、貴金属材料及び絶縁性セラミックが含有されており、
前記第2層は、前記第1層よりも前記絶縁性セラミックの含有量が少ないセラミックヒータ。
The ceramic heater according to any one of claims 1 to 4,
The electrode pad includes a first layer formed on the surface side of the ceramic base and a second layer formed on the bonding portion side,
The first layer and the second layer contain a noble metal material and an insulating ceramic,
The second layer is a ceramic heater in which the content of the insulating ceramic is smaller than that of the first layer.
請求項1ないし請求項5に記載のセラミックヒータにおいて、
前記セラミック基体の延伸方向および前記延伸方向と直交する方向において、前記対向面の半分以上が前記端子部材と対向しているセラミックヒータ。
The ceramic heater according to any one of claims 1 to 5,
A ceramic heater in which at least half of the facing surface faces the terminal member in the extending direction of the ceramic substrate and in a direction orthogonal to the extending direction.
先端が閉じた有底筒状の固体電解質体、該固体電解質体の外周面に配置された外側電極、及び該固体電解質体の内周面に配置された内側電極を備えるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子内に挿入配置されるヒータと、を有するガスセンサであって、
前記ヒータが、請求項1から請求項6のいずれかに記載のセラミックヒータであるガスセンサ。
A gas sensor element comprising a bottomed cylindrical solid electrolyte body with a closed tip, an outer electrode disposed on the outer peripheral surface of the solid electrolyte body, an inner electrode disposed on the inner peripheral surface of the solid electrolyte body, and the gas sensor A gas sensor having a heater inserted and arranged in the element,
A gas sensor, wherein the heater is a ceramic heater according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011257349A (en) * 2010-06-11 2011-12-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor
JP2017016744A (en) * 2015-06-26 2017-01-19 京セラ株式会社 heater

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