JP2010181252A - Method for manufacturing ceramic sheet and method for manufacturing ceramic laminate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a ceramic sheet for suppressing deformation and a dimensional variation independently of a material used to obtain an excellent ceramic sheet with high quality in dimensional precision and a method for manufacturing a ceramic laminate. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the ceramic sheet includes the step of (step of measuring the contraction rate of printing and drying) printing and drying a paste material after forming a ceramic sheet using a sheet material to dry it and determining the relationship (graph a, b) between the additional amount of a dispersing agent for the sheet material and the contraction rate of printing and drying of the ceramic sheet, the step of (step of selecting the contraction rate of printing and drying of a dispersing agent) determining an minimum point p1 that the contraction rate of printing and drying is minimized from the relationship (graph a, b) and selecting a definite range of the additional amount of a dispersing agent including an additional amount of a dispersing agent at a minimum point p1, the step of (step of forming a sheet) forming the ceramic sheet using a sheet material with the additional amount of the dispersing agent that is set in a range of the additional amount of the dispersing agent, and the step of (step of printing) printing the ceramic sheet with the paste material to dry. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスセンサ素子等に用いられるセラミックシートの製造方法及びその製造方法により得られるセラミックシートを用いたセラミック積層体の製造方法。   The present invention relates to a method for producing a ceramic sheet used for a gas sensor element and the like, and a method for producing a ceramic laminate using a ceramic sheet obtained by the production method.

自動車等の内燃機関の排ガス中のガス成分の検知及び測定に用いられるガスセンサとして、空燃費センサ、窒素酸化物センサ等が開発されている。
このようなガスセンサに組み込まれるガスセンサ素子は、一般的に、アルミナ、ジルコニア等のセラミックからなる複数の層を積層したセラミック積層体により構成されている。
An air fuel consumption sensor, a nitrogen oxide sensor, and the like have been developed as gas sensors used for detection and measurement of gas components in exhaust gas of an internal combustion engine such as an automobile.
A gas sensor element incorporated in such a gas sensor is generally constituted by a ceramic laminate in which a plurality of layers made of ceramics such as alumina and zirconia are laminated.

上記ガスセンサ素子を構成するセラミック積層体は、セラミック原料、溶剤、可塑剤、バインダ、分散剤等を含有してなるシート原料を用いて成形したセラミックシートに、セラミック、金属等を主成分とし、電極、ヒータ等を形成するための又は段差を吸収するためのペースト材を印刷し、乾燥させる。そして、ペースト材を印刷したセラミックシートを積層して熱圧着により接合し、一体焼成することによって作製される(特許文献1〜3等参照)。   The ceramic laminate constituting the gas sensor element is composed of a ceramic sheet, a ceramic sheet formed using a sheet material containing a ceramic material, a solvent, a plasticizer, a binder, a dispersant, etc. A paste material for forming a heater or the like or for absorbing a step is printed and dried. And it is produced by laminating | stacking the ceramic sheet which printed the paste material, joining by thermocompression bonding, and baking integrally (refer patent documents 1-3 etc.).

特開平7−336052号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-336052 特開2002−293647号公報JP 2002-293647 A 特開2004−172591号公報JP 2004-172591 A

近年、上記ガスセンサ素子の構造が複雑化しており、上記セラミック積層体の製造工程において、セラミックシートへのペースト材の印刷及び乾燥の回数が増えている。ペースト材の印刷及び乾燥の際には、セラミックシートの膨潤及び収縮が生じるため、印刷及び乾燥の回数が増えることにより、セラミックシートの変形、寸法変化等が生じるという問題が発生する。そして、このようなセラミックシートを複数積層した場合には、ズレが生じ、最終的に得られるセラミック積層体が製造不良となるおそれがある。   In recent years, the structure of the gas sensor element has become complicated, and the number of times of printing and drying the paste material on the ceramic sheet has increased in the manufacturing process of the ceramic laminate. When the paste material is printed and dried, the ceramic sheet swells and shrinks. Therefore, the number of times of printing and drying increases, which causes a problem that the ceramic sheet is deformed and has a dimensional change. When a plurality of such ceramic sheets are laminated, deviation occurs, and the finally obtained ceramic laminate may become a manufacturing defect.

このセラミックシートの変形、寸法変化等の原因としては、セラミックシートにペースト材を印刷した際に、ペースト材中の溶剤がセラミックシート中のバインダを溶解することが挙げられる。これにより、セラミックシート中のセラミック粒子の配列が乱れる。そして、ペースト材を乾燥させる際に、セラミックシート中の溶剤が蒸発し、溶解したバインダに包まれたセラミック粒子がその隙間を埋めるように再配列することにより、セラミックシートに変形、寸法変化等が生じるものと考えられる。   As a cause of deformation, dimensional change and the like of the ceramic sheet, when the paste material is printed on the ceramic sheet, the solvent in the paste material dissolves the binder in the ceramic sheet. Thereby, the arrangement of the ceramic particles in the ceramic sheet is disturbed. Then, when the paste material is dried, the solvent in the ceramic sheet evaporates, and the ceramic particles wrapped in the dissolved binder are rearranged so as to fill the gaps, thereby deforming the ceramic sheet, changing dimensions, etc. It is thought to occur.

そこで、上記問題を解決するために、ペースト材に使用する溶剤をセラミックシート中のバインダが溶解され難いものにすることで、ペースト材の印刷及び乾燥時におけるセラミックシートの膨潤及び収縮を抑制することが行われている。しかしながら、この場合には、その後に積層したセラミックシート同士を熱圧着させる際に、密着力が低下するおそれがある。また、これによって、セラミックシートを焼成する際に、シートの反り、剥離、亀裂等が生じるおそれがある。   Therefore, in order to solve the above problem, the solvent used in the paste material is made difficult to dissolve the binder in the ceramic sheet, thereby suppressing swelling and shrinkage of the ceramic sheet during printing and drying of the paste material. Has been done. However, in this case, when the ceramic sheets laminated thereafter are thermocompression bonded, the adhesion may be reduced. In addition, this may cause warpage, peeling, cracking, or the like of the sheet when the ceramic sheet is fired.

このようなことから、セラミックシートやペースト材に使用する材料に左右されることなく、セラミックシートへのペースト材の印刷及び乾燥によって変形、寸法変化等が生じることのないセラミックシートの製造方法が望まれている。そして、このようなセラミックシートの製造方法が確立されれば、その製造方法によって得られるセラミックシートを用いることにより、寸法精度に優れた品質の高いセラミック積層体を得ることができ、さらにはガスセンサ素子の品質、性能等の向上を図ることが期待できる。   For this reason, there is a need for a method for producing a ceramic sheet that is not affected by the materials used for the ceramic sheet or paste material, and that does not cause deformation, dimensional change, etc. due to printing and drying of the paste material on the ceramic sheet. It is rare. And if the manufacturing method of such a ceramic sheet is established, by using the ceramic sheet obtained by the manufacturing method, a high-quality ceramic laminate having excellent dimensional accuracy can be obtained, and further, a gas sensor element It can be expected to improve the quality and performance of the product.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、使用する材料に左右されることなく、変形、寸法変化等を抑えることができ、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができるセラミックシートの製造方法、及びその製造方法により得られるセラミックシートを用いたセラミック積層体の製造方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and is capable of suppressing deformation, dimensional change, etc. without depending on the material used, and obtaining a high-quality ceramic sheet with excellent dimensional accuracy. An object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic sheet, and a method for producing a ceramic laminate using the ceramic sheet obtained by the production method.

第1の発明は、少なくとも、セラミック原料、溶剤、可塑剤、バインダ及び所定量の分散剤を含有してなるシート原料を用いてセラミックシートを成形して乾燥させた後、該セラミックシートに所定のペースト材を印刷して乾燥させ、上記シート原料における分散剤の添加量である分散剤添加量と、上記ペースト材を印刷する前を基準として上記ペースト材を乾燥させた後における上記セラミックシートの収縮率である印刷乾燥収縮率との関係を求める印刷乾燥収縮率測定工程と、
該印刷乾燥収縮率測定工程において求めた分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係から、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を求め、該極小点における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定する分散剤添加量選定工程と、
分散剤の添加量を上記分散剤添加量選定工程において選定した上記分散剤添加量範囲内とした上記シート原料を用いて上記セラミックシートを成形して乾燥させるシート成形工程と、
上記セラミックシートに上記ペースト材を印刷して乾燥させる印刷工程とを有することを特徴とするセラミックシートの製造方法にある(請求項1)。
According to a first aspect of the present invention, a ceramic sheet is formed using a sheet raw material containing at least a ceramic raw material, a solvent, a plasticizer, a binder, and a predetermined amount of a dispersant, and then dried. The paste material is printed and dried, and the amount of the dispersant added to the sheet material and the shrinkage of the ceramic sheet after drying the paste material on the basis of before the paste material is printed A printing drying shrinkage rate measuring step for obtaining a relationship with a printing drying shrinkage rate that is a rate;
From the relationship between the dispersant addition amount obtained in the print drying shrinkage rate measurement step and the print drying shrinkage rate, the minimum point at which the print drying shrinkage rate is minimized is obtained, and a constant dispersion including the dispersant addition amount at the minimum point is obtained. Dispersing agent addition amount selection process for selecting the agent addition amount range;
A sheet forming step of forming and drying the ceramic sheet using the sheet raw material in which the amount of the dispersant added is within the range of the dispersant addition amount selected in the dispersant addition amount selection step;
And a printing step of printing the paste material on the ceramic sheet and drying it (Claim 1).

第2の発明は、上記第1の発明のセラミックシートの製造方法により製造されてなるセラミックシートを複数積層して一体焼成してなるセラミック積層体を製造する方法であって、
上記セラミックシートを複数積層する積層工程と、
積層した複数の上記セラミックシートを圧着する圧着工程と、
圧着した複数の上記セラミックシートを一体焼成し、上記セラミック積層体を作製する焼成工程とを有することを特徴とするセラミック積層体の製造方法にある(請求項6)。
The second invention is a method for producing a ceramic laminate formed by laminating a plurality of ceramic sheets produced by the method for producing a ceramic sheet of the first invention, and integrally firing the laminate.
A laminating step of laminating a plurality of the ceramic sheets;
A crimping step of crimping the plurality of laminated ceramic sheets;
A method of manufacturing a ceramic laminate, comprising: firing a plurality of the ceramic sheets that have been press-bonded together to produce the ceramic laminate (claim 6).

上記第1の発明のセラミックシートの製造方法において、上記印刷乾燥収縮率工程及び上記分散剤添加量選定工程では、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係を求め、その関係から印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を求め、該極小点における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定する。そして、選定した分散剤添加量範囲に基づいて分散剤の添加量を調整し、上記シート工程及び上記印刷工程を行うことにより、製造工程中における変形、寸法変化等を抑え、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。   In the method for producing a ceramic sheet of the first invention, in the printing drying shrinkage rate step and the dispersant addition amount selection step, a relationship between the dispersant addition amount and the printing drying shrinkage rate is obtained, and the printing drying shrinkage is determined from the relationship. The minimum point at which the rate is minimum is obtained, and a certain dispersant addition amount range including the dispersant addition amount at the minimum point is selected. And by adjusting the additive amount of the dispersant based on the selected dispersant addition amount range, and performing the sheet process and the printing process, deformation, dimensional change, etc. during the manufacturing process are suppressed, and dimensional accuracy is excellent. A high quality ceramic sheet can be obtained.

ここで、本発明において注目すべき点は、セラミックシートの原料となるシート原料の分散剤添加量を調整することによってセラミックシートの印刷乾燥収縮率が変化し、その分散剤の添加量をある特定の範囲、すなわち、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係において極小点となる分散剤添加量を含む一定の範囲(分散剤添加量範囲)に調整することによって低く抑えることができることを見出したことにある。   Here, the point to be noted in the present invention is that the print drying shrinkage rate of the ceramic sheet changes by adjusting the amount of the dispersant added to the sheet raw material, which is the raw material of the ceramic sheet, and the amount of the dispersant added is specified. It is found that it can be kept low by adjusting to a certain range (dispersant addition amount range) including the dispersant addition amount that is a minimum point in the relationship between the additive addition amount and the printing drying shrinkage ratio. That is.

そして、本発明では、目的とするセラミックシートを作製する前に、予備的にセラミックシートを作製し、ペースト材の印刷及び乾燥時においてセラミックシートの膨潤及び収縮を低く抑えることができる分散剤添加量を予め選定しておく。このような工程を経てから目的とするセラミックシートを作製することにより、使用する材料に左右されることなく、常に、製造工程中における変形、寸法変化等を抑えることができ、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。   And in this invention, before producing the target ceramic sheet, a ceramic sheet is preliminarily produced, and the amount of dispersant added that can keep the swelling and shrinkage of the ceramic sheet low during printing and drying of the paste material Is selected in advance. By producing the target ceramic sheet after going through such a process, it is possible to always suppress deformation, dimensional change, etc. during the manufacturing process without depending on the material used, and excellent in dimensional accuracy. A high quality ceramic sheet can be obtained.

上記のごとく、分散剤添加量を上記特定の範囲とすることにより、セラミックシートの印刷乾燥収縮率が低くなり、変形、寸法変化等を抑えることができる理由としては、次のようなことが考えられる。
すなわち、分散剤添加量を上記特定の範囲とすることにより、セラミックシート内のセラミック粒子が均一に分散されると共に、そのセラミック粒子が密に配列された状態でパッキングされると考えられる。そのため、ペースト材の印刷及び乾燥時に、セラミックシートの膨潤及び収縮を極力抑えることができ、これによって変形、寸法変化等を抑えることができると考えられる。
As described above, the reason why the print drying shrinkage rate of the ceramic sheet can be reduced and the deformation, dimensional change, and the like can be suppressed by setting the dispersant addition amount in the specific range is as follows. It is done.
That is, it is considered that the ceramic particles in the ceramic sheet are uniformly dispersed and the ceramic particles are packed in a densely arranged state by setting the amount of the dispersant added in the above specific range. For this reason, it is considered that swelling and shrinkage of the ceramic sheet can be suppressed as much as possible during printing and drying of the paste material, thereby suppressing deformation, dimensional change, and the like.

例えば、従来問題となっていたように、ペースト材を印刷した際に、該ペースト材中の溶剤がセラミックシート中のバインダを溶解したとしても、セラミック粒子の配列の乱れを極力小さくすることができる。そのため、ペースト材を乾燥させる際に、セラミックシート中の溶剤が蒸発しても、セラミック粒子の再配列が起こり難くなる。これにより、セラミックシートの膨潤及び収縮を抑え、その結果、セラミックシートの変形、寸法変化等を抑えることができる。   For example, as has been a problem in the past, even when the paste material is printed, even if the solvent in the paste material dissolves the binder in the ceramic sheet, the disturbance in the arrangement of the ceramic particles can be minimized. . Therefore, when the paste material is dried, even if the solvent in the ceramic sheet evaporates, rearrangement of the ceramic particles hardly occurs. Thereby, swelling and shrinkage of the ceramic sheet can be suppressed, and as a result, deformation, dimensional change and the like of the ceramic sheet can be suppressed.

このように、上記第1の発明の製造方法によれば、使用する材料に左右されることなく、変形、寸法変化等を抑えることができ、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。   Thus, according to the manufacturing method of the first invention, it is possible to suppress deformation, dimensional change, etc. without depending on the material to be used, and to obtain a high-quality ceramic sheet with excellent dimensional accuracy. Can do.

また、上記第2の発明のセラミック積層体の製造方法は、上記第1の発明のセラミックシートの製造方法により製造されてなるセラミックシートを用いてセラミック積層体を作製する。すなわち、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを用いてセラミック積層体を作製する。そのため、製造工程中における不具合の発生、例えば、セラミックシートの積層時におけるズレ、焼成時における反り、剥離、亀裂等の発生を抑制することができる。これにより、寸法精度に優れた品質の高いセラミック積層体を得ることができる。   Moreover, the manufacturing method of the ceramic laminated body of the said 2nd invention produces a ceramic laminated body using the ceramic sheet manufactured by the manufacturing method of the ceramic sheet of the said 1st invention. That is, a ceramic laminate is manufactured using a high-quality ceramic sheet with excellent dimensional accuracy. Therefore, generation | occurrence | production of the malfunction in a manufacturing process, for example, generation | occurrence | production of the shift | offset | difference at the time of lamination | stacking of a ceramic sheet, the curvature at the time of baking, peeling, a crack, etc. can be suppressed. Thereby, the high quality ceramic laminated body excellent in dimensional accuracy can be obtained.

実施例1における、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the added amount of dispersant and the printing drying shrinkage rate in Example 1. 実施例1における、分散剤添加量と密度との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the amount of dispersant added and the density in Example 1. 実施例2における、ガスセンサ素子の斜視展開図。FIG. 6 is a perspective development view of a gas sensor element in Example 2. 実施例2における、ガスセンサ素子の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the gas sensor element in Example 2. FIG.

上記第1の発明において、上記シート原料のうちの上記セラミック原料としては、アルミナ、ジルコニア等の一般的なセラミック粉末を用いることができる。
また、上記セラミックシートの成形は、ドクターブレード法、押し出し法、射出成形法、一軸加圧成形法等の方法を用いて行うことができる。
In the first invention, as the ceramic raw material among the sheet raw materials, general ceramic powder such as alumina and zirconia can be used.
The ceramic sheet can be formed by using a doctor blade method, an extrusion method, an injection molding method, a uniaxial pressure molding method, or the like.

また、上記ペースト材としては、主成分となるセラミックや金属等の粉末に溶剤、バインダ等を混合したものを用いることができる。
また、上記ペースト材は、作製するセラミックシートに合わせて、1種類だけでなく、複数種類用いてもよい。また、上記ペースト材の印刷は、1回だけでなく、複数回行ってもよい。また、複数回印刷する場合には、印刷するごとに乾燥を行う。
Further, as the paste material, a material in which a solvent, a binder, or the like is mixed with ceramic or metal powder as a main component can be used.
The paste material may be used not only in one type but also in a plurality of types in accordance with the ceramic sheet to be produced. The paste material may be printed not only once but also a plurality of times. In addition, when printing a plurality of times, drying is performed each time printing is performed.

また、上記分散添加量選定工程において、上記印刷乾燥収縮率は、ペースト材を印刷する前のセラミックシートの寸法をx、ペースト材を乾燥させた後のセラミックシートの寸法をyとし、印刷乾燥収縮率z(%)={(x−y)/x}×100の式によって求める。なお、「ペースト材を乾燥させた後」とは、印刷したすべてのペースト材の乾燥が終了した後のことをいう。   In the dispersion addition amount selecting step, the print drying shrinkage rate is defined as x for the ceramic sheet before printing the paste material, y for the ceramic sheet after drying the paste material, and print drying shrinkage. The rate z (%) = {(xy) / x} × 100. Note that “after the paste material has been dried” means after all the printed paste materials have been dried.

また、上記分散剤添加量選定工程では、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係から、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を求める。ここで、極小点とは、印刷乾燥収縮率が減少から増加に変わる点をいう。
また、上記分散剤添加量選定工程では、上記極小点における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定するが、これには上記極小点における分散剤添加量を分散剤添加量範囲とすることも含まれる。また、上記極小点が明確でない場合等では、該極小点付近の一定の範囲を分散剤添加量範囲として選定すればよい。
In the dispersant addition amount selection step, the minimum point at which the print drying shrinkage rate is minimized is determined from the relationship between the dispersant addition amount and the print drying shrinkage rate. Here, the minimum point means a point at which the printing drying shrinkage rate changes from decrease to increase.
In addition, in the dispersant addition amount selection step, a certain dispersant addition amount range including the dispersant addition amount at the minimum point is selected. For this purpose, the dispersant addition amount at the minimum point is set as the dispersant addition amount range. It is also included. Further, when the minimum point is not clear, a certain range near the minimum point may be selected as the dispersant addition amount range.

また、上記分散剤としては、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率の関係において、その関係を示すグラフが下に凸(例えば、実施例1における図1参照)となるものを用いることが好ましい。また、上記極小点が分散剤添加量2.5〜4.5重量%の範囲内に存在するものを用いることが好ましい。
この場合には、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を容易に求めることができ、さらには分散剤添加量範囲も容易に選定することができる。
Further, as the dispersant, it is preferable to use a dispersant in which the graph showing the relationship is downwardly convex (for example, see FIG. 1 in Example 1) in the relationship between the additive amount of the dispersant and the printing drying shrinkage rate. In addition, it is preferable to use one having the above-mentioned minimum point in the range of 2.5 to 4.5% by weight of the dispersant addition amount.
In this case, the minimum point at which the print drying shrinkage rate is minimized can be easily obtained, and further, the dispersant addition amount range can be easily selected.

また、上記分散剤としては、上記極小点における印刷乾燥収縮率を0.1%以下とすることが可能なものを用いることが好ましい(請求項2)。また、上記極小点における印刷乾燥収縮率を0.05%以下とすることが可能なものを用いることがより好ましい(請求項3)。
この場合には、ペースト材の印刷及び乾燥時のセラミックシートの変形、寸法変化等をより一層確実に抑えることができる。
Further, as the dispersant, it is preferable to use a dispersant capable of setting the printing drying shrinkage rate at the minimum point to 0.1% or less (claim 2). Further, it is more preferable to use a printing drying shrinkage rate at the minimum point of 0.05% or less.
In this case, the deformation, dimensional change, etc., of the ceramic sheet during printing and drying of the paste material can be suppressed more reliably.

また、上記分散剤添加量範囲は、上記極小点における分散剤添加量±0.5重量%の範囲であることが好ましい(請求項4)。
この場合には、ペースト材の印刷及び乾燥時のセラミックシートの変形、寸法変化等を抑えるという効果を確実に得ることができる。なお、上記分散剤添加量範囲は、印刷乾燥収縮率と分散剤添加量との関係、その関係における極小点、分散剤の種類等によってその範囲を調整してもよい。
The range of the dispersant addition amount is preferably in the range of the dispersant addition amount ± 0.5% by weight at the minimum point (Claim 4).
In this case, it is possible to reliably obtain the effect of suppressing deformation, dimensional change, etc. of the ceramic sheet during printing and drying of the paste material. The above-mentioned range of the added amount of the dispersant may be adjusted according to the relationship between the printing drying shrinkage ratio and the added amount of the dispersant, the minimum point in the relationship, the type of the dispersant, and the like.

また、上記分散剤は、アクリル系分散剤を用いることが好ましい(請求項5)。
この場合には、セラミックシートの印刷乾燥収縮率をより一層低く抑えることが可能となる。そのため、ペースト材の印刷及び乾燥時のセラミックシートの変形、寸法変化等を抑えるという効果を有効に発揮することができる。
上記アクリル系分散剤としては、例えば、共栄社化学製のDOPAシリーズ、楠本化成製のEDシリーズ等を用いることができる。
The dispersant is preferably an acrylic dispersant (claim 5).
In this case, the print drying shrinkage rate of the ceramic sheet can be further reduced. Therefore, it is possible to effectively exhibit the effect of suppressing deformation, dimensional change, and the like of the ceramic sheet during printing and drying of the paste material.
As the acrylic dispersant, for example, Kyoeisha Chemical DOPA series, Enomoto Kasei ED series, and the like can be used.

上記第2の発明において、上記セラミック積層体は、ガスセンサ素子に用いることができる(請求項7)。
この場合には、寸法精度に優れ、品質が高いという上記セラミック積層体の優れた特性をより顕著に発揮することができる。すなわち、ガスセンサにおいては、近年ますます小型化が進み、より高温の環境下で使用される。そのため、より優れた寸法精度や耐久性が求められる。そこで、寸法精度に優れ、品質が高い上記セラミック積層体をガスセンサ素子に適用すれば、ガスセンサの小型化を実現することができると共に耐久性を向上させることができる。
In the second invention, the ceramic laminate can be used for a gas sensor element.
In this case, it is possible to more remarkably exhibit the excellent characteristics of the ceramic laminate, such as excellent dimensional accuracy and high quality. That is, gas sensors are increasingly miniaturized in recent years and are used in higher temperature environments. Therefore, more excellent dimensional accuracy and durability are required. Therefore, if the ceramic laminate having excellent dimensional accuracy and high quality is applied to the gas sensor element, the gas sensor can be miniaturized and the durability can be improved.

(実施例1)
本発明の実施例にかかるセラミックシートの製造方法について説明する。
本例のセラミックシートの製造方法は、少なくとも、セラミック原料、溶剤、可塑剤、バインダ及び所定量の分散剤を含有してなるシート原料を用いてセラミックシートを成形して乾燥させた後、セラミックシートにペースト材を印刷して乾燥させ、シート原料における分散剤の添加量である分散剤添加量と、ペースト材を印刷する前を基準としてペースト材を乾燥させた後におけるセラミックシートの収縮率である印刷乾燥収縮率との関係(図1のグラフa、b)を求める印刷乾燥収縮率測定工程を行う。
Example 1
The manufacturing method of the ceramic sheet concerning the Example of this invention is demonstrated.
The method for producing a ceramic sheet of the present example includes forming a ceramic sheet using a sheet raw material containing at least a ceramic raw material, a solvent, a plasticizer, a binder, and a predetermined amount of a dispersant, and then drying the ceramic sheet. It is the shrinkage rate of the ceramic sheet after the paste material is dried on the basis of the amount of the dispersant added to the sheet material and the paste material printed before the paste material is printed and dried. A print drying shrinkage rate measurement step for obtaining a relationship with the print drying shrinkage rate (graphs a and b in FIG. 1) is performed.

次いで、印刷乾燥収縮率測定工程において求めた分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係(図1のグラフa、b)から、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点(p1)を求め、該極小点(p1)における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定する分散剤添加量選定工程を行う。次いで、分散剤の添加量を分散剤添加量選定工程において選定した分散剤添加量範囲内としたシート原料を用いてセラミックシートを成形して乾燥させるシート成形工程を行う。次いで、セラミックシートにペースト材を印刷して乾燥させる印刷工程を行う。
以下、これを詳説する。
Next, from the relationship (graphs a and b in FIG. 1) between the dispersant addition amount obtained in the print drying shrinkage measurement step and the print drying shrinkage (graphs a and b), the minimum point (p1) at which the print drying shrinkage is minimized is obtained. A dispersant addition amount selection step is performed for selecting a certain dispersant addition amount range including the dispersant addition amount at the minimum point (p1). Next, a sheet forming step is performed in which the ceramic sheet is formed and dried using the sheet raw material in which the amount of the dispersant added is within the range of the dispersant addition amount selected in the dispersant addition amount selection step. Next, a printing process is performed in which the paste material is printed on the ceramic sheet and dried.
This will be described in detail below.

<印刷乾燥収縮率測定工程>
まず、セラミック原料としてのアルミナ粉末に、溶剤としてのブタノール、酢酸イソブチル、所定の分散剤を所定量混合し、さらに可塑剤としてのBBP、バインダとしてのPVBを所定量混合し、スラリー状のシート原料を作製した。本例では、分散剤としてアクリル系分散剤(分散剤A、B)を用い、それぞれ分散剤の添加量が異なる複数のシート原料を作製した。なお、分散剤の添加量は、0〜8重量%とした。
そして、このシート原料を真空脱泡により所定の粘度にした後、ドクターブレード法により成形し、乾燥させ、セラミックシートを作製した。
<Print drying shrinkage measurement process>
First, alumina powder as a ceramic raw material is mixed with a predetermined amount of butanol as a solvent, isobutyl acetate and a predetermined dispersing agent, and further, a predetermined amount of BBP as a plasticizer and PVB as a binder are mixed to obtain a slurry sheet raw material. Was made. In this example, an acrylic dispersant (dispersant A, B) was used as a dispersant, and a plurality of sheet raw materials with different amounts of the dispersant were prepared. The addition amount of the dispersant was 0 to 8% by weight.
And after making this sheet | seat raw material into a predetermined viscosity by vacuum defoaming, it shape | molded by the doctor blade method and dried, and produced the ceramic sheet | seat.

次いで、主成分となるアルミナ粉末に、溶剤としてのテレピネオール、バインダとしてのPVB又はエチルセルロースを混合し、ペースト状のペースト材を作製した。そして、このペースト材をセラミックシート上に印刷し、乾燥させた。本例では、ペースト材の印刷及び乾燥を3回繰り返し行った。
このとき、セラミックシートの印刷乾燥収縮率を求めた。印刷乾燥収縮率は、ペースト材を印刷する前のセラミックシートの寸法をx、印刷したペースト材をすべて乾燥させた後のセラミックシートの寸法をyとし、印刷乾燥収縮率z(%)={(x−y)/x}×100の式によって求めた。
Next, terpineol as a solvent and PVB or ethylcellulose as a binder were mixed with alumina powder as a main component to prepare a paste-like paste material. The paste material was printed on a ceramic sheet and dried. In this example, the paste material was printed and dried three times.
At this time, the print drying shrinkage ratio of the ceramic sheet was determined. The print drying shrinkage ratio is x, the dimension of the ceramic sheet before printing the paste material, y is the dimension of the ceramic sheet after all the printed paste material is dried, and the print drying shrinkage ratio z (%) = {( xy) / x} × 100.

次いで、セラミックシートの原料となるシート原料における分散剤添加量と、セラミックシートの印刷乾燥収縮率との関係を求め、グラフを作成した。
作成したグラフを図1に示す。同図において、横軸は分散剤添加量(重量%)、縦軸は印刷乾燥収縮率(%)である。また、グラフaは、分散剤Aを用いた例であり、グラフbは分散剤Bを用いた例である。
Subsequently, the relationship between the amount of the dispersant added in the raw material for the ceramic sheet and the print drying shrinkage of the ceramic sheet was determined, and a graph was prepared.
The created graph is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the amount of dispersant added (% by weight), and the vertical axis represents the printing drying shrinkage rate (%). Graph a is an example using Dispersant A, and graph b is an example using Dispersant B.

<分散剤添加量選定工程>
次いで、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係を求めた図1のグラフa、bから、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を求めた。ここで、極小点とは、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係を示すグラフa、bにおいて、印刷乾燥収縮率が減少から増加に変わる点をいう。
<Dispersant addition amount selection process>
Next, from the graphs a and b in FIG. 1 in which the relationship between the added amount of the dispersant and the print drying shrinkage was obtained, the minimum point at which the print drying shrinkage was minimized was obtained. Here, the minimum point refers to a point where the print drying shrinkage rate changes from decrease to increase in the graphs a and b showing the relationship between the added amount of the dispersant and the print dry shrinkage rate.

同図に示すごとく、グラフa、bは、下に凸の形状を有しており、印刷乾燥収縮率は、ある点までは減少し、ある点を超えると逆に増加している。よって、印刷乾燥収縮率が減少から増加に変わる点を極小点p1として求めた。本例では、グラフaは、分散剤添加量が3.0重量%の場合に極小点p1となる。また、グラフBは、分散剤添加量が4.0重量%の場合に極小点p1となる。   As shown in the figure, the graphs a and b have a downwardly convex shape, and the print drying shrinkage rate decreases to a certain point, and increases beyond a certain point. Therefore, the point at which the print drying shrinkage ratio changes from decrease to increase was determined as the minimum point p1. In this example, the graph a becomes the minimum point p1 when the dispersant addition amount is 3.0% by weight. Graph B is the minimum point p1 when the dispersant addition amount is 4.0% by weight.

次いで、図1のグラフa、bから、分散剤A、分散剤Bを用いた場合における分散剤添加量範囲を選定した。ここで、分散剤添加量範囲とは、先程求めた極小点p1における分散剤添加量を含む分散剤添加量の一定の範囲のことである。
本例では、分散剤Aを用いた場合の分散剤添加量範囲を2.5〜3.5重量%とした。また、分散剤Bを用いた場合の分散剤添加量範囲を3.5〜4.5重量%とした。
Next, from the graphs a and b in FIG. 1, the dispersant addition amount range when the dispersant A and the dispersant B were used was selected. Here, the dispersant addition amount range is a certain range of the dispersant addition amount including the dispersant addition amount at the minimum point p1 obtained previously.
In this example, the dispersant addition amount range when the dispersant A is used is 2.5 to 3.5 wt%. Further, the dispersant addition amount range when the dispersant B was used was set to 3.5 to 4.5% by weight.

<シート成形工程>
次いで、上記印刷乾燥収縮率工程と同様に、セラミック原料としてのアルミナ粉末に所定量の溶剤及び分散剤を混合し、さらに所定量の可塑剤及びバインダを混合し、スラリー状のシート原料を作製した。このとき、分散剤の添加量は、上記分散剤添加量選定工程において選定した分散剤添加量範囲内とした。そして、このシート原料を真空脱泡により所定の粘度にした後、ドクターブレード法により成形し、乾燥させ、セラミックシートを作製した。
<Sheet forming process>
Next, in the same manner as in the printing drying shrinkage rate step, a predetermined amount of a solvent and a dispersant are mixed with alumina powder as a ceramic raw material, and a predetermined amount of a plasticizer and a binder are further mixed to prepare a slurry-like sheet raw material. . At this time, the additive amount of the dispersant was set within the dispersant additive amount range selected in the dispersant additive amount selecting step. And after making this sheet | seat raw material into a predetermined viscosity by vacuum defoaming, it shape | molded by the doctor blade method and dried, and produced the ceramic sheet | seat.

<印刷工程>
次いで、上記印刷乾燥収縮率工程と同様に、主成分となるアルミナ粉末に所定量の溶剤、バインダを混合し、ペースト状のペースト材を作製した。そして、このペースト材をセラミックシート上に印刷し、乾燥させた。本例では、ペースト材の印刷及び乾燥を3回繰り返し行った。
以上により、セラミックシートを作製した。
<Printing process>
Next, in the same manner as in the printing drying shrinkage rate step, a predetermined amount of a solvent and a binder were mixed with the alumina powder as the main component to prepare a paste-like paste material. The paste material was printed on a ceramic sheet and dried. In this example, the paste material was printed and dried three times.
Thus, a ceramic sheet was produced.

次に、本例のセラミックシートの製造方法における作用効果について説明する。
本例のセラミックシートの製造方法において、上記印刷乾燥収縮率工程及び上記分散剤添加量選定工程では、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係(図1のグラフa、b)を求め、その関係(図1のグラフa、b)から印刷乾燥収縮率が最小となる極小点(p1)を求め、その極小点(p1)における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定する。そして、選定した分散剤添加量範囲に基づいて分散剤の添加量を調整し、上記シート工程及び上記印刷工程を行うことにより、製造工程中における変形、寸法変化等を抑え、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。
Next, the effect in the manufacturing method of the ceramic sheet of this example is demonstrated.
In the method for producing a ceramic sheet of this example, in the printing drying shrinkage rate step and the dispersant addition amount selection step, the relationship between the dispersant addition amount and the printing drying shrinkage rate (graphs a and b in FIG. 1) is obtained. From the relationship (graphs a and b in FIG. 1), the minimum point (p1) at which the print drying shrinkage rate is minimized is obtained, and a constant dispersant addition amount range including the dispersant addition amount at the minimum point (p1) is selected. To do. And by adjusting the additive amount of the dispersant based on the selected dispersant addition amount range and performing the sheet process and the printing process, deformation, dimensional change, etc. during the manufacturing process are suppressed, and dimensional accuracy is excellent. A high quality ceramic sheet can be obtained.

ここで、本例において注目すべき点は、図1に示すごとく、セラミックシートの原料となるシート原料の分散剤添加量を調整することによってセラミックシートの印刷乾燥収縮率が変化し(グラフa、b参照)、その分散剤の添加量をある特定の範囲、すなわち、分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係において極小点p1となる分散剤添加量を含む一定の範囲(分散剤添加量範囲)に調整することによって低く抑えることができることを見出したことにある。   Here, the point to be noted in this example is that, as shown in FIG. 1, the print drying shrinkage ratio of the ceramic sheet is changed by adjusting the amount of dispersant added to the raw material of the ceramic sheet (graph a, b), a certain range including the amount of the dispersant to be added in a certain range, that is, the amount of the dispersant to be the minimum point p1 in the relationship between the amount of the dispersant added and the printing drying shrinkage (the amount of the dispersant added) It has been found that it can be kept low by adjusting to (range).

そして、本例では、目的とするセラミックシートを作製する前に、予備的にセラミックシートを作製し、ペースト材の印刷及び乾燥時においてセラミックシートの膨潤及び収縮を低く抑えることができる分散剤添加量を予め選定しておく。このような工程を経てから目的とするセラミックシートを作製することにより、使用する材料に左右されることなく、常に、製造工程中における変形、寸法変化等を抑えることができ、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。   And in this example, before producing the target ceramic sheet, the ceramic sheet is preliminarily produced, and the amount of dispersant added that can keep the swelling and shrinkage of the ceramic sheet low during printing and drying of the paste material Is selected in advance. By producing the target ceramic sheet after going through such a process, it is possible to always suppress deformation, dimensional change, etc. during the manufacturing process without depending on the material to be used, and excellent in dimensional accuracy. A high quality ceramic sheet can be obtained.

上記のごとく、分散剤添加量を上記特定の範囲とすることにより、セラミックシートの印刷乾燥収縮率が低くなり、変形、寸法変化等を抑えることができる理由としては、次のようなことが考えられる。
すなわち、分散剤添加量を上記特定の範囲とすることにより、セラミックシート内のセラミック粒子が均一に分散されると共に、そのセラミック粒子が密に配列された状態でパッキングされると考えられる。そのため、ペースト材の印刷及び乾燥時に、セラミックシートの膨潤及び収縮を極力抑えることができ、これによって変形、寸法変化等を抑えることができると考えられる。
As described above, the reason why the print drying shrinkage rate of the ceramic sheet can be reduced and the deformation, dimensional change, and the like can be suppressed by setting the dispersant addition amount in the specific range is as follows. It is done.
That is, it is considered that the ceramic particles in the ceramic sheet are uniformly dispersed and the ceramic particles are packed in a densely arranged state by setting the amount of the dispersant added in the above specific range. For this reason, it is considered that swelling and shrinkage of the ceramic sheet can be suppressed as much as possible during printing and drying of the paste material, thereby suppressing deformation, dimensional change, and the like.

例えば、従来問題となっていたように、ペースト材を印刷した際に、該ペースト材中の溶剤がセラミックシート中のバインダを溶解したとしても、セラミック粒子の配列の乱れを極力小さくすることができる。そのため、ペースト材を乾燥させる際に、セラミックシート中の溶剤が蒸発しても、セラミック粒子の再配列が起こりに難くなる。これにより、セラミックシートの膨潤及び収縮を抑え、その結果、セラミックシートの変形、寸法変化等を抑えることができる。   For example, as has been a problem in the past, even when the paste material is printed, even if the solvent in the paste material dissolves the binder in the ceramic sheet, the disturbance in the arrangement of the ceramic particles can be minimized. . Therefore, when the paste material is dried, even if the solvent in the ceramic sheet evaporates, rearrangement of the ceramic particles hardly occurs. Thereby, swelling and shrinkage of the ceramic sheet can be suppressed, and as a result, deformation, dimensional change and the like of the ceramic sheet can be suppressed.

なお、分散剤添加量を上記特定の範囲よりも少なくしていくと印刷乾燥収縮率が高くなるのは、セラミックシート中のセラミック粒子の凝集が多くなり、ペースト材の印刷及び乾燥時に、セラミック粒子の再配列を起こし易くなるためであると考えられる。
また、分散剤添加量を上記特定の範囲よりも多くしていくと印刷乾燥収縮率が高くなるのは、過剰となった分散剤がセラミック粒子間に入り込み、ペースト材の印刷及び乾燥時に、セラミック粒子の流動性を良くして再配列を促進させるからであると考えられる。
Note that when the additive amount of the dispersant is reduced below the above specific range, the printing drying shrinkage ratio is increased because the aggregation of the ceramic particles in the ceramic sheet increases, and the ceramic particles are reduced during printing and drying of the paste material. It is thought that this is because it becomes easy to cause rearrangement.
In addition, when the amount of the dispersant added is increased beyond the above specific range, the printing drying shrinkage ratio is increased because the excess dispersing agent enters between the ceramic particles, and the paste material is printed and dried. This is probably because the fluidity of the particles is improved to promote rearrangement.

上記の作用効果を確認するために、分散剤添加量とセラミックシートの密度との関係を求め、グラフを作成した。
作成したグラフを図2に示す。同図において、横軸は分散剤添加量(重量%)、縦軸は密度(g/cc)である。また、グラフaは、分散剤Aを用いた例であり、グラフbは分散剤Bを用いた例である。
In order to confirm the above effect, the relationship between the amount of dispersant added and the density of the ceramic sheet was determined and a graph was prepared.
The created graph is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the amount of dispersant added (% by weight), and the vertical axis represents the density (g / cc). Graph a is an example using Dispersant A, and graph b is an example using Dispersant B.

同図に示すごとく、セラミックシートの密度は、分散剤添加量を増やすにしたがって高くなっている。これは、分散剤の添加量が多くなるほど、セラミックシート中のセラミック粒子の凝集が少なくなるためである。そして、分散剤添加量がある点(p2)を超えると、密度の上昇が極端に小さくなる。これは、分散剤が過剰となり、セラミック粒子間に補填されるようになるためである。
したがって、密度の上昇が極端に小さくなる点p2の分散剤添加量とした場合、セラミックシート中のセラミック粒子が最も密にパッキングされた状態であると考えることができる。
As shown in the figure, the density of the ceramic sheet increases as the amount of dispersant added increases. This is because aggregation of the ceramic particles in the ceramic sheet decreases as the amount of the dispersant added increases. And when a dispersing agent addition amount exceeds a certain point (p2), the increase in density becomes extremely small. This is because the dispersant becomes excessive and is filled between the ceramic particles.
Therefore, when the dispersant addition amount at the point p2 where the increase in density becomes extremely small is considered, it can be considered that the ceramic particles in the ceramic sheet are packed most densely.

また、図2を図1と比較して見ると、密度の上昇が極端に小さくなる点p2の分散剤添加量は、極小点p1の分散剤添加量とほぼ一致する。このことから、セラミックシート中のセラミック粒子が密にパッキングされることにより、セラミックシートの膨潤及び収縮、セラミック粒子の再配列等が起こり難くなり、セラミックシートの印刷乾燥収縮率を低く抑えることができると考えることができる。   Further, when FIG. 2 is compared with FIG. 1, the dispersant addition amount at the point p <b> 2 where the increase in density becomes extremely small is substantially equal to the dispersant addition amount at the minimum point p <b> 1. Therefore, the ceramic particles in the ceramic sheet are densely packed, so that the ceramic sheet is less likely to swell and shrink, the ceramic particles are rearranged, and the print drying shrinkage rate of the ceramic sheet can be kept low. Can be considered.

よって、分散剤添加量を上記特定の範囲とすることで、セラミックシート中のセラミック粒子が密に配列された状態でパッキングされ、ペースト材の印刷及び乾燥時に、セラミックシートの膨潤及び収縮を極力抑えることができ、その結果、変形、寸法変化等を抑えることができることが確認された。   Therefore, by setting the added amount of the dispersant within the above specific range, the ceramic particles in the ceramic sheet are packed in a closely arranged state, and the swelling and shrinkage of the ceramic sheet are suppressed as much as possible when the paste material is printed and dried. As a result, it was confirmed that deformation, dimensional change and the like can be suppressed.

このように、本例の製造方法によれば、使用する材料に左右されることなく、変形、寸法変化等を抑えることができ、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを得ることができる。   Thus, according to the manufacturing method of this example, deformation, dimensional change, etc. can be suppressed without depending on the material used, and a high-quality ceramic sheet with excellent dimensional accuracy can be obtained.

(実施例2)
本例は、本発明のセラミックシートの製造方法を、例えば自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサに内蔵されるガスセンサ素子の製造に適用した例である。
(Example 2)
In this example, the method for producing a ceramic sheet of the present invention is installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine for various vehicles such as an automobile engine, for example, to produce a gas sensor element incorporated in an oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in exhaust gas. It is an example applied to.

本例のガスセンサ素子2は、図3、図4に示すごとく、ジルコニアよりなる酸素イオン伝導性の固体電解質体24を有しており、その固体電解質体24の表面には、開口部220を有すると共にアルミナよりなる緻密でガスを透過しない絶縁層22を設けてある。また、固体電解質体24と絶縁層22との間には、白金よりなる被測定ガス側電極23とこれに接続されたリード部231と端子部232とを設けてある。   As shown in FIGS. 3 and 4, the gas sensor element 2 of this example has an oxygen ion conductive solid electrolyte body 24 made of zirconia, and has an opening 220 on the surface of the solid electrolyte body 24. In addition, a dense insulating layer 22 made of alumina and impermeable to gas is provided. Further, between the solid electrolyte body 24 and the insulating layer 22, a measurement gas side electrode 23 made of platinum, a lead portion 231 and a terminal portion 232 connected thereto are provided.

また、図3に示すごとく、固体電解質体24には、被測定ガス室形成層29が積層される。被測定ガス室形成層29は、電気的絶縁性を有し、緻密でガスを透過させないアルミナよりなり、被測定ガス室210を構成する開口部290が設けてある。
また、被測定ガス室形成層29に対して、緻密でガスシール性のアルミナよりなる遮蔽層20が積層される。
As shown in FIG. 3, a gas chamber forming layer 29 to be measured is laminated on the solid electrolyte body 24. The measured gas chamber forming layer 29 is made of alumina that is electrically insulating and dense and does not transmit gas, and is provided with an opening 290 that constitutes the measured gas chamber 210.
A shielding layer 20 made of dense and gas-sealing alumina is laminated on the gas chamber forming layer 29 to be measured.

また、被測定ガス室形成層29及び遮蔽層20は、被測定ガス側電極23と連続するリード部231をも覆うように形成されている。これにより、リード部231と緩衝封止材4との間には、緻密セラミックスからなる遮蔽層20と被測定ガス室形成層29とが介設されることとなる。   Further, the measured gas chamber forming layer 29 and the shielding layer 20 are formed so as to cover the lead portion 231 continuous with the measured gas side electrode 23. As a result, the shielding layer 20 made of dense ceramic and the measured gas chamber forming layer 29 are interposed between the lead portion 231 and the buffer sealing material 4.

また、図3、図4に示すごとく、多孔質拡散抵抗層21は、被測定ガス室形成層29の一部に埋め込まれるように配設されている。即ち、ガスセンサ素子2の軸方向と直交する方向に端面211を露出すると共に、被測定ガス室形成層29の開口部290を挟み込むように開口部290の両側に配設されている。そして、上記短手方向に露出した端面211より、被測定ガスが多孔質拡散抵抗層21を通過して被測定ガス室210へと導入される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the porous diffusion resistance layer 21 is disposed so as to be embedded in a part of the measurement gas chamber forming layer 29. That is, the end surface 211 is exposed in a direction orthogonal to the axial direction of the gas sensor element 2 and is disposed on both sides of the opening 290 so as to sandwich the opening 290 of the measured gas chamber forming layer 29. Then, the measurement gas passes through the porous diffusion resistance layer 21 and is introduced into the measurement gas chamber 210 from the end surface 211 exposed in the short direction.

また、図3に示すごとく、固体電解質体24における被測定ガス側電極23が配置された側とは反対側の面に、白金よりなる基準ガス側電極25とこれに接続されたリード部251、端子部252とが設けてある。また、端子部252は、導体が充填されたスルーホール240によって被測定ガス室210側に設けられた端子部253と導通している。   Further, as shown in FIG. 3, a reference gas side electrode 25 made of platinum and a lead portion 251 connected thereto are formed on the surface of the solid electrolyte body 24 opposite to the side where the measured gas side electrode 23 is disposed. A terminal portion 252 is provided. The terminal portion 252 is electrically connected to the terminal portion 253 provided on the measured gas chamber 210 side through the through hole 240 filled with a conductor.

また、図3、図4に示すごとく、このような固体電解質体24に対し、電気的絶縁性を有し、かつ緻密でガスを透過させないアルミナよりなる基準ガス室形成層26が積層される。この基準ガス室形成層26には基準ガス室260として機能する溝部261が設けてある。基準ガス室260には、例えば外気(空気)が基準ガスとして導入されるよう構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, a reference gas chamber forming layer 26 made of alumina that is electrically insulating and dense and does not allow gas to pass through is laminated on the solid electrolyte body 24. The reference gas chamber forming layer 26 is provided with a groove 261 that functions as the reference gas chamber 260. For example, outside air (air) is introduced into the reference gas chamber 260 as a reference gas.

また、図3、図4に示すごとく、基準ガス室形成層26にアルミナよりなるヒータ基板28が積層される。このヒータ基板28には通電により発熱する発熱体27、該発熱体27に通電するためのリード部271が基準ガス室形成層26と対面するよう設けてあり、またこれら発熱体27やリード部271を設けた面とは反対側の面に端子部272が設けてある。また、端子部272とリード部271との間は、導体を充填したスルーホール280により導通している。   As shown in FIGS. 3 and 4, a heater substrate 28 made of alumina is laminated on the reference gas chamber forming layer 26. The heater substrate 28 is provided with a heating element 27 that generates heat when energized, and a lead portion 271 for energizing the heating element 27 so as to face the reference gas chamber forming layer 26, and the heating element 27 and the lead portion 271. A terminal portion 272 is provided on the surface opposite to the surface provided with the. Further, the terminal portion 272 and the lead portion 271 are electrically connected by a through hole 280 filled with a conductor.

そして、上記構成のガスセンサ素子2は、アルミナよりなる遮蔽層20、多孔質拡散抵抗層21を有する被測定ガス室形成層29、絶縁層22、基準ガス室形成層26、及びヒータ基板28、ジルコニアよりなる固体電解質体24を積層して構成されたセラミック積層体である。   The gas sensor element 2 having the above-described configuration includes a shielding layer 20 made of alumina, a measured gas chamber forming layer 29 having a porous diffusion resistance layer 21, an insulating layer 22, a reference gas chamber forming layer 26, a heater substrate 28, and zirconia. It is a ceramic laminated body comprised by laminating | stacking the solid electrolyte body 24 which consists of this.

このようなセラミック積層体であるガスセンサ素子2を製造するに当たっては、遮蔽層20、被測定ガス室形成層29、絶縁層22、基準ガス室形成層26、及びヒータ基板28をそれぞれ構成するアルミナセラミックシート及び固体電解質体24を構成するジルコニアセラミックシートを作製した。   In manufacturing the gas sensor element 2 which is such a ceramic laminate, an alumina ceramic which constitutes the shielding layer 20, the gas chamber forming layer 29, the insulating layer 22, the reference gas chamber forming layer 26, and the heater substrate 28, respectively. A zirconia ceramic sheet constituting the sheet and the solid electrolyte body 24 was produced.

このとき、固体電解質体24となるジルコニアセラミックシートは、被測定ガス側電極23、リード部231、端子部232、基準ガス側電極25、リード部251、端子部252及び端子部253を形成するペースト材を印刷するため、本発明のセラミックシートの製造方法により作製した。
また、ヒータ基板28となるアルミナセラミックシートは、発熱体27、リード部271及び端子部272を形成するペースト材を印刷するため、本発明のセラミックシートの製造方法により作製した。
At this time, the zirconia ceramic sheet to be the solid electrolyte body 24 is a paste that forms the gas side electrode 23 to be measured, the lead part 231, the terminal part 232, the reference gas side electrode 25, the lead part 251, the terminal part 252 and the terminal part 253. In order to print the material, it was produced by the method for producing a ceramic sheet of the present invention.
Moreover, the alumina ceramic sheet used as the heater substrate 28 was produced by the method for producing a ceramic sheet of the present invention in order to print a paste material for forming the heating element 27, the lead part 271 and the terminal part 272.

その後、作製したアルミナセラミックシートとジルコニアセラミックシートとを所定の位置に積層した(積層工程)。そして、積層した複数のセラミックシート同士を圧着させ(圧着工程)、一体焼成することにより(焼成工程)、セラミック積層体を作製した。
このようにして得られたセラミック積層体をガスセンサ素子2とした。
Thereafter, the produced alumina ceramic sheet and zirconia ceramic sheet were laminated at predetermined positions (lamination process). Then, the laminated ceramic sheets were pressure-bonded (crimping step) and integrally fired (firing step) to produce a ceramic laminate.
The ceramic laminate thus obtained was designated as gas sensor element 2.

次に、本例における作用効果について説明する。
本例においては、本発明のセラミックシートの製造方法により製造されてなるセラミックシートを用いてセラミック積層体を作製している。すなわち、寸法精度に優れた品質の高いセラミックシートを用いてセラミック積層体を作製している。そのため、製造工程中における不具合の発生、例えば、セラミックシートの積層時におけるズレ、焼成時における反り、剥離、亀裂等の発生を抑制することができる。これにより、寸法精度に優れた品質の高いセラミック積層体により構成されたガスセンサ素子2を得ることができる。
Next, the effect in this example is demonstrated.
In this example, a ceramic laminate is produced using a ceramic sheet produced by the method for producing a ceramic sheet of the present invention. That is, a ceramic laminate is manufactured using a high-quality ceramic sheet with excellent dimensional accuracy. Therefore, generation | occurrence | production of the malfunction in a manufacturing process, for example, generation | occurrence | production of the shift | offset | difference at the time of lamination | stacking of a ceramic sheet, the curvature at the time of baking, peeling, a crack, etc. can be suppressed. Thereby, the gas sensor element 2 comprised by the high quality ceramic laminated body excellent in dimensional accuracy can be obtained.

a、b グラフ(分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係を示すグラフ)
p1 極小点
a, b graphs (graphs showing the relationship between the amount of dispersant added and the printing drying shrinkage)
p1 local minimum

Claims (7)

少なくとも、セラミック原料、溶剤、可塑剤、バインダ及び所定量の分散剤を含有してなるシート原料を用いてセラミックシートを成形して乾燥させた後、該セラミックシートに所定のペースト材を印刷して乾燥させ、上記シート原料における分散剤の添加量である分散剤添加量と、上記ペースト材を印刷する前を基準として上記ペースト材を乾燥させた後における上記セラミックシートの収縮率である印刷乾燥収縮率との関係を求める印刷乾燥収縮率測定工程と、
該印刷乾燥収縮率測定工程において求めた分散剤添加量と印刷乾燥収縮率との関係から、印刷乾燥収縮率が最小となる極小点を求め、該極小点における分散剤添加量を含む一定の分散剤添加量範囲を選定する分散剤添加量選定工程と、
分散剤の添加量を上記分散剤添加量選定工程において選定した上記分散剤添加量範囲内とした上記シート原料を用いて上記セラミックシートを成形して乾燥させるシート成形工程と、
上記セラミックシートに上記ペースト材を印刷して乾燥させる印刷工程とを有することを特徴とするセラミックシートの製造方法。
After forming and drying a ceramic sheet using a sheet raw material containing at least a ceramic raw material, a solvent, a plasticizer, a binder, and a predetermined amount of a dispersant, a predetermined paste material is printed on the ceramic sheet. Print drying shrinkage that is the shrinkage rate of the ceramic sheet after drying and drying the paste material on the basis of the amount of dispersant addition amount that is the amount of dispersant added to the sheet material and before printing the paste material Printing drying shrinkage rate measurement process to obtain the relationship with the rate,
From the relationship between the dispersant addition amount obtained in the print drying shrinkage rate measurement step and the print drying shrinkage rate, the minimum point at which the print drying shrinkage rate is minimized is obtained, and a constant dispersion including the dispersant addition amount at the minimum point is obtained. Dispersing agent addition amount selection process for selecting the agent addition amount range;
A sheet forming step of forming and drying the ceramic sheet using the sheet raw material in which the amount of the dispersant added is within the range of the dispersant addition amount selected in the dispersant addition amount selection step;
And a printing step of printing the paste material on the ceramic sheet and drying the paste material.
請求項1において、上記分散剤としては、上記極小点における印刷乾燥収縮率を0.1%以下とすることが可能なものを用いることを特徴とするセラミックシートの製造方法。   2. The method for producing a ceramic sheet according to claim 1, wherein the dispersant is one capable of setting the printing drying shrinkage rate at the minimum point to 0.1% or less. 請求項1において、上記分散剤としては、上記極小点における印刷乾燥収縮率を0.05%以下とすることが可能なものを用いることを特徴とするセラミックシートの製造方法。   2. The method for producing a ceramic sheet according to claim 1, wherein the dispersant is one capable of setting the printing drying shrinkage rate at the minimum point to 0.05% or less. 請求項1〜3のいずれか1項において、上記分散剤添加量範囲は、上記極小点における分散剤添加量±0.5重量%の範囲であることを特徴とするセラミックシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersant addition amount range is a range of the dispersant addition amount ± 0.5 wt% at the minimum point. 請求項1〜4のいずれか1項において、上記分散剤は、アクリル系分散剤であることを特徴とするセラミックシートの製造方法。   The method for producing a ceramic sheet according to claim 1, wherein the dispersant is an acrylic dispersant. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のセラミックシートの製造方法により製造されてなるセラミックシートを複数積層して一体焼成してなるセラミック積層体を製造する方法であって、
上記セラミックシートを複数積層する積層工程と、
積層した複数の上記セラミックシートを圧着する圧着工程と、
圧着した複数の上記セラミックシートを一体焼成し、上記セラミック積層体を作製する焼成工程とを有することを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
A method for producing a ceramic laminate formed by integrally laminating a plurality of ceramic sheets produced by the method for producing a ceramic sheet according to any one of claims 1 to 5,
A laminating step of laminating a plurality of the ceramic sheets;
A crimping step of crimping the plurality of laminated ceramic sheets;
A method for producing a ceramic laminate, comprising: firing a plurality of the ceramic sheets that have been press-bonded together to produce the ceramic laminate.
請求項6において、上記セラミック積層体は、ガスセンサ素子に用いられることを特徴とするセラミック積層体の製造方法。   7. The method of manufacturing a ceramic laminate according to claim 6, wherein the ceramic laminate is used for a gas sensor element.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012078130A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Denso Corp Particulate substance detection sensor and manufacturing method thereof
JP2012220257A (en) * 2011-04-05 2012-11-12 Denso Corp Particulate matter detection sensor and manufacturing method of the same
CN106461529A (en) * 2014-06-16 2017-02-22 株式会社电装 Particulate matter detection sensor
JPWO2020179856A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03265543A (en) * 1990-03-15 1991-11-26 Matsushita Electric Works Ltd Production of glass powder and slurry for glass-ceramics substrate and production of glass-ceramics substrate
JPH07336052A (en) * 1994-06-14 1995-12-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacture of ceramic board
JP2002293647A (en) * 2001-03-31 2002-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof
JP2004172591A (en) * 2002-10-30 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing ceramic electronic component
JP2004292242A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp Manufacturing method of ceramic composite
JP2007085946A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Denso Corp Manufacturing method for gas sensor element
JP2008280190A (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Nippon Soken Inc Method of adjusting firing profile of alumina material and method of manufacturing ceramic laminated body using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03265543A (en) * 1990-03-15 1991-11-26 Matsushita Electric Works Ltd Production of glass powder and slurry for glass-ceramics substrate and production of glass-ceramics substrate
JPH07336052A (en) * 1994-06-14 1995-12-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacture of ceramic board
JP2002293647A (en) * 2001-03-31 2002-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Green ceramic sheet for sensor device and manufacturing method thereof
JP2004172591A (en) * 2002-10-30 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing ceramic electronic component
JP2004292242A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Kyocera Corp Manufacturing method of ceramic composite
JP2007085946A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Denso Corp Manufacturing method for gas sensor element
JP2008280190A (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Nippon Soken Inc Method of adjusting firing profile of alumina material and method of manufacturing ceramic laminated body using the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012078130A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Denso Corp Particulate substance detection sensor and manufacturing method thereof
JP2012220257A (en) * 2011-04-05 2012-11-12 Denso Corp Particulate matter detection sensor and manufacturing method of the same
CN106461529A (en) * 2014-06-16 2017-02-22 株式会社电装 Particulate matter detection sensor
CN106461529B (en) * 2014-06-16 2020-06-26 株式会社电装 Granular substance detection sensor
JPWO2020179856A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10
JP7381995B2 (en) 2019-03-06 2023-11-16 日油株式会社 Ceramic green sheet lamination aid and ceramic green sheet composition

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