JP4494283B2

JP4494283B2 - Gas sensor and gas sensor manufacturing method

Info

Publication number: JP4494283B2
Application number: JP2005123315A
Authority: JP
Inventors: 義昭黒木; 正詞都築; 昌明村瀬; 昭夫森
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006300750A

Description

本発明は、内燃機関より排出される排気ガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサ素子を内蔵したガスセンサおよびガスセンサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a gas sensor including a sensor element for detecting a specific gas component in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and a method for manufacturing the gas sensor.

従来、自動車などの排気ガス中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。このガスセンサのセンサ素子は、特定のガス成分を検出する検出素子と、当該検出素子に積層され、その検出素子を活性化するために加熱するヒータ素子とで構成されている。そして、各素子の内部に形成された配線は、センサ素子を構成する各素子の端部の外表面に各々設けられた平面視略長方形のパッド状のコンタクト端子に接続されている。 Conventionally, a gas sensor including a sensor element that detects a specific gas component in exhaust gas of an automobile or the like is known. The sensor element of the gas sensor includes a detection element that detects a specific gas component, and a heater element that is stacked on the detection element and is heated to activate the detection element. The wiring formed inside each element is connected to a pad-shaped contact terminal having a substantially rectangular shape in plan view provided on the outer surface of the end portion of each element constituting the sensor element.

そして、そのコンタクト端子に、外部から配線されたリード線が電気的に接続される。このコンタクト端子にリード線を電気的に接続する方法としては、例えば、リード線の端部に設けられる接続端子を、コンタクト端子に接触させて接触導通をはかる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法では、基板の幅方向に僅かな反りを生じた場合、コンタクト端子と接続端子とが十分密着しない。すると、使用時に抵抗が大きくなってしまうので、センサ素子の入出力信号が安定せず、センサ素子が誤作動したり、センサ素子への電力供給が不安定になることがあった。そこで、例えば、コンタクト端子における接続端子と接触する部位において、接触前と比較して８０％以下の厚みに圧縮変形される領域を有する基板（センサ素子）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この基板では、接続端子による圧縮に応じてコンタクト端子が変形するので、基板に反りが生じていても、圧縮変形したコンタクト端子が接続端子に対して十分に密着するようになっている。
特開２００１−１８８０６０号公報特開２００２−９８６６６号公報 And the lead wire wired from the outside is electrically connected to the contact terminal. As a method for electrically connecting a lead wire to the contact terminal, for example, a method is known in which a contact terminal provided at an end of a lead wire is brought into contact with the contact terminal to achieve contact conduction (for example, a patent Reference 1). However, in this method, when a slight warp occurs in the width direction of the substrate, the contact terminal and the connection terminal do not sufficiently adhere to each other. Then, since resistance increases during use, the input / output signal of the sensor element may not be stable, and the sensor element may malfunction or supply of power to the sensor element may become unstable. Thus, for example, a substrate (sensor element) has been proposed that has a region that is compressed and deformed to a thickness of 80% or less compared with that before contact at a portion of the contact terminal that contacts the connection terminal (for example, Patent Document 2). reference). In this board, the contact terminal is deformed in accordance with the compression by the connection terminal. Therefore, even if the board is warped, the contact terminal that is compressed and deformed is sufficiently adhered to the connection terminal.
JP 2001-188060 A JP 2002-98666 A

しかしながら、特許文献２に記載の基板によれば、基板の反り相当以上の厚みをコンタクト端子に設けなければならないため、コンタクト端子を形成するための材料（例えば、Ｐｔ）の使用量が増大し、基板自体の製品単価が上昇するという問題点があった。また、このコンタクト端子は、自体の硬度（ビッカース硬度）は低いため、ガスセンサの使用時の振動等で、接触端子と接触しているコンタクト端子の表面が削れてしまう問題点があった。さらに、コンタクト端子が削れてしまうと、コンタクト端子表面と接触端子との密着性が低下するため、基板に対して電力を安定して供給できないという問題点もあった。 However, according to the substrate described in Patent Document 2, since the contact terminal must be provided with a thickness equivalent to or greater than the warp of the substrate, the amount of material used to form the contact terminal (for example, Pt) increases. There was a problem that the unit price of the substrate itself increased. Further, since the contact terminal itself has a low hardness (Vickers hardness), there is a problem that the surface of the contact terminal in contact with the contact terminal is scraped off due to vibration or the like when the gas sensor is used. Further, if the contact terminal is scraped, the adhesion between the contact terminal surface and the contact terminal is lowered, and there is a problem that power cannot be stably supplied to the substrate.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、外部のリード線との安定した電気的な接触導通が得られるガスセンサおよびガスセンサの製造方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a gas sensor and a gas sensor manufacturing method capable of obtaining stable electrical contact with an external lead wire.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガスセンサは、内部に埋設された配線を有する板状のセンサ素子と、外部と電気的に接続する接続端子とを備えるガスセンサにおいて、前記センサ素子は、前記配線と電気的に接続すると共に、当該センサ素子の外表面から突出する、ビッカース硬度が１５０Ｈｖ以上のビア導体を有し、当該ビア導体の、前記センサ素子の外表面から突出する高さは３０μｍ以上であり、前記接続端子と前記ビア導体とが摺動接触することができる摺動接触構造を有し、前記ビア導体と前記接続端子とが接触することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a gas sensor according to a first aspect of the present invention is a gas sensor comprising: a plate-like sensor element having a wiring embedded therein; and a connection terminal electrically connected to the outside. The element has a via conductor having a Vickers hardness of 150 Hv or more that is electrically connected to the wiring and protrudes from the outer surface of the sensor element, and the via conductor protrudes from the outer surface of the sensor element. It has a sliding contact structure in which the connection terminal and the via conductor can be in sliding contact with each other, and the via conductor and the connection terminal are in contact with each other .

また、請求項２に係る発明のガスセンサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ビア導体は、前記配線の一方の極性に複数設けられている。 Further, in the gas sensor of the invention according to claim 2 , in addition to the configuration of the invention of claim 1 , a plurality of the via conductors are provided in one polarity of the wiring.

また、請求項３に係る発明のガスセンサは、請求項２に記載の発明の構成に加え、複数の前記ビア導体は、前記センサ素子の長手方向に直交する仮想の直線上に２つ以上存在しない。 Further, in the gas sensor of the invention according to claim 3 , in addition to the configuration of the invention of claim 2 , two or more of the via conductors do not exist on a virtual straight line orthogonal to the longitudinal direction of the sensor element. .

また、請求項４に係る発明のガスセンサは、請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、複数の前記ビア導体は、前記センサ素子の長手方向に平行となる仮想の直線上に２つ以上有する。 Further, the gas sensor of the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the invention according to claim 2 or 3, a plurality of the via conductors, two virtual straight line which is parallel to the longitudinal direction of the sensor element Have more.

また、請求項５に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の構成に加え、前記ビア導体は、Ｐｔ単体、又はＰｔを主体とし、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｂおよびＣｒのうち少なくとも１種以上を含有する合金からなる。 Further, the gas sensor of the invention according to claim 5, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the via conductor is mainly Pt alone, or Pt, Pd, Au, Ag, Rh , Re, W, Mo, Mn, Zr, Ti, Al, Nb, and Cr.

また、請求項６に係る発明のガスセンサの製造方法は、内部に埋設された配線を有する板状のセンサ素子と、外部と電気的に接続する接続端子とを備えるガスセンサにおいて、前記センサ素子は、前記配線と電気的に接続すると共に、当該センサ素子の外表面から突出する、ビッカース硬度が１５０Ｈｖ以上のビア導体を有し、当該ビア導体の、前記センサ素子の外表面から突出する高さは３０μｍ以上であり、前記ビア導体と前記接続端子とが接触することを特徴とするガスセンサの製造方法であって、前記センサ素子を外表面に対して直交する方向に圧着して積層形成する際に、前記センサ素子の外表面から突出するビア導体のつぶれ防止のための逃がし凹部を備えた逃がし板を、前記センサ素子の前記ビア導体が突出する外表面に当接してから圧着する。 The gas sensor manufacturing method of the invention according to claim 6 is a gas sensor comprising a plate-like sensor element having a wiring embedded therein and a connection terminal electrically connected to the outside, wherein the sensor element comprises: The via conductor having a Vickers hardness of 150 Hv or more and protruding from the outer surface of the sensor element is electrically connected to the wiring and has a height of 30 μm protruding from the outer surface of the sensor element. In the gas sensor manufacturing method , wherein the via conductor and the connection terminal are in contact with each other, when the sensor element is pressure-bonded in a direction orthogonal to the outer surface, A relief plate provided with a relief recess for preventing collapse of the via conductor protruding from the outer surface of the sensor element is brought into contact with the outer surface of the sensor element protruding from the via conductor. By crimping from.

請求項１に係る発明のガスセンサでは、ビア導体は、ビッカース硬度が１５０Ｈｖ以上であるため、接続端子との接触によりビア導体が刷れて削れてしまうのを防止できる。さらに、ビア導体の、センサ素子の板面から突出する高さが３０μｍ以上に調整されているため、接続端子がセンサ素子側に押されて撓んだ場合に、その接続端子がビア導体以外のセンサ素子の板面に接触したとしても、十分にビア導体と電気的接触をはかることができる。これにより、接続端子とセンサ素子との電気的な接触導通をビア導体を介してのみに制限できるので、接続端子とセンサ素子との電気的な接触導通が上昇するのを防ぐことができる。 In the gas sensor according to the first aspect of the present invention, since the via conductor has a Vickers hardness of 150 Hv or more, it is possible to prevent the via conductor from being printed and scraped by contact with the connection terminal. Furthermore, since the height of the via conductor protruding from the plate surface of the sensor element is adjusted to 30 μm or more, when the connection terminal is pushed and bent toward the sensor element side, the connection terminal is not a via conductor. Even if it contacts the plate surface of the sensor element, sufficient electrical contact can be made with the via conductor. Thereby, since the electrical contact conduction between the connection terminal and the sensor element can be limited only via the via conductor, it is possible to prevent the electrical contact conduction between the connection terminal and the sensor element from increasing.

ところで、ガスセンサには、外部と電気的に接続する接続端子に対して、センサ素子のコンタクト端子を摺動させることにより電気的接続をはかる構造が知られている。この時、コンタクト端子に接続端子を接続すると、コンタクト端子の表面が削れてしまい、コンタクト端子と接続端子との密着性が低下し、基板に対して電力を供給できないことがある。そこで、本発明のビア導体を用いることで、接続端子とビア導体とが摺動構造を有するガスセンサであっても、ビア導体が削れてしまうのを防止できる。よって、ビア導体と接続端子との電気的接触を確実に得ることができる。また、接続端子とビア導体とが摺動接触する摺動接触構造を得ているので、このとき、コンタクト端子に接続端子が摺動接触しても、本発明のビア導体を用いることで、ビア導体が削れてしまうのを防止できる。よって、ビア導体と接続端子との電気的接触を確実に得ることができる。 By the way, the structure which measures electrical connection is known for a gas sensor by sliding the contact terminal of a sensor element with respect to the connection terminal electrically connected with the exterior. At this time, if the connection terminal is connected to the contact terminal, the surface of the contact terminal is scraped, the adhesion between the contact terminal and the connection terminal is lowered, and power may not be supplied to the substrate. Therefore, by using the via conductor of the present invention, it is possible to prevent the via conductor from being scraped even if the connection terminal and the via conductor have a sliding structure. Therefore, electrical contact between the via conductor and the connection terminal can be reliably obtained. In addition, since the sliding contact structure in which the connection terminal and the via conductor are in sliding contact with each other is obtained, at this time, even if the connection terminal is in sliding contact with the contact terminal, by using the via conductor of the present invention, It is possible to prevent the conductor from being scraped. Therefore, electrical contact between the via conductor and the connection terminal can be reliably obtained.

また、請求項２に係る発明のガスセンサでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、センサ素子の板面が反っていても、複数のビア導体のうちの何れかのビア導体が接続端子の表面に接触することができるため、ビア導体と接触端子の表面との接触導通を確実に得ることができる。 In addition, in the gas sensor of the invention according to claim 2 , in addition to the effect of the invention of claim 1, even if the plate surface of the sensor element is warped, any via conductor of the plurality of via conductors is connected to the connection terminal. Therefore, contact conduction between the via conductor and the surface of the contact terminal can be reliably obtained.

なお、配線の一方の極性に複数設けられているとは、＋極又は−極のうち、どちらかに複数のビア導体が設けられていることを指し、両極共に複数のビア導体が設けられていることが好ましい。 Note that “providing a plurality of wirings in one polarity of wiring” means that a plurality of via conductors are provided on either the positive electrode or the negative electrode, and a plurality of via conductors are provided on both electrodes. Preferably it is.

また、請求項３に係る発明のガスセンサでは、請求項２に記載の発明の効果に加え、ビア導体は、センサ素子の長手方向に直交する仮想の直線上に２つ以上存在しない。即ち、ビア導体は、センサ素子の長手方向に沿って互い違いに配設される。これにより、ビア導体と接触端子の表面との接触を確実に得ることができる。さらに、互い違いに配設されたビア導体に接触する接触端子は、センサ素子の板面上に安定して支持される。また、センサ素子の板面に反りを生じ、センサ素子の板面と接触端子の表面とが互いに平行でなくても、何れかのビア導体が接触端子の表面に接触するため、ビア導体と接触端子の表面との接触導通を確実に得ることができる。 In the gas sensor of the invention according to claim 3 , in addition to the effect of the invention of claim 2 , two or more via conductors do not exist on a virtual straight line orthogonal to the longitudinal direction of the sensor element. That is, the via conductors are alternately arranged along the longitudinal direction of the sensor element. Thereby, contact with the surface of a via conductor and a contact terminal can be obtained reliably. Further, the contact terminals that contact the alternately arranged via conductors are stably supported on the plate surface of the sensor element. In addition, the sensor element plate surface is warped, and even if the sensor element plate surface and the surface of the contact terminal are not parallel to each other, any via conductor is in contact with the surface of the contact terminal. Contact conduction with the surface of the terminal can be reliably obtained.

また、請求項４に係る発明のガスセンサでは、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、複数のビア導体を結ぶ仮想の直線がセンサ素子の長手方向に平行であるので、センサ素子の長手方向に沿って、少なくとも２つのビア導体が配置される。これによって、センサ素子に自身の長手方向に沿った反りを生じた場合でも、前記仮想の直線上にある２つのビア導体のうち少なくとも１つのビア導体を接触端子と接触させることができるので、接触端子との確実な接触導通を得ることができる。 In the gas sensor of the invention according to claim 4 , in addition to the effect of the invention of claim 2 or 3 , since a virtual straight line connecting a plurality of via conductors is parallel to the longitudinal direction of the sensor element, At least two via conductors are disposed along the longitudinal direction. As a result, even when the sensor element warps along the longitudinal direction of the sensor element, at least one of the two via conductors on the virtual straight line can be brought into contact with the contact terminal. Reliable contact conduction with the terminal can be obtained.

また、請求項５に係る発明のガスセンサでは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、ビア導体は、Ｐｔ単体、又はＰｔを主体とし、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｂおよびＣｒのうち少なくとも１種以上を含有する合金からなるので、ビア導体の耐熱性、耐酸化性を向上させることができる。さらに、ビア導体をＰｔを主体とする合金とすると、Ｐｔのような希少資源の使用量を削減することができる。特に、ビア導体を、Ｐｔと卑金属の合金とした場合は、接触端子との電気的な接触導通を安定して得ることができる上、更に安価とすることができる。 In the gas sensor of the invention according to claim 5 , in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 4 , the via conductor is mainly Pt alone or Pt, and Pd, Au, Ag, Rh, Since it is made of an alloy containing at least one of Re, W, Mo, Mn, Zr, Ti, Al, Nb and Cr, the heat resistance and oxidation resistance of the via conductor can be improved. Furthermore, if the via conductor is an alloy mainly composed of Pt, the amount of rare resources such as Pt can be reduced. In particular, when the via conductor is made of an alloy of Pt and a base metal, electrical contact conduction with the contact terminal can be stably obtained, and the cost can be further reduced.

また、請求項６に係る発明のガスセンサの製造方法では、積層されたセンサ素子を両面から圧着する場合、逃がし板の板面を、センサ素子のビア導体が突出する板面に当接させてからセンサ素子を圧着する。このとき、逃がし板の逃がし凹部を、センサ素子の板面から突出するビア導体に対向させてからセンサ素子を圧着する。そして、この逃がし凹部には、ビア導体の突出する長さ分を覆うだけの窪みが形成されているので、逃がし板の板面によってビア導体を押し潰すことなく、センサ素子を確実に圧着することができる。 In the gas sensor manufacturing method according to the sixth aspect of the present invention, when the laminated sensor elements are pressure-bonded from both sides, the plate surface of the relief plate is brought into contact with the plate surface from which the via conductor of the sensor element protrudes. Crimp the sensor element. At this time, the sensor element is pressure-bonded after the relief recess of the escape plate is opposed to the via conductor protruding from the plate surface of the sensor element. In addition, since the recess is formed in the escape recess so as to cover the protruding length of the via conductor, the sensor element can be securely crimped without crushing the via conductor by the plate surface of the escape plate. Can do.

以下、本発明のガスセンサの一実施の形態であるガスセンサ１について、図面を参照して説明する。図１は、ガスセンサ１の要部破断断面図であり、図２は、センサ素子１０の分解斜視図であり、図３は、センサ素子１０の全体斜視図であり、図４は、センサ素子１０の後端側から見た図であり、図５は、ヒータ素子１４側から見たセンサ素子１０の平面図であり、図６は、センサ素子１０の圧着方法を示した説明図（センサ素子１０：未圧着状態）であり、図７は、センサ素子１０の圧着方法を示した説明図（センサ素子１０：圧着状態）であり、図８は、図７に示す逃がし凹部３１５の内側に位置するビア導体１５の近傍を示す部分拡大断面図である。なお、図１において、下側をガスセンサ１の先端側とし、上側をガスセンサ１の後端側とする。さらに、図２において、左側をセンサ素子１０の先端側とし、右側をセンサ素子１０の後端側とする。 Hereinafter, a gas sensor 1 according to an embodiment of the gas sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cutaway sectional view of a main part of the gas sensor 1, FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor element 10, FIG. 3 is an overall perspective view of the sensor element 10, and FIG. FIG. 5 is a plan view of the sensor element 10 viewed from the heater element 14 side, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method for crimping the sensor element 10 (sensor element 10). 7 is an explanatory diagram (sensor element 10: crimped state) showing a method of crimping the sensor element 10, and FIG. 8 is located inside the relief recess 315 shown in FIG. 3 is a partial enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a via conductor 15. FIG. In FIG. 1, the lower side is the front end side of the gas sensor 1, and the upper side is the rear end side of the gas sensor 1. Further, in FIG. 2, the left side is the front end side of the sensor element 10, and the right side is the rear end side of the sensor element 10.

はじめに、ガスセンサ１の概略構成について説明する。本実施形態のガスセンサ１は、自動車の排気管に装着されて使用に供され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサである。図１に示すように、ガスセンサ１は、排気管（図示外）に固定するためのネジ部２４が形成された略筒状の主体金具２と、当該主体金具２の内側に内挿され、排気ガス中の特定ガス（例えば、酸素など）の濃度を検知するセンサ素子１０と、当該センサ素子１０を主体金具２の内側に保持するために、主体金具２の筒内下方から順に積層されるセラミックホルダ２１、滑石リング２２，２３及びスリーブ３０と、当該スリーブ３０の後端側に設けられ、４本のリード線６８（図１では２本のみ図示）に各々固定された４本の電極金具６０（図１では２本のみ図示）を内挿するアルミナ製のセパレータ５０と、当該セパレータ５０を取り囲んで保護する略円筒状のステンレス部材からなる保護カバー８０と、当該保護カバー８０の後端部に嵌入され、保護カバー８０の後端部の加締めによって固定されたフッ素ゴム製の栓部材７７とを主体に構成されている。 First, a schematic configuration of the gas sensor 1 will be described. The gas sensor 1 of the present embodiment is an oxygen sensor that is mounted on an exhaust pipe of an automobile and is used for use, and detects an oxygen concentration in exhaust gas flowing through the exhaust pipe. As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 includes a substantially cylindrical metal shell 2 having a screw portion 24 for fixing to an exhaust pipe (not shown), and is inserted inside the metal shell 2 to exhaust gas. A sensor element 10 for detecting the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the gas, and a ceramic laminated in order from the lower part in the cylinder of the metal shell 2 in order to hold the sensor element 10 inside the metal shell 2 The holder 21, the talc rings 22, 23 and the sleeve 30, and four electrode fittings 60 provided on the rear end side of the sleeve 30 and fixed to four lead wires 68 (only two are shown in FIG. 1). (Only two are shown in FIG. 1), an alumina separator 50 inserted therein, a protective cover 80 made of a substantially cylindrical stainless steel member surrounding and protecting the separator 50, and a rear end portion of the protective cover 80 Insertion It is, and is mainly composed of a fluorine rubber plug member 77 which is fixed by crimping the rear end portion of the protective cover 80.

また、ガスセンサ１の先端側には、センサ素子１０の先端部に設けられ、酸素濃度を実際に検知する検知部１１が、主体金具２の先端部から露出した状態で突出されている。さらに、主体金具２の先端部には、センサ素子１０の検知部１１を覆って保護するための有底円筒状の内側プロテクタ３と、該内側プロテクタ３をさらに覆う外側プロテクタ４とが設けられ、それぞれレーザ溶接により固定されている。さらに、内側プロテクタ３と外側プロテクタ４とには、それぞれ複数の連通孔５，６が設けられている。そして、それら連通孔５，６を介すことによって、センサ素子１０の検知部１１が、ガスセンサ１周囲の雰囲気中に曝されるようになっている。 Further, on the distal end side of the gas sensor 1, a detection unit 11 that is provided at the distal end portion of the sensor element 10 and actually detects the oxygen concentration protrudes from the distal end portion of the metal shell 2. Furthermore, a bottomed cylindrical inner protector 3 for covering and protecting the detection part 11 of the sensor element 10 and an outer protector 4 for further covering the inner protector 3 are provided at the tip of the metal shell 2. Each is fixed by laser welding. Further, the inner protector 3 and the outer protector 4 are provided with a plurality of communication holes 5 and 6, respectively. And the detection part 11 of the sensor element 10 is exposed to the atmosphere around the gas sensor 1 through these communication holes 5 and 6.

次に、電極金具６０について説明する。この電極金具６０は、リード線６８とセンサ素子１０と電気的な接続をはかるための接続金具である。図１に示すように、この電極金具６０は、４本のリード線６８（図１では２本のみ図示）の一端部に各々接続されている。さらに、電極金具６０の先端部には、略Ｕ字型のバネ状に形成された接触部６１が設けられている。そして、この接触部６１が、センサ素子１０の板面から突出して設けられた後述する複数のビア導体１５（本実施形態では３個）に接触している。これにより、リード線６８は、電極金具６０を介して、センサ素子１０と電気的な接触導通をはかることができる。さらに、各電極金具６０は、接触部６１をセンサ素子１０の複数のビア導体１５に接触させた状態で、セパレータ５０の内側に保持されている。即ち、センサ素子１０の後端側は、セパレータ５０内に保持された４本の電極金具６０の各接触部６１の押圧力によって、その両面から挟持された状態となっている。なお、センサ素子１０の板面が「外表面」に相当し、電極金具６０が「接続端子」に相当する。 Next, the electrode fitting 60 will be described. The electrode fitting 60 is a connection fitting for making an electrical connection between the lead wire 68 and the sensor element 10. As shown in FIG. 1, the electrode fitting 60 is connected to one end of four lead wires 68 (only two are shown in FIG. 1). Furthermore, a contact portion 61 formed in a substantially U-shaped spring shape is provided at the tip of the electrode fitting 60. The contact portion 61 is in contact with a plurality of via conductors 15 (three in this embodiment), which will be described later, provided to protrude from the plate surface of the sensor element 10. As a result, the lead wire 68 can be in electrical contact with the sensor element 10 via the electrode fitting 60. Furthermore, each electrode fitting 60 is held inside the separator 50 in a state where the contact portion 61 is in contact with the plurality of via conductors 15 of the sensor element 10. That is, the rear end side of the sensor element 10 is sandwiched from both surfaces by the pressing force of the contact portions 61 of the four electrode fittings 60 held in the separator 50. The plate surface of the sensor element 10 corresponds to the “outer surface”, and the electrode fitting 60 corresponds to the “connection terminal”.

次に、センサ素子１０について説明する。図１に示すように、板状のセンサ素子１０は、主体金具２に内挿されて保持されている。そして、図１及び図２に示すように、このセンサ素子１０は、酸素濃度を検出するための検出素子１２と、該検出素子１２に積層され、検出素子１２の温度を上昇させて活性化させるためのヒータ素子１４とで構成されている。 Next, the sensor element 10 will be described. As shown in FIG. 1, the plate-like sensor element 10 is inserted and held in the metal shell 2. As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor element 10 is laminated on the detection element 12 for detecting the oxygen concentration, and is activated by increasing the temperature of the detection element 12. And a heater element 14 for the purpose.

まず、検出素子１２について説明する。図２に示すように、検出素子１２は、ジルコニア（ＺｒＯ２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ２Ｏ３）、カルシア（ＣａＯ）又はスカンジウム化合物（スカンジア：Ｓｃ２Ｏ３）を添加して形成された部分安定化ジルコニアの検出層１１１を備えている。そして、その検出層１１１のヒータ素子１４に対向する板面には、基準電極１３２が直接接触して配置されている。さらに、この基準電極１３２には、検出層１１１の長手方向に沿って導体リード部１３４が延設されている。一方、検出層１１１のヒータ素子１４側の板面とは反対側の板面には、検知電極１３１が直接接触して配置されている。さらに、この検知電極１３１には、検出層１１１の長手方向に沿って導体リード部１３３が延設されている。 First, the detection element 12 will be described. As shown in FIG. 2, the detection element 12 is a partially stabilized zirconia formed by adding yttria (Y2O3), calcia (CaO) or a scandium compound (scandia: Sc2O3) as a stabilizer to zirconia (ZrO2). A detection layer 111 is provided. A reference electrode 132 is disposed in direct contact with the plate surface of the detection layer 111 facing the heater element 14. Further, a conductor lead part 134 extends from the reference electrode 132 along the longitudinal direction of the detection layer 111. On the other hand, the detection electrode 131 is disposed in direct contact with the plate surface of the detection layer 111 opposite to the plate surface on the heater element 14 side. Furthermore, a conductor lead portion 133 extends from the detection electrode 131 along the longitudinal direction of the detection layer 111.

そして、検出層１１１の先端側の表面には、検知電極１３１を挟み込むようにして、検知電極１３１を被毒から防御するための多孔質状の電極保護層１５５が設けられている。さらに、検出層１１１の先端側を除く表面には、導体リード部１３３を挟み込むようにして、検出層１１１の表面を保護する絶縁層５１が設けられている。なお、この絶縁層５１は、絶縁性の良い材質であるアルミナを主体として形成されている。 A porous electrode protective layer 155 for protecting the detection electrode 131 from poisoning is provided on the front surface of the detection layer 111 so as to sandwich the detection electrode 131. Furthermore, an insulating layer 51 that protects the surface of the detection layer 111 is provided on the surface of the detection layer 111 excluding the tip side so as to sandwich the conductor lead portion 133. The insulating layer 51 is mainly made of alumina, which is a material with good insulating properties.

また、検出層１１１の後端側であって、導体リード部１３４に対向する部分には、検出層１１１の層面に直交する方向に貫通する３個１組のビアホール１１５，１１５，１１５が設けられている。そして、絶縁層５１の後端側であって、これら３個のビアホール１１５，１１５，１１５に対向する部分には、同じく層面に直交する方向に貫通する３個１組のビアホール１１６，１１６，１１６が設けられている。よって、これら各ビアホール１１５，１１６は互いに連通している。さらに、絶縁層５１の後端側であって、導体リード部１３３に対向する部分には、絶縁層５１の層面に直交する方向に貫通する３個１組のビアホール１１７，１１７，１１７が設けられている。そして、これら３個１組のビアホール１１５，１１５，１１５（ビアホール１１６，１１７も同様）を構成する３つの各穴の位置は、センサ素子１０の長手方向に平行な仮想直線上に沿って互い違いに配置されている。これにより、これらビアホール１１５，１１５，１１５（ビアホール１１６，１１７）に充填して設けられる３個のビア導体１５，１５，１５に対して、１個の電極金具６０の接触部６１を安定して支持させることができる。なお、ビア導体１５，１５，１５の配置位置については、後にさらに詳しく説明する。 Further, a set of three via holes 115, 115, 115 penetrating in a direction orthogonal to the layer surface of the detection layer 111 is provided on the rear end side of the detection layer 111 and facing the conductor lead portion 134. ing. A set of three via holes 116, 116, 116 penetrating in the direction perpendicular to the layer surface is formed in the rear end side of the insulating layer 51 and facing the three via holes 115, 115, 115. Is provided. Therefore, these via holes 115 and 116 communicate with each other. Furthermore, a set of three via holes 117, 117, 117 penetrating in the direction orthogonal to the layer surface of the insulating layer 51 is provided on the rear end side of the insulating layer 51 and facing the conductor lead portion 133. ing. The positions of the three holes constituting these three sets of via holes 115, 115, 115 (similarly for the via holes 116, 117) are staggered along a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10. Has been placed. Accordingly, the contact portion 61 of one electrode fitting 60 is stably provided to the three via conductors 15, 15, 15 provided by filling the via holes 115, 115, 115 (via holes 116, 117). Can be supported. The arrangement positions of the via conductors 15, 15, and 15 will be described in more detail later.

そして、上記構成された検出素子１２の各ビアホール１１６，１１７に対して、ビア導体１５が充填して設けられている。ここで、上記したように、ビアホール１１５とビアホール１１６は互いに連通しているので、ビアホール１１６からビア導体１５を充填することによって、ビアホール１１５，１１６とに連続してビア導体１５を設けることができる。こうして、ビアホール１１５，１１６に充填して設けられたビア導体１５が、導体リード部１３４に接触することにより、導体リード部１３４と電極金具６０の接触部６１（図１参照）との電気的な接触導通が可能となる。一方、各ビアホール１１７に充填して設けられたビア導体１５も、導体リード部１３３に接触することにより、導体リード部１３３と電極金具６０の接触部６１との電気的な接触導通が可能となる。 The via conductors 15 are filled in the via holes 116 and 117 of the detection element 12 configured as described above. Here, since the via hole 115 and the via hole 116 communicate with each other as described above, the via conductor 15 can be provided continuously to the via holes 115 and 116 by filling the via conductor 15 from the via hole 116. . In this way, the via conductor 15 provided by filling the via holes 115 and 116 comes into contact with the conductor lead portion 134, thereby electrically connecting the conductor lead portion 134 and the contact portion 61 (see FIG. 1) of the electrode fitting 60. Contact conduction is possible. On the other hand, the via conductor 15 provided to fill each via hole 117 also comes into contact with the conductor lead portion 133, thereby enabling electrical contact conduction between the conductor lead portion 133 and the contact portion 61 of the electrode fitting 60. .

次に、ヒータ素子１４について説明する。図２に示すように、このヒータ素子１４は、Ｗ、Ｍｏ、及びＭｎ等から形成される発熱抵抗体１２１を備えている。この発熱抵抗体１２１は、絶縁性の良好な材料、例えば、アルミナを主体として形成される第１基層１２２と第２基層１２３との間に挟持されている。さらに、この発熱抵抗体１２１は、例えば、蛇行状又はジグザグ状等に形成され、実際に発熱する発熱部２１２と、当該発熱部２１２の端部からヒータ素子１４の長手方向に沿って延設された一対のリード部２１３，２１３とから構成されている。そして、この発熱部２１２が蛇行状又はジグザグ状等に形成されることによって、発熱部２１２の発熱面積をできるだけ多くすることができる。これにより、検知電極１３１と基準電極１３２が検出層１１１を介して対向配置してなる部分（所謂、図１に示す検知部１１）を集中的に加熱することができる。そして、この一対のリード部２１３，２１３の各後端部には、一対の端部２１１，２１１が各々設けられている。 Next, the heater element 14 will be described. As shown in FIG. 2, the heater element 14 includes a heating resistor 121 formed of W, Mo, Mn, or the like. The heating resistor 121 is sandwiched between a first base layer 122 and a second base layer 123 that are formed mainly of an insulating material, for example, alumina. Further, the heat generating resistor 121 is formed in, for example, a meandering shape or a zigzag shape, and extends along the longitudinal direction of the heater element 14 from the heat generating portion 212 that actually generates heat and the end of the heat generating portion 212. And a pair of lead portions 213 and 213. Then, by forming the heat generating portion 212 in a meandering shape or a zigzag shape, the heat generating area of the heat generating portion 212 can be increased as much as possible. Thereby, the part (what is called the detection part 11 shown in FIG. 1) by which the detection electrode 131 and the reference electrode 132 are opposingly arranged through the detection layer 111 can be heated intensively. A pair of end portions 211 and 211 are provided at the rear end portions of the pair of lead portions 213 and 213, respectively.

また、第２基層１２３の後端側であって、一対のリード部２１３，２１３に設けられた一対の端部２１１，２１１に各々対向する各部分には、第２基層１２３の板面に直交する方向に貫通する３個１組のビアホール２３１，２３１，２３１と、ビアホール２３２，２３２，２３２が各々設けられている。 In addition, each portion on the rear end side of the second base layer 123 that faces the pair of end portions 211 and 211 provided on the pair of lead portions 213 and 213 is orthogonal to the plate surface of the second base layer 123. A set of three via holes 231, 231, 231 and via holes 232, 232, 232 penetrating in the direction to be formed are respectively provided.

そして、上記構成されたヒータ素子１４の各ビアホール２３１，２３２に対して、ビア導体１５が充填して設けられている。こうして、各ビアホール２３１，２３２に各々充填して設けられたビア導体１５は、３個１組で各端部２１１に接触することにより、一対の端部２１１と電極金具６０の接触部６１との電気的な接触導通が可能となる。なお、図２に示す、導体リード部１３３、導体リード部１３４、リード部２１３，端部２１１が、「配線」に相当する。 The via conductors 15 are filled in the via holes 231 and 232 of the heater element 14 configured as described above. In this way, the via conductors 15 provided by filling the via holes 231 and 232 are in contact with each end 211 in a set of three, so that the contact between the pair of ends 211 and the contact 61 of the electrode fitting 60 is established. Electrical contact conduction is possible. The conductor lead portion 133, the conductor lead portion 134, the lead portion 213, and the end portion 211 shown in FIG. 2 correspond to “wiring”.

次に、本発明の特徴であるビア導体１５について説明する。図３及び図４に示すように、ビア導体１５は平面視略円形状であって、かつセンサ素子１０の板面から突出する突起状に形成されている。そして、ビア導体１５の径は、０．２５（ｍｍ）程度に調整されている。また、このビア導体１５は、ビア導体１５形成用の導電性ペーストを焼成することによって作製される。 Next, the via conductor 15 which is a feature of the present invention will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the via conductor 15 has a substantially circular shape in plan view, and is formed in a protruding shape protruding from the plate surface of the sensor element 10. The diameter of the via conductor 15 is adjusted to about 0.25 (mm). The via conductor 15 is produced by firing a conductive paste for forming the via conductor 15.

この導電性ペーストに用いられるバインダとしては、有機系のバインダを挙げることができる。なお、この有機系のバインダとしては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルエーテル等を挙げることができる。また、可塑剤としは、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、脂肪酸エステル、流動パラフィンを挙げることができる。この中では、特にポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール及びポリビニルブチラール等が好ましい。 An example of the binder used in the conductive paste is an organic binder. Examples of the organic binder include methyl cellulose, ethyl cellulose, acetyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, and polyvinyl ether. Examples of the plasticizer include diethyl phthalate, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, fatty acid ester, and liquid paraffin. Of these, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral and the like are particularly preferable.

そして、ビア導体１５形成用の導電ペーストに使用されるバインダ中には、Ｐｔ単体のみ、若しくはＰｔと、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、ＲｈおよびＲｅのうち少なくとも１種以上とが含有されている。そして、このビア導体１５形成用の導電ペーストが、各ビアホール１１６（１１５），１１７，２３１，２３２に充填され、脱バインダ工程が行われる。この脱バインダ工程は、２００〜１０００℃、好ましくは２５０〜８００℃の範囲内の最高加熱温度に到達するように加熱する工程である。こうして、この導電性ペーストからバインダが除去され、後述するセンサ素子１０用成型物ともに、本焼結されることによって、ビア導体１５が形成される。そして、このビア導体１５は、Ｐｔ単体のみ、若しくはＰｔに、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、ＲｈおよびＲｅのうち少なくとも１種以上を含有する合金として形成される。 The binder used for the conductive paste for forming the via conductor 15 contains only Pt alone or Pt and at least one of Pd, Au, Ag, Rh and Re. Then, the conductive paste for forming the via conductor 15 is filled in each via hole 116 (115), 117, 231, 232, and a binder removal process is performed. This binder removal step is a step of heating so as to reach a maximum heating temperature within a range of 200 to 1000 ° C., preferably 250 to 800 ° C. In this way, the binder is removed from the conductive paste, and a via conductor 15 is formed by performing main sintering together with a molded product for the sensor element 10 to be described later. The via conductor 15 is formed of only Pt alone or an alloy containing at least one of Pd, Au, Ag, Rh, and Re in Pt.

このビア導体１５は、Ｐｔを主体として形成されるため、ビア導体１５の耐熱性及び耐酸化性を向上できる。また、Ｐｔに対して、電気的導通性の良いＰｄ、Ａｕ、Ａｇ、ＲｈおよびＲｅのうち少なくとも１種以上を含有させているので、ビア導体１５の電気的導通性を向上させることができる。また、ビア導体１５は、主体となるＰｔの他にも、セラミック成分を含有するのが好ましい。このセラミック成分は、検出層１１１の主体となる成分（一方、ヒータ素子１４側に設けられるビア導体１５では、第２基層１２３の主体となる成分）と同様の成分であることが、固着という観点から好ましい。 Since the via conductor 15 is formed mainly of Pt, the heat resistance and oxidation resistance of the via conductor 15 can be improved. Moreover, since at least one of Pd, Au, Ag, Rh and Re having good electrical conductivity is contained with respect to Pt, the electrical conductivity of the via conductor 15 can be improved. The via conductor 15 preferably contains a ceramic component in addition to Pt as a main component. This ceramic component is the same component as the main component of the detection layer 111 (on the other hand, in the via conductor 15 provided on the heater element 14 side, the main component of the second base layer 123). To preferred.

なお、ビア導体１５を上記材質とは異なる材質に変更することができる。例えば、Ｐｔを主体とし、そのＰｔに「卑金属」の一例であるＷ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｂおよびＣｒのうち少なくとも１種以上を含有させた合金とする方法もある。このような合金からなるビア導体１５は、Ｐｔの耐熱性及び耐酸化性と、卑金属の有する良好な電気的導通性とをともに兼ね備えることができる。さらに、Ｐｔは希少資源で価格も高いので、Ｐｔと卑金属との合金にすることで、Ｐｔの使用量を削減することができる。よって、ビア導体１５の形成にかかるコストを削減することができる。 The via conductor 15 can be changed to a material different from the above material. For example, there is a method in which Pt is mainly used and an alloy containing at least one of W, Mo, Mn, Zr, Ti, Al, Nb, and Cr, which are examples of “base metal”, is used. The via conductor 15 made of such an alloy can have both the heat resistance and oxidation resistance of Pt and the good electrical conductivity of the base metal. Furthermore, since Pt is a scarce resource and expensive, the amount of Pt used can be reduced by using an alloy of Pt and a base metal. Therefore, the cost for forming the via conductor 15 can be reduced.

また、図３に示すように、このビア導体１５の形状は、各ビアホール１１６，１１７，２３１，２３２（図２参照）から各々突出する突起形状となっている。これにより、電極金具６０の接触部６１を、センサ素子１０の板面に接触したとしても、複数のビア導体１５と十分に電気的接触をはかることができる。 Further, as shown in FIG. 3, the via conductor 15 has a protruding shape protruding from each via hole 116, 117, 231, 232 (see FIG. 2). Thereby, even if the contact portion 61 of the electrode fitting 60 is brought into contact with the plate surface of the sensor element 10, sufficient electrical contact with the plurality of via conductors 15 can be achieved.

次に、ビア導体１５の硬度について説明する。上記説明したように、３個１組からなるビア導体１５，１５，１５は、センサ素子１０の板面から各々突出している。そして、これらビア導体１５，１５，１５に、図１に示す１個の電極金具６０の接触部６１が直接接触する。本実施形態のガスセンサ１では、このビア導体１５のビッカース硬度を少なくとも１５０（Ｈｖ）以上に制限した。これによって、電極金具６０の接触部６１の接触によるビア導体１５の損傷を防止することができる。なお、このビア導体１５のビッカース硬度の数値制限による効果の確認試験については、後に詳述する。 Next, the hardness of the via conductor 15 will be described. As described above, the via conductors 15, 15, 15 each consisting of a set of three protrude from the plate surface of the sensor element 10. The contact portions 61 of one electrode fitting 60 shown in FIG. 1 are in direct contact with these via conductors 15, 15, 15. In the gas sensor 1 of the present embodiment, the Vickers hardness of the via conductor 15 is limited to at least 150 (Hv) or more. Thereby, the via conductor 15 can be prevented from being damaged by the contact of the contact portion 61 of the electrode fitting 60. In addition, the confirmation test of the effect by the numerical limitation of the Vickers hardness of the via conductor 15 will be described in detail later.

次に、ビア導体１５のセンサ素子１０の板面から突出する高さについて説明する。図３及び図４に示すように、各ビア導体１５は、センサ素子１０の後端側の両面（絶縁層５１の板面と、第２基層１２３の板面）から各々突出している。本実施形態では、ビア導体１５の、センサ素子１０の板面（図２に示す絶縁層５１の表面と、第２基層１２３の表面）から突出する高さの下限値を３０μｍ以上とした。これにより、図１に示す電極金具６０の接触部６１が、センサ素子１０側に押されて撓んだ場合に、その接触部６１がビア導体１５以外の検出素子１２（又はヒータ素子１４）の表面に接触しても、十分にビア導体１５と電気的接触をはかることができる。また、このビア導体１５のセンサ素子１０の板面から突出する高さの上限値は８０μｍ以下とした。この上限値の限定は、ガスセンサ１の製造における部品同士の組合せによっても制限されるが、上限値を８０μｍ以下と限定することによって、電極金具６０の接触部６１により押されて、ビア導体１５に大きな負荷がかかっても、ビア導体１５が折れてしまうのを防止することができる。なお、このビア導体１５の高さの数値制限による効果の確認試験についても、後に詳述する。 Next, the height of the via conductor 15 protruding from the plate surface of the sensor element 10 will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, each via conductor 15 protrudes from both surfaces (the plate surface of the insulating layer 51 and the plate surface of the second base layer 123) on the rear end side of the sensor element 10. In the present embodiment, the lower limit value of the height of the via conductor 15 protruding from the plate surface of the sensor element 10 (the surface of the insulating layer 51 and the surface of the second base layer 123 shown in FIG. 2) is set to 30 μm or more. Thereby, when the contact part 61 of the electrode fitting 60 shown in FIG. 1 is pushed and bent toward the sensor element 10, the contact part 61 is the detection element 12 (or the heater element 14) other than the via conductor 15. Even if it contacts the surface, the via conductor 15 can be sufficiently in electrical contact. Further, the upper limit value of the height of the via conductor 15 protruding from the plate surface of the sensor element 10 was set to 80 μm or less. The upper limit is limited by the combination of components in the manufacture of the gas sensor 1, but by limiting the upper limit to 80 μm or less, the upper limit value is pushed by the contact portion 61 of the electrode fitting 60, and the via conductor 15. Even when a large load is applied, the via conductor 15 can be prevented from being broken. Note that a test for confirming the effect of limiting the numerical value of the height of the via conductor 15 will also be described in detail later.

次に、ビア導体１５の数と配置方法について説明する。なお、ここでは、図５に示すように、ヒータ素子１４側（第２基層１２３側）に設けられた３個１組のビアホール２３２，２３２，２３２に各々設けられた３個１組のビア導体１５，１５，１５の数と配置方法を一例として説明する。端部２１１（図２参照）のうち一方の極性と電気的に接続するビア導体１５は３個に設定されている。そして、図５に示すように、ビアホール２３２，２３２，２３２に充填して設けられた３個１組のビア導体を、センサ素子１０の後端側から先端側に向かって順にビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃとした場合に、ビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、センサ素子１０の長手方向に直交する仮想直線Ａ１，Ａ２，Ａ３上に２つ以上並ばないように配置されている。さらに、センサ素子１０の長手方向に平行な仮想直線Ｂ１上には、２つのビア導体１５ａ，１５ｃが並ぶように配置されている。これにより、ビア導体１５ｂは、センサ素子１０の幅方向中央側に寄って配置されることになる。 Next, the number and arrangement method of the via conductors 15 will be described. Here, as shown in FIG. 5, a set of three via conductors respectively provided in a set of three via holes 232, 232, and 232 provided on the heater element 14 side (second base layer 123 side). The number of 15, 15, 15 and the arrangement method will be described as an example. The number of via conductors 15 electrically connected to one of the end portions 211 (see FIG. 2) is set to three. Then, as shown in FIG. 5, a set of three via conductors filled in the via holes 232, 232, and 232 are arranged in via conductors 15 a and 15 b in order from the rear end side to the front end side of the sensor element 10. , 15c, the via conductors 15a, 15b, 15c are arranged so as not to line up two or more on the virtual straight lines A1, A2, A3 orthogonal to the longitudinal direction of the sensor element 10. Further, two via conductors 15 a and 15 c are arranged on the virtual straight line B <b> 1 parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10. As a result, the via conductor 15 b is disposed closer to the center in the width direction of the sensor element 10.

上記配置方法により、ビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、センサ素子１０の長手方向に対して平行な１辺を有する略三角形の頂点上に配置され、即ち、センサ素子１０の長手方向に平行な仮想直線上に沿って互い違いに配置されることになる。したがって、これら互い違いに配置されたビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ上に、電極金具６０の接触部６１（図１参照）が接触するので、電極金具６０の接触部６１（図１参照）を、センサ素子１０上に安定した状態で支持することができる。 By the above arrangement method, the via conductors 15 a, 15 b, and 15 c are arranged on the apex of a substantially triangle having one side parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10, that is, a virtual parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10. It will be alternately arranged along a straight line. Therefore, since the contact portions 61 (see FIG. 1) of the electrode fitting 60 are in contact with the alternately disposed via conductors 15a, 15b, and 15c, the contact portions 61 (see FIG. 1) of the electrode fitting 60 are connected to the sensor. It can be supported on the element 10 in a stable state.

また、センサ素子１０に反りを生じた場合でも、ビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、センサ素子１０の長手方向に平行な仮想直線上に沿って互い違いに配置されているので、ビア導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃの何れかに、１個の電極金具６０の接触部６１を接触させることができる。このように、センサ素子１０に設けられた３個１組のビア導体１５，１５，１５は、上記配置に基づいてそれぞれ設けられているので、センサ素子１０と、電極金具６０の接触部６１との電気的な接触導通を確実に得ることができる。そして、これらビア導体１５，１５，１５が上記配置となるように、図２に示す各ビアホール１１５，１１６，１１７，２３１，２３２が各素子にそれぞれ設けられている。 Even when the sensor element 10 is warped, the via conductors 15a, 15b, and 15c are alternately arranged along a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10, and thus the via conductors 15a and 15b. , 15c can be brought into contact with the contact portion 61 of one electrode fitting 60. As described above, the set of three via conductors 15, 15, 15 provided in the sensor element 10 are provided based on the above arrangement, so that the sensor element 10, the contact portion 61 of the electrode fitting 60, It is possible to reliably obtain electrical contact conduction. Then, the via holes 115, 116, 117, 231, and 232 shown in FIG. 2 are provided in each element so that the via conductors 15, 15, and 15 are arranged as described above.

次に、上記構成からなるガスセンサ１の製造方法について、図２を参照して説明する。なお、本説明においては、焼成前の各素子、各層のことを「〜成形体」と呼ぶこととし、それら各成形体の符号は、焼成後の各素子、各層に付した符号と同符号を用いて説明することとする。まず、検出素子１２となる検出素子用成形体１２を形成する。そのために、ジルコニアとアルミナとバインダとを共に混練したスラリーを用いてシート化し、所定個の検出素子１２を切り出すことができる大きさの検出層用成形体１１１を形成する。なお、バインダとしては、ブチラール樹脂を挙げることができる。 Next, a method for manufacturing the gas sensor 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. In this description, each element and each layer before firing are referred to as “˜molded body”, and the symbols of the respective molded bodies are the same as the symbols attached to each element and each layer after firing. It will be explained using. First, the detection element molded body 12 to be the detection element 12 is formed. For this purpose, a detection layer molded body 111 having a size capable of cutting out a predetermined number of detection elements 12 is formed by using a slurry obtained by kneading zirconia, alumina, and a binder together. An example of the binder is a butyral resin.

そして、作製された検出層用成形体１１１の所定位置をパンチングで打ち抜き、ビアホール１１５を形成する。次いで、検出素子用成形体１１１の両面に、Ｐｔを主体とする導電ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させ、検知電極１３１、基準電極１３２、導体リード部１３３、導体リード部１３４となる未焼成電極を形成する。 Then, a predetermined position of the manufactured detection layer molded body 111 is punched out to form a via hole 115. Next, a conductive paste mainly composed of Pt is printed on both surfaces of the detection element molded body 111 in a predetermined pattern and dried to form the detection electrode 131, the reference electrode 132, the conductor lead portion 133, and the conductor lead portion 134. A fired electrode is formed.

次いで、所定のアルミナ粉末と気孔化剤としてのカーボン粉末、ブチラール樹脂及びジブチルフタレート、分散剤を混合したスラリーを用いてシート化した電極保護層１５５となる電極保護層用成形体１５５と、絶縁層５１となる絶縁層用成形体５１とを作製する。そして、この絶縁層用成形体５１の所定位置をパンチングで打ち抜き、ビアホール１１６，１１７を形成する。次いで、ビアホール１１６（１１５），１１７に対して、ビア導体１５用の導電ペーストを充填印刷する。そして、これら電極保護層用成形体１５５と、絶縁層用成形体５１とを、検出素子用成形体１２の外部に露出した検知電極１３１となる未焼成電極上に積層する。こうして、検出素子１２を所定個切り出すことができる大きさの検出素子用成形体１２が得られる。なお、未焼成電極の形成は、前記成形体の表面に、例えばスクリーン印刷等により行うことができる。 Next, a molded body 155 for an electrode protection layer that becomes an electrode protection layer 155 formed into a sheet using a slurry obtained by mixing a predetermined alumina powder, carbon powder as a pore forming agent, butyral resin and dibutyl phthalate, and a dispersant, and an insulating layer An insulating layer molded body 51 to be 51 is produced. And the predetermined position of this molded object 51 for insulating layers is punched out, and the via holes 116 and 117 are formed. Next, a conductive paste for the via conductor 15 is filled and printed in the via holes 116 (115) and 117. Then, the electrode protective layer molded body 155 and the insulating layer molded body 51 are laminated on an unfired electrode to be the detection electrode 131 exposed to the outside of the detection element molded body 12. Thus, a detection element molded body 12 having a size capable of cutting out a predetermined number of detection elements 12 is obtained. The unfired electrode can be formed on the surface of the molded body by, for example, screen printing.

次いで、アルミナとバインダを用いて、ヒータ素子１４を形成する。まず、アルミナとバインダとを共に混練したスラリーを用いてシート化し、所定個の第２基層１２３を切り出すことができる大きさの第２基層用成形体１２３を作製する。 Next, the heater element 14 is formed using alumina and a binder. First, it forms into a sheet using the slurry which knead | mixed the alumina and the binder together, and the 2nd base layer molded object 123 of the magnitude | size which can cut out the predetermined 2nd base layer 123 is produced.

そして、第２基層用成形体１２３の所定位置をパンチングで打ち抜き、ビアホール２３１，２３２を形成する。次いで、ビアホール２３１，２３２に対して、ビア導体１５用の導電ペーストを充填印刷する。そして、第２基層用成形体１２３に、検出層用成形体１１１と同様の導電ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させ、発熱抵抗体１２１を形成し、第２基層用成形体１２３を作製する。次いで、所定個の第１基層１２２を切り出すことができる大きさの第１基層用成形体１２２を、第２基層用成形体１２３の発熱抵抗体１２１となる未焼成電極が形成された面に積層する。その後、検出素子用成形体１２と、ヒータ素子用成形体１４とを互いに上下に積層して、後述するハーフエッチング板３００，３０１（図６参照）を用いて圧着を行う。 Then, predetermined positions of the second base layer molded body 123 are punched out to form via holes 231 and 232. Next, the via holes 231 and 232 are filled and printed with a conductive paste for the via conductor 15. Then, a conductive paste similar to that for the detection layer molding 111 is printed in a predetermined pattern on the second base layer molding 123 and dried to form the heating resistor 121, thereby producing the second base layer molding 123. To do. Next, the first base layer molded body 122 having a size capable of cutting out a predetermined number of first base layers 122 is laminated on the surface of the second base layer molded body 123 on which the unfired electrode to be the heating resistor 121 is formed. To do. Thereafter, the detection element molded body 12 and the heater element molded body 14 are stacked one above the other, and crimping is performed using half-etching plates 300 and 301 (see FIG. 6) described later.

次に、センサ素子用成形体１０の圧着方法について説明する。まず、図６に示すように、上記構成によって積層された検出素子用成形体１２と、ヒータ素子用成形体１４とを互いに上下に積層する。そして、図６又は図７に示すように、検出素子用成形体１２側及びヒータ素子用成形体１４側から、一対のハーフエッチング板３００，３０１をサンドイッチ状に挟み込む。 Next, a method for crimping the sensor element molded body 10 will be described. First, as shown in FIG. 6, the detection element molded body 12 and the heater element molded body 14 stacked in the above configuration are stacked one above the other. Then, as shown in FIG. 6 or FIG. 7, a pair of half-etched plates 300 and 301 are sandwiched between the detection element molded body 12 side and the heater element molded body 14 side.

ここで、ハーフエッチング板３００，３０１について説明する。このハーフエッチング板３００，３０１は金属で形成されている。図６に示すように、検出素子用成形体１２側に当接するハーフエッチング板３００の後端側であって、検出素子用成形体１２の板面から突出する複数のビア導体１５の各々に対応する部分には、ビア導体１５の高さを除けるために凹状に窪んだ複数の逃がし凹部３１５が各々設けられている。具体的には、図６に示すように、ハーフエッチング板３００の後端側には、３個１組の逃がし凹部３１５，３１５，３１５が２組設けられている。一方、ヒータ素子用成形体１４側に当接するハーフエッチング板３０１の後端側であって、ヒータ素子用成形体１４の板面から突出する複数の各ビア導体１５に対応する部分にも、ビア導体１５の高さを除けるために凹状に窪んだ逃がし凹部３１５が各々設けられている。具体的には、ハーフエッチング板３０１の後端側に、ハーフエッチング板３００と同様の３個１組の逃がし凹部３１５，３１５，３１５が２組設けられている。 Here, the half etching plates 300 and 301 will be described. The half-etched plates 300 and 301 are made of metal. As shown in FIG. 6, it corresponds to each of the plurality of via conductors 15 protruding from the plate surface of the detection element molded body 12 on the rear end side of the half-etching plate 300 in contact with the detection element molded body 12 side. A plurality of relief recesses 315 that are recessed in a concave shape in order to eliminate the height of the via conductor 15 are provided in the portions to be provided. Specifically, as shown in FIG. 6, two sets of three escape recesses 315, 315, and 315 are provided on the rear end side of the half etching plate 300. On the other hand, vias are also formed on the rear end side of the half-etching plate 301 that is in contact with the heater element molded body 14 and corresponding to the plurality of via conductors 15 protruding from the plate surface of the heater element molded body 14. In order to eliminate the height of the conductor 15, relief recesses 315 that are recessed in a concave shape are provided. Specifically, two sets of three escape recesses 315, 315, and 315 similar to the half etching plate 300 are provided on the rear end side of the half etching plate 301.

この逃がし凹部３１５は、平面視略円形状（図６参照）に形成され、その径は、０．５（ｍｍ）以上１．０（ｍｍ）以下に調整されている。これは、ビア導体１５の径が０．２５（ｍｍ）に対して、それよりも大きい径を有するように設定されている。さらに、この逃がし凹部３１５の深さは、少なくともビア導体１５のセンサ素子１０から突出する高さ以上の深さを有している。したがって、逃がし凹部３１５は、ビア導体１５全体を取り囲むことができる。 The escape recess 315 is formed in a substantially circular shape in plan view (see FIG. 6), and its diameter is adjusted to 0.5 (mm) or more and 1.0 (mm) or less. This is set so that the diameter of the via conductor 15 is larger than that of 0.25 (mm). Further, the relief recess 315 has a depth at least greater than the height of the via conductor 15 protruding from the sensor element 10. Therefore, the escape recess 315 can surround the entire via conductor 15.

したがって、図７に示すように、複数のビア導体１５が突出する検出素子用成形体１２の板面にハーフエッチング板３００を当接した場合、図８に示すように、例えば、ビアホール１１６に充填して設けられたビア導体１５は、それに対応するハーフエッチング板３００の逃がし凹部３１５の内側に位置される。これにより、検出素子用成形体１２の板面にハーフエッチング板３００の当接面を確実に密着させることができる。さらに、ビア導体１５を、ハーフエッチング板３０の逃がし凹部３１５の内側に逃がして取り囲むことができるので、ビア導体１５がハーフエッチング板３００の当接面に当たらず、ビア導体１５が潰れるのを防止できる。そして、ビア導体１５が潰れないので、ビア導体１５を再度充填印刷する作業も必要としない。なお、図６に示すハーフエッチング板３００，３０１が、「逃がし板」に相当する。 Therefore, as shown in FIG. 7, when the half etching plate 300 is brought into contact with the plate surface of the detection element molded body 12 from which the plurality of via conductors 15 protrude, for example, the via hole 116 is filled as shown in FIG. The via conductor 15 provided in this manner is positioned inside the escape recess 315 of the corresponding half-etched plate 300. Thereby, the contact surface of the half-etching plate 300 can be securely adhered to the plate surface of the detection element molded body 12. Further, since the via conductor 15 can be surrounded by the inside of the escape recess 315 of the half-etched plate 30, the via conductor 15 does not hit the contact surface of the half-etched plate 300 and prevents the via conductor 15 from being crushed. it can. And since the via conductor 15 is not crushed, the work of filling and printing the via conductor 15 again is not required. The half-etched plates 300 and 301 shown in FIG. 6 correspond to “relief plates”.

一方、図７に示すように、複数のビア導体１５が突出するヒータ素子用成形体１４の板面にハーフエッチング板３０１を当接した場合でも同様に、各ビア導体１５は、それに対応する逃がし凹部３１５の内側に取り囲まれる。よって、ヒータ素子用成形体１４の板面にハーフエッチング板３０１の当接面を確実に密着させることができ、上記した効果と同じ効果を得ることができる。こうして、互いに積層された検出素子用成形体１２側とヒータ素子用成形体１４側とを、両側から２枚のハーフエッチング板３００，３０１によってサンドイッチ状に挟み込んで圧着を行う。その後、圧着して得られたセンサ素子１０用成形体からハーフエッチング板３００，３０１を剥がす。そして、そのセンサ素子１０用成形体を、公知な方法によって１個ずつ切断し、所定個のセンサ素子用成形体１０を作製する。そして、このセンサ素子１０用成形体を、脱バインダ工程でバインダを除去し、水素連続炉で１４００〜１６００℃、０．５〜５時間程度焼成することにより、センサ素子１０の製造が完了する。 On the other hand, as shown in FIG. 7, even when the half-etching plate 301 is brought into contact with the plate surface of the heater element molded body 14 from which the plurality of via conductors 15 protrudes, each via conductor 15 has a corresponding relief. Surrounded inside the recess 315. Therefore, the contact surface of the half-etching plate 301 can be reliably brought into close contact with the plate surface of the heater element molded body 14, and the same effect as described above can be obtained. In this way, the detection element molded body 12 side and the heater element molded body 14 side which are laminated together are sandwiched between the two half-etching plates 300 and 301 from both sides and are subjected to pressure bonding. Thereafter, the half-etched plates 300 and 301 are peeled off from the molded body for the sensor element 10 obtained by pressure bonding. And the molded object for sensor elements 10 is cut | disconnected one by one with a well-known method, and the predetermined number of molded object 10 for sensor elements is produced. And the manufacture of the sensor element 10 is completed by removing a binder at this molded body for sensor elements 10 at a binder removal process, and baking at 1400-1600 degreeC for about 0.5 to 5 hours with a hydrogen continuous furnace.

そして、このセンサ素子１０を図１に示す主体金具２の内側に組み付ける。そして、リード線６８と接続する電極金具６０の接触部６１に対して、ビア導体１５を接続する。このとき、センサ素子１０のビア導体１５を電極金具６０の接触部６１に対して摺動させて接続する。このように、ビア導体１５を用いて、ビア導体１５を電極金具６０に摺動をしたとしても、ビア導体１５が削れてしまうのを防止できる。よって、ビア導体１５と電極金具６０との電気的接触を確実に得ることができる。 And this sensor element 10 is assembled | attached to the inner side of the metal shell 2 shown in FIG. The via conductor 15 is connected to the contact portion 61 of the electrode fitting 60 connected to the lead wire 68. At this time, the via conductor 15 of the sensor element 10 is slid and connected to the contact portion 61 of the electrode fitting 60. Thus, even when the via conductor 15 is slid on the electrode fitting 60 using the via conductor 15, the via conductor 15 can be prevented from being scraped. Therefore, electrical contact between the via conductor 15 and the electrode fitting 60 can be reliably obtained.

以上説明した本発明により限定された数値の効果を確認するために、本実施形態のガスセンサ１の性能試験を行った。以下、実施例１、実施例２の確認試験の結果について、図９，図１０のグラフを参照して順次説明する。 In order to confirm the effect of the numerical values limited by the present invention described above, a performance test of the gas sensor 1 of the present embodiment was performed. Hereinafter, the results of the confirmation tests of Example 1 and Example 2 will be sequentially described with reference to the graphs of FIGS. 9 and 10.

（実施例１）
まず、ビア導体１５のビッカース硬度の違いによるガスセンサ１の熱サイクル振動試験を行った。なお、実施例１の試験条件については、次の通りである。
◎実施例１のテスト条件について
（試験区）
・２つの試験区を設定し、ビア導体１５のセンサ素子の板面から突出する高さが３０（μｍ）のものを試験区１として設定し、５０（μｍ）のものを試験区２として設定した。
（用意したサンプル）
・各試験区において、ビッカース硬度が９５，１２０，１５０，１８０，２３５（Ｈｖ）に各々設定されたセンサ素子１０を備えたガスセンサ１を５種類用意した。そして、それぞれの種類のガスセンサ１について各１０本ずつをサンプルとして用意した。
（熱サイクル振動試験の試験条件）
・４．５Ωのヒータ素子１４を内蔵したセンサ素子１０を備えたガスセンサ１に、ＤＣ１４Ｖの印加電圧を１５分加えた。次いで、ガスセンサ１を７５０℃（この時の端子温度は最大２６０℃）に設定した。その後、１５分間強制空冷させて４８℃以下に設定した。この一連の流れを５００サイクル実施した。なお、振動については、１５０〜５００Ｈｚの５０Ｇを１５分毎に加え、それを１０００サイクル実施した。
（評価方法）
・各試験区毎に用意された１０本のサンプルについて、初期の組み付け品であるガスセンサ１でのヒータ抵抗値の上昇率が５％以上であったものを不良としてカウントした。そして、それらを１０個のサンプルの内の不良率（％）として算出した。 Example 1
First, a thermal cycle vibration test of the gas sensor 1 based on a difference in Vickers hardness of the via conductor 15 was performed. The test conditions of Example 1 are as follows.
◎ Test conditions of Example 1 (test zone)
・ Set two test zones, set the height of the via conductor 15 protruding from the sensor element plate surface to 30 (μm) as test zone 1, and set 50 (μm) as test zone 2 did.
(Sample prepared)
In each test section, five types of gas sensors 1 each having a sensor element 10 with Vickers hardness set to 95, 120, 150, 180, and 235 (Hv) were prepared. Ten samples of each type of gas sensor 1 were prepared as samples.
(Test conditions for thermal cycle vibration test)
A DC 14 V applied voltage was applied for 15 minutes to the gas sensor 1 having the sensor element 10 incorporating the 4.5Ω heater element 14. Next, the gas sensor 1 was set to 750 ° C. (the terminal temperature at this time was a maximum of 260 ° C.). Then, it forced-air-cooled for 15 minutes and set it to 48 degrees C or less. This series of flow was carried out for 500 cycles. In addition, about vibration, 50-G of 150-500 Hz was added every 15 minutes, and it was implemented 1000 cycles.
(Evaluation methods)
-About 10 samples prepared for each test section, those with an increase rate of heater resistance value of 5% or more in the gas sensor 1 as an initial assembly were counted as defective. Then, they were calculated as the defective rate (%) of the 10 samples.

次に、実施例１の試験結果について説明する。図９に示すように、試験区１において、ビア導体１５のビッカース硬度が９５（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は７０％、ビア導体１５のビッカース硬度が１２０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は１０％、ビア導体１５のビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５のビッカース硬度が１８０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５のビッカース硬度が２３５（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％であった。一方、試験区２において、ビア導体１５のビッカース硬度が９５（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は３０％、ビア導体１５のビッカース硬度が１２０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は５％、ビア導体１５のビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５のビッカース硬度が１８０（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５のビッカース硬度が２３５（Ｈｖ）のガスセンサ１の不良率は０％であった。 Next, the test results of Example 1 will be described. As shown in FIG. 9, in the test section 1, the defect rate of the gas sensor 1 with the Vickers hardness of 95 (Hv) of the via conductor 15 is 70%, and the defect rate of the gas sensor 1 with the Vickers hardness of the via conductor 15 of 120 (Hv). Is 10%, the defect rate of the gas sensor 1 with a Vickers hardness of 150 (Hv) of the via conductor 15 is 0%, the defect rate of the gas sensor 1 with a Vickers hardness of 180 (Hv) of the via conductor 15 is 0%, The defect rate of the gas sensor 1 having a Vickers hardness of 235 (Hv) was 0%. On the other hand, in the test section 2, the failure rate of the gas sensor 1 with the Vickers hardness of 95 (Hv) of the via conductor 15 is 30%, the failure rate of the gas sensor 1 with the Vickers hardness of 120 (Hv) of the via conductor 15 is 5%, The defect rate of the gas sensor 1 having a Vickers hardness of 150 (Hv) for the conductor 15 is 0%, the defect rate of the gas sensor 1 having a Vickers hardness of 180 (Hv) for the via conductor 15 is 0%, and the Vickers hardness of the via conductor 15 is 235 ( The defect rate of the gas sensor 1 of Hv) was 0%.

以上結果に示したように、試験区１及び試験区２ともに、ビア導体１５のビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）以上のガスセンサ１については不良率０％であった。この結果から考察すると、ビア導体１５のビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）以上であれば、電極金具６０の接触部６１が接触して潰れたり、変形したりしない程度の硬さが得られると推測される。これにより、ビア導体１５の損傷に伴って生じる、電極金具６０の接触部６１との接触抵抗が増大するのを防ぐことができる。こうして、ビア導体１５のビッカース硬度は１５０（Ｈｖ）以上が好ましいと判断された。 As shown in the above results, in both the test section 1 and the test section 2, the defect rate was 0% for the gas sensor 1 in which the Vickers hardness of the via conductor 15 was 150 (Hv) or more. Considering this result, if the Vickers hardness of the via conductor 15 is 150 (Hv) or more, it is estimated that the contact portion 61 of the electrode fitting 60 can be hard enough not to be crushed or deformed. The As a result, it is possible to prevent an increase in contact resistance with the contact portion 61 of the electrode fitting 60 that occurs due to damage to the via conductor 15. Thus, it was determined that the Vickers hardness of the via conductor 15 is preferably 150 (Hv) or more.

（実施例２）
次に、ビア導体１５の、センサ素子１０の板面から突出する高さの違いによるガスセンサ１の熱サイクル振動試験を行った。なお、実施例２の試験条件については、次の通りである。
◎実施例２の試験条件について
（試験区）
・２つの試験区を設定し、ビア導体１５のビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）のものを試験区１として設定し、１８０（Ｈｖ）のものを試験区２として設定した。
（用意したサンプル）
・各試験区において、センサ素子１０の板面から突出する高さが７，１３，２５，３０，４０（μｍ）に各々設定されたガスセンサを５種類用意した。そして、それぞれの種類のガスセンサ１について各１０本ずつをサンプルとして用意した。
※なお、熱サイクル振動試験の試験条件と評価方法とについては、実施例１と同条件、同方法によって行った。 (Example 2)
Next, a thermal cycle vibration test of the gas sensor 1 based on a difference in height of the via conductor 15 protruding from the plate surface of the sensor element 10 was performed. In addition, about the test conditions of Example 2, it is as follows.
◎ Test conditions of Example 2 (test section)
-Two test sections were set, the via conductor 15 having a Vickers hardness of 150 (Hv) was set as the test section 1, and 180 (Hv) was set as the test section 2.
(Sample prepared)
In each test section, five types of gas sensors each having a height protruding from the plate surface of the sensor element 10 of 7, 13, 25, 30, 40 (μm) were prepared. Ten samples of each type of gas sensor 1 were prepared as samples.
* Note that the test conditions and evaluation method of the thermal cycle vibration test were the same and the same as those in Example 1.

次に、実施例２の試験結果について説明する。図１０に示すように、試験区１において、ビア導体１５の板面から突出する高さが７（μｍ）のガスセンサ１の不良率は１００％、ビア導体１５の板面から突出する高さが１３（μｍ）のガスセンサ１の不良率は４０％、ビア導体１５の板面から突出する高さが２５（μｍ）のガスセンサ１の不良率は１５％、ビア導体１５の板面から突出する高さが３０（μｍ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５の板面から突出する高さが４０（μｍ）のガスセンサ１の不良率は０％であった。一方、試験区２において、ビア導体１５の板面から突出する高さが７（μｍ）のガスセンサ１の不良率は１００％、ビア導体１５の板面から突出する高さが１３（μｍ）のガスセンサ１の不良率は１０％、ビア導体１５の板面から突出する高さが２５（μｍ）のガスセンサ１の不良率は５％、ビア導体１５の板面から突出する高さが３０（μｍ）のガスセンサ１の不良率は０％、ビア導体１５の板面から突出する高さが４０（μｍ）のガスセンサ１の不良率は０％であった。 Next, the test results of Example 2 will be described. As shown in FIG. 10, in the test section 1, the defect rate of the gas sensor 1 whose height protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 7 (μm) is 100%, and the height protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 100%. The defect rate of the gas sensor 1 of 13 (μm) is 40%, the defect rate of the gas sensor 1 having a height of 25 (μm) protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 15%, and the height protruding from the plate surface of the via conductor 15. The defect rate of the gas sensor 1 having a thickness of 30 (μm) was 0%, and the defect rate of the gas sensor 1 having a height of 40 (μm) protruding from the plate surface of the via conductor 15 was 0%. On the other hand, in the test section 2, the defect rate of the gas sensor 1 having a height of 7 (μm) protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 100%, and the height of the gas sensor 1 protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 13 (μm). The gas sensor 1 has a defect rate of 10%, the height protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 25 (μm), the gas sensor 1 has a defect rate of 5%, and the height protruding from the plate surface of the via conductor 15 is 30 (μm). ) Of the gas sensor 1 having a height of 40 (μm) protruding from the plate surface of the via conductor 15 was 0%.

以上結果に示したように、試験区１及び試験区２ともに、ビア導体１５の板面から突出する高さが、３０（μｍ）以上のガスセンサ１については不良率０％であった。この結果から考察すると、ビア導体１５の板面から突出する高さが３０（μｍ）以上確保されていれば、電極金具６０の接触部６１がセンサ素子１０側に押されて撓んだ場合に、接触部６１がセンサ素子１０の板面に（検出素子１２側又はヒータ素子１４の板面）接触しても、十分にビア導体１５との電気的接触をはかることができると推測される。したがって、ビア導体１５の板面から突出する高さは３０（μｍ）以上が好ましいと判断された。 As shown in the above results, both the test section 1 and the test section 2 had a defect rate of 0% for the gas sensor 1 whose height protruding from the plate surface of the via conductor 15 was 30 (μm) or more. Considering from this result, if the height protruding from the plate surface of the via conductor 15 is secured to 30 (μm) or more, the contact portion 61 of the electrode metal fitting 60 is pushed toward the sensor element 10 and bent. Even if the contact portion 61 contacts the plate surface of the sensor element 10 (the detection element 12 side or the plate surface of the heater element 14), it is presumed that sufficient electrical contact with the via conductor 15 can be achieved. Therefore, it was determined that the height of the via conductor 15 protruding from the plate surface is preferably 30 (μm) or more.

以上説明したように、本実施の形態のガスセンサ１では、リード線６８に各々接続された電極金具６０の接触部６１が、センサ素子１０の後端側の両面に突出して設けられた複数のビア導体１５と接触することによって、電極金具６０とセンサ素子１０との電気的な接触導通をはかることができる。そして、このビア導体１５は、ビッカース硬度が１５０（Ｈｖ）以上に調整されている。これによって、電極金具６０の接触部６１の接触によるビア導体１５の損傷を防止することができる。また、ビア導体１５のセンサ素子１０の板面から突出する高さは、３０（μｍ）以上に調整されている。これによって、電極金具６０の接触部６１がセンサ素子１０側に押されて撓んだ場合に、接触部６１がセンサ素子１０の板面に（検出素子１２側又はヒータ素子１４の板面）接触しても、十分にビア導体１５と電気的接触をはかることができる。 As described above, in the gas sensor 1 according to the present embodiment, the contact portions 61 of the electrode fittings 60 respectively connected to the lead wires 68 are provided with a plurality of vias provided so as to protrude from both surfaces on the rear end side of the sensor element 10. By making contact with the conductor 15, electrical contact conduction between the electrode fitting 60 and the sensor element 10 can be achieved. The via conductor 15 is adjusted to have a Vickers hardness of 150 (Hv) or higher. Thereby, the via conductor 15 can be prevented from being damaged by the contact of the contact portion 61 of the electrode fitting 60. The height of the via conductor 15 protruding from the plate surface of the sensor element 10 is adjusted to 30 (μm) or more. Thereby, when the contact part 61 of the electrode metal fitting 60 is pushed to the sensor element 10 side and bends, the contact part 61 contacts the plate surface of the sensor element 10 (the detection element 12 side or the plate surface of the heater element 14). Even so, sufficient electrical contact with the via conductor 15 can be achieved.

また、１個の電極金具６０の接触部６１が接触するビア導体１５の数は３個に設定され、それらビア導体１５，１５，１５は、センサ素子１０の長手方向に平行な仮想直線上に沿って互い違いに配置されている。したがって、これら互い違いに配置されたビア導体１５，１５，１５上に、電極金具６０の接触部６１を接触させることができるので、電極金具６０の接触部６１を、センサ素子１０上に安定した状態で支持することができる。また、センサ素子１０に反りを生じた場合でも、互い違いに配置されたビア導体１５，１５，１５の何れかに電極金具６０の接触部６１を接触させることができるので、ビア導体１５との確実な導通接触を得ることができる。 Further, the number of via conductors 15 with which the contact portion 61 of one electrode fitting 60 contacts is set to three, and these via conductors 15, 15, 15 are on a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the sensor element 10. Are staggered along. Therefore, since the contact portions 61 of the electrode fitting 60 can be brought into contact with the alternately disposed via conductors 15, 15, 15, the contact portion 61 of the electrode fitting 60 is in a stable state on the sensor element 10. Can be supported. Further, even when the sensor element 10 is warped, the contact portion 61 of the electrode fitting 60 can be brought into contact with any one of the via conductors 15, 15, 15 arranged alternately. Can be obtained.

さらに、センサ素子１０の圧着方法において、センサ素子１０の両面から突出する複数のビア導体１５を除けて吸収するための複数の逃がし凹部３１５を備えたハーフエッチング板３００，３０１を用いることにより、ビア導体１５を潰さずに、センサ素子１０を両側から挟んで確実に圧着することができる。そして、ビア導体１５が潰れないので、センサ素子１０の圧着後に、再度ビア導体１５を充填印刷する必要もない。 Further, in the method of crimping the sensor element 10, by using the half-etched plates 300 and 301 having a plurality of relief recesses 315 for absorbing a plurality of via conductors 15 protruding from both surfaces of the sensor element 10, Without squashing the conductor 15, the sensor element 10 can be sandwiched from both sides and securely crimped. Since the via conductor 15 is not crushed, there is no need to refill and print the via conductor 15 after the sensor element 10 is crimped.

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施形態では、電極金具６０の接触部６１に接触させるビア導体１５の数を３個に設定したが、２個でも、４個でもよく、さらには１個でも良い。 Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, in this embodiment, the number of via conductors 15 to be brought into contact with the contact portion 61 of the electrode fitting 60 is set to three, but may be two, four, or even one.

また、本実施形態では、ビア導体１５をセンサ素子１０の後端側に設けたが、電極金具６０の接触部６１が接触する部分によって、その位置を変更してもよい。 In the present embodiment, the via conductor 15 is provided on the rear end side of the sensor element 10. However, the position of the via conductor 15 may be changed depending on the contact portion 61 of the electrode fitting 60.

板状に形成されたセンサ素子を用いた酸素センサ、全領域空燃比センサ、ＮＯＸセンサ等の各種ガスセンサに適用できる。 The present invention can be applied to various gas sensors such as an oxygen sensor using a plate-shaped sensor element, a full-range air-fuel ratio sensor, and a NOX sensor.

本実施形態であるガスセンサ１の要部破断断面図である。It is a principal part fracture sectional view of gas sensor 1 which is this embodiment. センサ素子１０の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a sensor element 10. FIG. センサ素子１０の斜視図である。1 is a perspective view of a sensor element 10. FIG. センサ素子１０の後端側から見た図である。It is the figure seen from the rear end side of the sensor element. 図５は、ヒータ素子１４側から見たセンサ素子１０の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the sensor element 10 viewed from the heater element 14 side. センサ素子１０の圧着方法を示した説明図（センサ素子１０：未圧着状態）である。It is explanatory drawing (sensor element 10: uncrimped state) which showed the crimping | compression-bonding method of the sensor element. センサ素子１０の圧着方法を示した説明図（センサ素子１０：圧着状態）である。It is explanatory drawing which showed the crimping | compression-bonding method of the sensor element 10 (sensor element 10: crimped state). 図７に示す逃がし凹部３１５の内側に位置するビア導体１５の近傍を示す部分拡大断面図である。FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the via conductor 15 located inside the escape recess 315 shown in FIG. 7. 実施例１の結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of Example 1. 実施例２の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 2.

１ガスセンサ
１０センサ素子
１５ビア導体
６０電極金具
６１接触部
６８リード線
１３３導体リード部
１３４導体リード部
２１１端部
２１３リード部
３００ハーフエッチング板
３０１ハーフエッチング板
３１５逃がし凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 10 Sensor element 15 Via conductor 60 Electrode metal fitting 61 Contact part 68 Lead wire 133 Conductor lead part 134 Conductor lead part 211 End part 213 Lead part 300 Half etching board 301 Half etching board 315 Escape recessed part

Claims

In a gas sensor comprising a plate-like sensor element having wiring embedded therein and a connection terminal electrically connected to the outside,
The sensor element has a via conductor having a Vickers hardness of 150 Hv or more that is electrically connected to the wiring and protrudes from the outer surface of the sensor element.
The height of the via conductor protruding from the outer surface of the sensor element is 30 μm or more,
Having a sliding contact structure in which the connection terminal and the via conductor can be in sliding contact;
The gas sensor, wherein the via conductor and the connection terminal are in contact with each other.

The via conductor gas sensor according to claim 1, characterized in that is provided with a plurality on one polarity of the wiring.

3. The gas sensor according to claim 2, wherein two or more of the via conductors do not exist on a virtual straight line orthogonal to the longitudinal direction of the sensor element.

A plurality of the via conductor gas sensor according to claim 2 or 3, characterized in that it has two or more on a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the sensor element.

The via conductor is made of Pt alone or an alloy mainly containing Pt and containing at least one of Pd, Au, Ag, Rh, Re, W, Mo, Mn, Zr, Ti, Al, Nb and Cr. The gas sensor according to any one of claims 1 to 4 , wherein:

In a gas sensor comprising a plate-like sensor element having a wiring embedded therein and a connection terminal electrically connected to the outside, the sensor element is electrically connected to the wiring and is external to the sensor element. A via conductor protruding from the surface and having a Vickers hardness of 150 Hv or more, the height of the via conductor protruding from the outer surface of the sensor element is 30 μm or more, and the via conductor and the connection terminal are in contact with each other. A gas sensor manufacturing method characterized in that,
When the sensor element is pressure-bonded in a direction perpendicular to the outer surface to form a laminate, an escape plate provided with an escape recess for preventing collapse of the via conductor protruding from the outer surface of the sensor element is provided. A method for manufacturing a gas sensor, comprising: contacting a contact with an outer surface from which the via conductor of the element protrudes;