JP2514589B2 - セラミック酸素センサ - Google Patents
セラミック酸素センサInfo
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- JP2514589B2 JP2514589B2 JP5284005A JP28400593A JP2514589B2 JP 2514589 B2 JP2514589 B2 JP 2514589B2 JP 5284005 A JP5284005 A JP 5284005A JP 28400593 A JP28400593 A JP 28400593A JP 2514589 B2 JP2514589 B2 JP 2514589B2
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- lead
- oxygen sensor
- sensor chip
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック酸素センサ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】安定化ジルコニア等を用いたセラミック
酸素センサが知られている。セラミック酸素センサチッ
プは通常、リード配線板に搭載されて外部回路との接続
がなされる。図５は従来のセラミック酸素センサチップ
をリード配線板に搭載した状態の一例を示している。リ
ード配線基板１１の一面には予め、アノード及びカソー
ド電極用のリード配線１３ａ及び１３ｂと、ヒータ用リ
ード配線１４ａ及び１４ｂが配設されている。この配線
基板１１のリード配線が形成された面に、図示のように
セラミック酸素センサチップ１２が搭載される。図５に
示すリード配線基板１１の長さＬ2 は、酸素センサチッ
プ１２が通常高温部に設置されることから、これに接続
される外部回路（検出回路及びヒータ駆動回路を含む）
を熱的に保護するのに必要な値が選ばれる。
酸素センサが知られている。セラミック酸素センサチッ
プは通常、リード配線板に搭載されて外部回路との接続
がなされる。図５は従来のセラミック酸素センサチップ
をリード配線板に搭載した状態の一例を示している。リ
ード配線基板１１の一面には予め、アノード及びカソー
ド電極用のリード配線１３ａ及び１３ｂと、ヒータ用リ
ード配線１４ａ及び１４ｂが配設されている。この配線
基板１１のリード配線が形成された面に、図示のように
セラミック酸素センサチップ１２が搭載される。図５に
示すリード配線基板１１の長さＬ2 は、酸素センサチッ
プ１２が通常高温部に設置されることから、これに接続
される外部回路（検出回路及びヒータ駆動回路を含む）
を熱的に保護するのに必要な値が選ばれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示すような従来
のセンサチップ搭載法には、次のような問題があった。
第１に、上述のように外部回路を熱的に保護する必要が
あるために、センサチップを含めたリード配線板の寸法
が大きくなる。第２に、アノード及びカソード電極用の
リード配線１３ａ及び１３ｂと、ヒータ用リード配線１
４ａ及び１４ｂが配線板の一つの面に配設されるため、
これらの配線幅を充分大きくできず、配線抵抗が無視で
きなくなる。特にヒータ効率の低下が問題になる。
のセンサチップ搭載法には、次のような問題があった。
第１に、上述のように外部回路を熱的に保護する必要が
あるために、センサチップを含めたリード配線板の寸法
が大きくなる。第２に、アノード及びカソード電極用の
リード配線１３ａ及び１３ｂと、ヒータ用リード配線１
４ａ及び１４ｂが配線板の一つの面に配設されるため、
これらの配線幅を充分大きくできず、配線抵抗が無視で
きなくなる。特にヒータ効率の低下が問題になる。
【０００４】本発明は、このような問題を解決して、リ
ード配線抵抗及び寸法を小さくしてしかも、外部回路へ
の断熱効果を充分なものとしたチップ搭載構造のセラミ
ック酸素センサを提供することを目的としている。
ード配線抵抗及び寸法を小さくしてしかも、外部回路へ
の断熱効果を充分なものとしたチップ搭載構造のセラミ
ック酸素センサを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
酸素センサは、棒状の絶縁体からなるリード基体と、こ
のリード基体の先端面に搭載されたセラミック酸素セン
サチップと、前記リード基体の一つの側面に配設されて
前記センサチップのアノード及びカソード電極に接続さ
れる一対の電極用リード配線と、前記リード基体の他の
側面に配設されて前記センサチップの加熱用ヒータに接
続される一対のヒータ用リード配線とを有することを特
徴としている。
酸素センサは、棒状の絶縁体からなるリード基体と、こ
のリード基体の先端面に搭載されたセラミック酸素セン
サチップと、前記リード基体の一つの側面に配設されて
前記センサチップのアノード及びカソード電極に接続さ
れる一対の電極用リード配線と、前記リード基体の他の
側面に配設されて前記センサチップの加熱用ヒータに接
続される一対のヒータ用リード配線とを有することを特
徴としている。
【０００６】
【作用】本発明においては、一対の電極用リード配線と
一対のヒータ用リード配線とが棒状のリード基体の異な
る側面に配設されるから、従来のように平板状基板の一
つの面に４本のリード配線を配設する構造に比べて、配
線面の幅が同じとすれば約２倍のリード配線幅を確保す
ることができる。これにより、基体のセンサチップから
外部回路までの寸法及びリード配線面の幅を同じとし
て、従来よりリード配線の抵抗を小さくすることができ
る。また、センサチップはリード配線が形成された面と
は直交する棒状リード基体の先端面に搭載されるから、
リード基体の長さを従来より小さくして、外部回路に対
する断熱効果を従来と同程度にすることができる。
一対のヒータ用リード配線とが棒状のリード基体の異な
る側面に配設されるから、従来のように平板状基板の一
つの面に４本のリード配線を配設する構造に比べて、配
線面の幅が同じとすれば約２倍のリード配線幅を確保す
ることができる。これにより、基体のセンサチップから
外部回路までの寸法及びリード配線面の幅を同じとし
て、従来よりリード配線の抵抗を小さくすることができ
る。また、センサチップはリード配線が形成された面と
は直交する棒状リード基体の先端面に搭載されるから、
リード基体の長さを従来より小さくして、外部回路に対
する断熱効果を従来と同程度にすることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例に係るセラミック酸素
センサの構成を示す。図１（ａ）は正面図、同図（ｂ）
は背面図であり、同図（ｃ）は斜視図である。図示のよ
うにこの実施例では、細長い角柱状の絶縁体からなるリ
ード基体１が用いられている。具体的にこのリード基体
１としては、先端面が３mm×３mm、長さ２２mmのポーラ
スアルミナ棒が用いられる。このリード基体１の一つの
側面（この実施例では正面）に、一対のヒータ用リード
配線２ａ，２ｂが配設され、別の側面（この実施例では
背面）に、一対の電極用リード配線３ａ，３ｂが配設さ
れている。これらのリード配線２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ
は例えば、Ｐｔペーストの印刷焼成により形成される。
明する。図１は本発明の一実施例に係るセラミック酸素
センサの構成を示す。図１（ａ）は正面図、同図（ｂ）
は背面図であり、同図（ｃ）は斜視図である。図示のよ
うにこの実施例では、細長い角柱状の絶縁体からなるリ
ード基体１が用いられている。具体的にこのリード基体
１としては、先端面が３mm×３mm、長さ２２mmのポーラ
スアルミナ棒が用いられる。このリード基体１の一つの
側面（この実施例では正面）に、一対のヒータ用リード
配線２ａ，２ｂが配設され、別の側面（この実施例では
背面）に、一対の電極用リード配線３ａ，３ｂが配設さ
れている。これらのリード配線２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ
は例えば、Ｐｔペーストの印刷焼成により形成される。
【０００８】このようにリード配線が配設されたリード
基体１の先端面に、ジルコニアを用いた限界電流式のセ
ラミック酸素センサチップ４が搭載されている。即ちセ
ンサチップ４は、そのチップ面がリード基体１の長手方
向と直交する状態で先端面に取り付けられている。この
実施例の場合、酸素センサチップ４の大きさは、３mm×
３mmであって、リード基体１の先端面の大きさと等し
い。酸素センサチップ４はヒータ（図示せず）を内蔵し
ていて、裏面にアノード，カソード電極端子及びヒータ
端子が引き出されている。そしてこれらの端子がそれぞ
れ、接合金属５によりリード基体１のリード配線２ａ，
２ｂ，３ａ，３ｂに電気的及び機械的に接続されるよう
に、搭載されることになる。
基体１の先端面に、ジルコニアを用いた限界電流式のセ
ラミック酸素センサチップ４が搭載されている。即ちセ
ンサチップ４は、そのチップ面がリード基体１の長手方
向と直交する状態で先端面に取り付けられている。この
実施例の場合、酸素センサチップ４の大きさは、３mm×
３mmであって、リード基体１の先端面の大きさと等し
い。酸素センサチップ４はヒータ（図示せず）を内蔵し
ていて、裏面にアノード，カソード電極端子及びヒータ
端子が引き出されている。そしてこれらの端子がそれぞ
れ、接合金属５によりリード基体１のリード配線２ａ，
２ｂ，３ａ，３ｂに電気的及び機械的に接続されるよう
に、搭載されることになる。
【０００９】酸素センサチップ４の端子のリード配線と
の接続状態及び接続方法を少し詳しく説明すれば、次の
通りである。図２（ａ）（ｂ）は酸素センサチップ４の
表面側と裏面側の斜視図であり、図示のように酸素セン
サチップ４の裏面には予め端子電極につながる接合金属
５が、例えば金属ペーストの状態で塗布される。一方、
リード基体１の先端面には図３に示すように、側面のリ
ード配線２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが回り込む形でこれら
につながる配線端部２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂが
形成されている。そこで酸素センサチップ４の裏面の接
合金属５をそれぞれ対応する配線端部２１ａ，２１ｂ，
３１ａ，３１ｂに圧接して、機械的接合および電気的接
合がとられる。
の接続状態及び接続方法を少し詳しく説明すれば、次の
通りである。図２（ａ）（ｂ）は酸素センサチップ４の
表面側と裏面側の斜視図であり、図示のように酸素セン
サチップ４の裏面には予め端子電極につながる接合金属
５が、例えば金属ペーストの状態で塗布される。一方、
リード基体１の先端面には図３に示すように、側面のリ
ード配線２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが回り込む形でこれら
につながる配線端部２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂが
形成されている。そこで酸素センサチップ４の裏面の接
合金属５をそれぞれ対応する配線端部２１ａ，２１ｂ，
３１ａ，３１ｂに圧接して、機械的接合および電気的接
合がとられる。
【００１０】この実施例によれば、酸素センサチップ４
からこれが接続される外部回路までの距離は、酸素セン
サチップ４の厚みを無視すれば、ほぼリード基体１の長
さになる。例えば図５に示す寸法を用いて図５の従来例
と比較すると、この実施例の場合リード基体１の長さを
Ｌ2 −Ｌ1 として、従来例と同じ酸素センサチップから
外部回路までの距離、即ち断熱に必要な距離が確保でき
る。従ってリード配線部を含めて全体として寸法を従来
より小さくして、同じ断熱効果を得ることができる。ま
た、ヒータ用リード配線２ａ，２ｂと電極用リード配線
３ａ，３ｂとがリード基体１の異なる側面に形成されて
いるから、一つの配線面の幅が従来と同じとすれば、配
線幅を従来より２倍程度大きくすることができ、これら
リード配線の抵抗を小さくすることができる。
からこれが接続される外部回路までの距離は、酸素セン
サチップ４の厚みを無視すれば、ほぼリード基体１の長
さになる。例えば図５に示す寸法を用いて図５の従来例
と比較すると、この実施例の場合リード基体１の長さを
Ｌ2 −Ｌ1 として、従来例と同じ酸素センサチップから
外部回路までの距離、即ち断熱に必要な距離が確保でき
る。従ってリード配線部を含めて全体として寸法を従来
より小さくして、同じ断熱効果を得ることができる。ま
た、ヒータ用リード配線２ａ，２ｂと電極用リード配線
３ａ，３ｂとがリード基体１の異なる側面に形成されて
いるから、一つの配線面の幅が従来と同じとすれば、配
線幅を従来より２倍程度大きくすることができ、これら
リード配線の抵抗を小さくすることができる。
【００１１】実際にこの実施例による酸素センサに対し
て、室温−４５０℃のヒートサイクルテストを、２分Ｏ
Ｎ／４分ＯＦＦを１サイクルとして１万サイクル行っ
た。その結果、Ｐｔペーストによるセンサチップとリー
ド基体の接合部の電気的および機械的特性の劣化は認め
られず、信頼性も充分であることが確認された。また酸
素センサの限界電流特性もこのヒートサイクルテストで
劣化がないことが確認された。
て、室温−４５０℃のヒートサイクルテストを、２分Ｏ
Ｎ／４分ＯＦＦを１サイクルとして１万サイクル行っ
た。その結果、Ｐｔペーストによるセンサチップとリー
ド基体の接合部の電気的および機械的特性の劣化は認め
られず、信頼性も充分であることが確認された。また酸
素センサの限界電流特性もこのヒートサイクルテストで
劣化がないことが確認された。
【００１２】上記実施例では、ヒータ内蔵の酸素センサ
チップを用いたが、例えば図４に示すように、リード基
体１のセンサチップが搭載される先端面にヒータ６を配
設してもよい。また上記実施例では、電極用リード配線
とヒータ用リード配線とをリード基体の相対向する側面
に配設したが、これらを隣接する二つの側面に配設する
こともでき、これによっても上記実施例と同様の効果が
得られる。更に実施例では角柱状のリード基体を用いた
が、角柱は実際には四角の他三角形や、五角形以上の多
角形でもよいし、また例えば角が丸められていてもよい
し、円柱のような棒状体を用いることもできる。
チップを用いたが、例えば図４に示すように、リード基
体１のセンサチップが搭載される先端面にヒータ６を配
設してもよい。また上記実施例では、電極用リード配線
とヒータ用リード配線とをリード基体の相対向する側面
に配設したが、これらを隣接する二つの側面に配設する
こともでき、これによっても上記実施例と同様の効果が
得られる。更に実施例では角柱状のリード基体を用いた
が、角柱は実際には四角の他三角形や、五角形以上の多
角形でもよいし、また例えば角が丸められていてもよい
し、円柱のような棒状体を用いることもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、棒状
のリード基体を用いることによって、リード配線抵抗及
び寸法を小さくしてしかも、外部回路への断熱効果を充
分なものとしたチップ搭載構造のセラミック酸素センサ
を提供することができる。
のリード基体を用いることによって、リード配線抵抗及
び寸法を小さくしてしかも、外部回路への断熱効果を充
分なものとしたチップ搭載構造のセラミック酸素センサ
を提供することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る酸素センサの構成を
示す。
示す。
【図２】 同実施例の酸素センサチップの構成を示す。
【図３】 同実施例のリード基体の先端構造を示す。
【図４】 他の実施例のリード基体の先端構造を示す。
【図５】 従来例の構成を示す。
１…リード基体、２ａ，２ｂ…ヒータ用リード配線、３
ａ，３ｂ…電極用リード配線、４…セラミック酸素セン
サチップ、５…接合金属、６…ヒータ。
ａ，３ｂ…電極用リード配線、４…セラミック酸素セン
サチップ、５…接合金属、６…ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宿利 尚次 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 石橋 功成 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 加藤 嘉則 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 昭５−126788（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 先端面にヒータが形成された棒状の絶縁
体からなるリード基体と、 このリード基体の前記ヒータが形成された先端面に搭載
されたセラミック酸素センサチップと、 前記リード基体の一つの側面に配設されて前記センサチ
ップのアノード及びカソード電極に接続される一対の電
極用リード配線と、 前記リード基体の他の側面に配設されて前記ヒータに接
続される一対のヒータ用リード配線と、 を有することを特徴とするセラミック酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284005A JP2514589B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | セラミック酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284005A JP2514589B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | セラミック酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113780A JPH07113780A (ja) | 1995-05-02 |
| JP2514589B2 true JP2514589B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17673066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284005A Expired - Fee Related JP2514589B2 (ja) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | セラミック酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514589B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2917633B2 (ja) * | 1991-11-07 | 1999-07-12 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素濃度センサ |
-
1993
- 1993-10-18 JP JP5284005A patent/JP2514589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07113780A (ja) | 1995-05-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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