JP4669429B2 - ガスセンサ素子製造方法およびガスセンサ素子 - Google Patents

Description

本発明は、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、少なくとも一部が貫通孔に配置された固体電解質体と、少なくとも自身の一部が固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて電極部に接続するリード部と、を有し、絶縁部材および固体電解質体の板面上に配置される一対の電極と、を備えるガスセンサ素子およびそのようなガスセンサ素子の製造方法に関する。

従来より、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、少なくとも一部が貫通孔に配置された固体電解質体と、少なくとも自身の一部が固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて電極部に接続するリード部と、を有し、絶縁部材および固体電解質体の板面上に配置される一対の電極と、を備えるガスセンサ素子が知られている（特許文献１、特許文献２）。

このようなガスセンサ素子の製造方法としては、固体電解質体となるスラリーをスクリーン印刷する工程と、絶縁部材となるスラリーをスクリーン印刷する工程とを実行し、その後に電極を形成する工程を実行する製造方法がある。
特開２００３−２９４６９７号公報（図１５参照） 特開２００３−２９４６９８号公報（図２３参照）

しかし、上記従来のガスセンサ素子製造方法においては、固体電解質体の厚さ寸法と絶縁部材の厚さ寸法とに大きな差が生じることがあり、そのような場合には、固体電解質体と絶縁部材との境界部分に生じる段差によって電極が断線状態となる虞がある。

つまり、固体電解質体および絶縁部材を印刷手法によって形成する場合、スラリーの塗布量を厳密に精度良く管理することが難しいため、厚さ寸法にバラツキが生じることがある。

そして、厚さ寸法の差が大きい状態の固体電解質体および絶縁部材に対して、電極を配置した場合には、固体電解質体と絶縁部材との境界部分（段差部分）において、電極が断線状態となる虞がある。つまり、固体電解質体と絶縁部材との境界部分（段差部分）において、電極のうち固体電解質体に積層された部分と絶縁部材に積層された部分とが分裂した状態となる虞があり、そのようなガスセンサ素子は、外部に対して検出信号（センサ信号）を出力できず、不良品となる。

なお、このような問題に対しては、電極を形成した後、電極の断線部分に対して導電性材料を配置することで、電極の電気的接続を確保して、不良品の発生を抑制することは可能である。

しかし、電極を形成した後、別途作業（導電性材料を配置する作業）が必要となるため、ガスセンサ素子の製造工程が煩雑となると共に、製造コストが高くなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、絶縁部材と固体電解質体との境界部分における電極の断線が生じがたいガスセンサ素子、およびそのようなガスセンサ素子の製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明方法は、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、少なくとも一部が貫通孔内に配置された固体電解質体と、少なくとも自身の一部が固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて電極部に接続するリード部と、を有し、絶縁部材および固体電解質体の板面上にそれぞれ配置される一対の電極と、を備えるガスセンサ素子を製造するガスセンサ素子製造方法であって、焼成後に絶縁部材となる未焼成絶縁部材の貫通孔内に、焼成後に固体電解質体となる未焼成固体電解質体の少なくとも一部を配置する固体電解質体配置工程と、固体電解質体配置工程の後、未焼成固体電解質体および未焼成絶縁部材のうち少なくとも一方に対して厚さ寸法を変更させる外力を印加して、未焼成固体電解質体と未焼成絶縁部材との境界部分における段差寸法が電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、未焼成固体電解質体および未焼成絶縁部材のうち少なくとも一方を変形させる加圧工程と、加圧工程の後、未焼成絶縁部材および未焼成固体電解質体における板面上に、焼成後に電極となる未焼成電極を配置する電極配置工程と、電極配置工程の後に、未焼成固体電解質体、未焼成絶縁部材および未焼成電極を含む積層体を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするガスセンサ素子製造方法である。

このガスセンサ素子製造方法によれば、固体電解質体配置工程の後、加圧工程を実行して、未焼成固体電解質体および未焼成絶縁部材のうち少なくとも一方を変形させることで、境界部分における未焼成固体電解質体と未焼成絶縁部材との段差寸法を未焼成電極の厚さ寸法よりも小さくすることができる。

このため、未焼成固体電解質体と未焼成絶縁部材との境界部分において段差が存在する場合であっても、この後の電極配置工程において、未焼成絶縁部材における板面上に未焼成電極を配置するにあたり、未焼成電極のうち未焼成固体電解質体に積層された部分と未焼成絶縁部材に積層された部分とは、少なくとも一部が互いに接触した状態となる。

つまり、このような製造方法を用いることで、未焼成固体電解質体と未焼成絶縁部材との境界部分において未焼成電極が断線するのを防止できる。
よって、本発明方法によれば、絶縁部材と固体電解質体との境界部分における電極の断線が生じがたいガスセンサ素子製造方法を実現できる。

なお、固体電解質体配置工程にて貫通孔内に配置される未焼成固体電解質体の厚み寸法は、未焼成絶縁部材との厚み寸法よりも大きく形成しても良いし、未焼成絶縁部材の厚み寸法よりも小さく形成しても良い。前者（未焼成絶縁部材の厚み寸法よりも未焼成固体電解質体の厚み寸法が大きい）の場合、加圧工程では未焼成固体電解質体に厚さ寸法を変更させる外力を印加すればよい。一方、後者（未焼成絶縁部材の厚み寸法よりも未焼成固体電解質体の厚み寸法が小さい）の場合、加圧工程では未焼成絶縁部材に厚さ寸法を変更させる外力を印加すればよい。

さらに、貫通孔内に配置された未焼成固体電解質体は、貫通孔に対して全周が当接するように配置されていることは言うまでもないが、寸法公差等の隙間があっても良い。
また、電極のうち電極部は、少なくとも一部が固体電解質体を覆う構成であればよい。具体的には、電極部全体が固体電解質体の一部を覆い、固体電解質体と絶縁部材との境界部分にリード部が配置された構造や、電極部の一部が固体電解質体全体を覆い、固体電解質体と絶縁部材との境界部分に電極部が配置された構造や、電極部の一部が固体電解質体の一部を覆い、固体電解質体と絶縁部材との境界部分に電極部およびリード部が配置された構造であっても良い。

そして、上記のガスセンサ素子製造方法においては、請求項２に記載のように、固体電解質体配置工程の直後においては、境界部分における未焼成固体電解質体の厚さ寸法は未焼成絶縁部材の厚さ寸法よりも大きく形成されており、加圧工程においては、未焼成固体電解質体に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加して、境界部分における未焼成固体電解質体と未焼成絶縁部材との段差寸法が未焼成電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、未焼成固体電解質体を変形させるようにしてもよい。

このように、固体電解質体配置工程において、境界部分における未焼成固体電解質体の厚さ寸法を未焼成絶縁部材の厚さ寸法よりも大きく形成しておき、その後の加圧工程で、未焼成固体電解質体に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加する場合には、未焼成絶縁部材に対して働く外力が小さくなり、未焼成絶縁部材の外形形状はほとんど変化しない。

つまり、加圧工程を実行した場合であっても、ガスセンサ素子のうち未焼成絶縁部材の外形形状に個体差が生じるのを防止できる。
よって、本発明方法によれば、電極の断線が生じ難くなるとともに、絶縁部材の外形形状に個体差が生じ難いガスセンサ素子製造方法を実現できる。

また、上記のガスセンサ素子製造方法においては、未焼成絶縁部材の貫通孔は、未焼成絶縁部材の板面に平行な断面における輪郭形状が頂点部を有しない形状となるように、構成してもよい。

なお、本発明における頂点部とは、角を作る二直線の交点部分を意味する。
そして、輪郭形状は、曲線のみからなる形状や、曲線および直線からなる形状などに設定することができる。また、直線を含む場合には、異なる直線どうしが直接接する頂点部が形成されないように、あるいは、直線の端部が曲線に対して滑らかに接続されるように、輪郭形状を設定する。

未焼成絶縁部材における貫通孔の輪郭形状が、このように形成される場合には、この貫通孔の内部に配置される未焼成固体電解質体についても、輪郭形状が同様の形状となり、積層方向に見たときの断面形状が頂点部を有さない形状となる。

そして、頂点部を有する輪郭形状の未焼成固体電解質体においては、頂点部において熱的なストレスや機械的なストレスが生じやすくなるのに対して、頂点部を有しない輪郭形状に形成された未焼成固体電解質体は、これらのストレスが生じるのを防止できる。これにより、本製造方法で得られるガスセンサ素子は、熱的強度及び機械的強度が向上する。

よって、本発明方法によれば、電極の断線が生じ難くなるとともに、ガスセンサ素子の熱的強度及び機械的強度が向上するガスセンサ素子製造方法を実現できる。
次に、上記目的を達成するためになされた請求項４に記載の発明は、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、少なくとも一部が貫通孔内に配置された固体電解質体と、少なくとも自身の一部が固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて電極部に接続するリード部と、を有し、絶縁部材および固体電解質体の板面上に配置される一対の電極と、を備えるガスセンサ素子であって、固体電解質体および絶縁部材との境界部分に段差が存在すると共に、固体電解質体の厚さ寸法と絶縁部材の厚さ寸法との寸法差は、電極の厚さ寸法以下であること、を特徴とするガスセンサ素子である。

このようなガスセンサ素子は、固体電解質体と絶縁部材との境界部分に段差が存在する場合であっても、その段差の寸法が電極の厚さ寸法よりも小さいことから、電極のうち固体電解質体に積層された部分と絶縁部材に積層された部分とは、少なくとも一部が互いに接触した状態となる。つまり、固体電解質体と絶縁部材との境界部分において電極が断線するのを防止できる。

よって、本発明によれば、絶縁部材と固体電解質体との境界部分における電極の断線が生じがたいガスセンサ素子を得ることができる。

以下に、本発明を適用した実施形態を図面と共に説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

本実施形態では、ガスセンサの一種であって、自動車や各種内燃機関における各種制御（例えば、空燃比フィードバック制御など）に使用するために、測定対象ガス（排ガス）中の特定ガス（酸素）を検出する検出素子４（センサ素子４）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される酸素センサ２について説明する。

図１は、本発明を適用した実施形態のセンサ素子４を備える酸素センサ２の全体構成を示す断面図である。
酸素センサ２は、排気管に固定するためのネジ部１０３が外表面に形成された筒状の主体金具１０２と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子４と、センサ素子４の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ６と、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔８４の内壁面がセンサ素子４の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材８２と、センサ素子４と絶縁コンタクト部材８２との間に配置される４個のリードフレーム１０（図１では、２個のみを図示）と、を備えている。

センサ素子４は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側（図中下方）に検出部８が形成され、後端側（図中上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に電極端子部３０，３２，３４，３６が形成されている。

なお、電極端子部３０は検知側センサ電極パッド３０として備えられ、電極端子部３２は基準側センサ電極パッド３２として備えられ、電極端子部３４，３６はヒータ電極パッド３４，３６として備えられている。

リードフレーム１０は、センサ素子４と絶縁コンタクト部材８２との間に配置されることで、センサ素子４の電極端子部３０，３２，３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。また、リードフレーム１０は、外部からセンサの内部に配設されるリード線４６（図１では、２個のみを図示）にも電気的に接続されており、リード線４６が接続される外部機器と電極端子部３０，３２，３４，３６との間に流れる電流の電流経路を形成する。

主体金具１０２は、軸線方向に貫通すると共に、この軸線方向に垂直な断面における内周が円形の貫通孔１０９を有し、貫通孔１０９の径方向内側に突出する棚部１０７を有する略筒状形状に構成されている。また、主体金具１０２は、検出部８を貫通孔１０９の先端側外部に配置し、電極端子部３０，３２，３４，３６を貫通孔１０９の後端側外部に配置する状態で貫通孔１０９に挿通されたセンサ素子４を、他部材（第１粉末充填層１０８など）を介して保持するよう構成されている。さらに、棚部１０７は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する後端側向き拡径状のテーパ面を有している。

なお、主体金具１０２の貫通孔１０９の内部には、センサ素子４の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ１０６、第１粉末充填層１０８（以下、滑石リング１０８ともいう）、第２粉末充填層１１０および上述のセラミックスリーブ６が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ６と主体金具１０２の後端部１０４との間には、加締リング１１２が配置されており、主体金具１０２の後端部１０４は、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ６を先端側に押し付けるように、加締められている。

さらに、セラミックホルダ１０６および滑石リング１０８における一部の周囲のうち、主体金具１０２との間には、保護カバー１２５が配置されている。なお、保護カバー１２５は、セラミックホルダ１０６および滑石リング１０８の側面を覆うと共に、セラミックホルダ１０６の先端側を覆う筒状形状に形成されている。

一方、主体金具１０２の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子４の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）の二重の外部プロテクタ４２および内部プロテクタ４３が、溶接等によって取り付けられている。

そして、主体金具１０２の後端側外周には、外筒４４が固定されている。また、外筒４４の後端側（図１における上方）の開口部には、センサ素子４の各電極端子部３０，３２，３４，３６とそれぞれ電気的に接続される４本のリード線４６が挿通されるリード線挿通孔が形成されたセラミックセパレータ４８とグロメット５０とが配置されている。

ここで、センサ素子４の概略構造を表す分解斜視図を、図２に示す。なお、図２では、先端側が図における左側となり、後端側が図における右側となるように、センサ素子４を図示している。図に示すように、センサ素子４は、センサ部６００と、ヒータ５００と、を備えて構成されている。

センサ部６００は、酸素濃度検出セル４３０および保護層４０７を備えて構成されている。
センサ部６００の酸素濃度検出セル４３０は、絶縁性材料（アルミナなど）からなる絶縁部材４０５と、部分安定化ジルコニア焼結体からなる固体電解質体４３５と、白金（Ｐｔ）からなる第１電極４０４および第２電極４０６と、を備えて構成されている。

絶縁部材４０５は、厚さ方向に貫通する貫通孔４３３を有する板型形状に形成されている。また、絶縁部材４０５は、後端側に厚さ方向に貫通する第１スルーホール４６１を備えている。

固体電解質体４３５は、絶縁部材４０５における貫通孔４３３の内部に配置されている。この固体電解質体４３５は、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）に安定化剤としてイットリア（Ｙ₂０₃）又はカルシア（ＣａＯ）を添加してなる部分安定化ジルコニア焼結体で構成されている。

第１電極４０４は、固体電解質体４３５の一部を覆う第１電極部４５１と、第１電極部４５１から絶縁部材４０５の長手方向の後端側に延びる第１リード部４５３と、を備えて形成されている。

第２電極４０６は、固体電解質体４３５の一部を覆う第２電極部４４７と、第２電極部４４７から絶縁部材４０５の長手方向の後端側に延びる第２リード部４４９と、を備えて形成されている。

これら一対の電極（第１電極４０４、第２電極４０６）のうち、第１電極４０４は絶縁部材４０５の表面（図２における上面）に配置され、第２電極４０６は絶縁部材４０５の裏面（図２における下面）に配置される。

そして、第１リード部４５３における後端側の端末は、絶縁部材４０５に設けられる第１スルーホール４６１と、後述する保護層４０７に設けられるスルーホール４４５と、を介して基準側センサ電極パッド３２と電気的に接続される。また、第２リード部４４９における後端側の端末は、後述する保護層４０７に設けられるスルーホール４４３を介して検知側センサ電極パッド３０と電気的に接続される。

また、絶縁部材４０５の表面には、第２電極４０６を挟み込むようにして、保護層４０７が形成されている。この保護層４０７は、多孔質材料からなる電極保護部４４１と、絶縁性材料からなる補強部４０８と、を備えている。

電極保護部４４１は、固体電解質体４３５との間で第２電極部４４７を挟み込むように位置して第２電極部４４７を被毒から防御するために備えられる。補強部４０８は、絶縁部材４０５との間で第２リード部４４９を挟み込むように位置して、第２リード部４４９および絶縁部材４０５を保護するために備えられる。

次に、ヒータ５００は、アルミナを主体とする第１基体４０１と、アルミナを主体とする第２基体４０３と、第１基体４０１と第２基体４０３とに挟まれた白金（Ｐｔ）を主体とする発熱体４０２と、を備えて構成されている。

第１基体４０１は、後端側に厚さ方向に貫通する２つのヒータ側スルーホール４５９を備えている。
発熱体４０２は、先端側に位置する発熱部４５５と、発熱部４５５から第１基体４０１の長手方向に沿って延びる一対のヒータリード部４５７と、を備えて構成されている。

そして、ヒータリード部４５７における後端側の２つの端末は、第１基体４０１に設けられる２つのヒータ側スルーホール４５９を介して、白金族元素で形成されたヒータ電極パッド３４，３６に対して電気的に接続される。

発熱体４０２、第１電極４０４、第２電極４０６、ヒータ電極パッド３４，３６、検知側センサ電極パッド３０、基準側センサ電極パッド３２の導電性部材は、白金族元素で形成することができる。これらの導電性部材を形成する好適な白金族元素としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等を挙げることができる。また、これらの導電性部材は、白金族元素のうち一種を単独で用いて形成することもでき、あるいは、白金属元素のうち二種以上を併用して形成することもできる。

次に、センサ素子４の製造方法について説明する。
まず、第１原料粉末と可塑剤とを湿式混合により分散した第１スラリーを用意する。第１原料粉末は、例えば、アルミナ粉末９７質量％と、焼結調整剤としてのシリカ３質量％とからなる。可塑剤はブチラール樹脂及びジブチルフタレート（ＤＢＰ）からなる。

ドクターブレード装置を使用したシート成形法により、この第１スラリーを厚さ０．４ｍｍのシート状物に成形した後、１４０ｍｍｘ１４０ｍｍに切断し、未焼成絶縁部用シート１１７を得る。未焼成絶縁部用シート１１７は、加工焼成後に絶縁部材４０５となる未焼成シートである。なお、この未焼成絶縁部用シート１１７は、後述する切断工程で切断されることで、１０個の積層体に分割される。

また、同様に、上記の第１スラリーを用いて、焼成後に第１基体４０１、第２基体４０３、保護層４０７（図２参照）となる未焼成シートを得る。
一方、第２原料粉末と可塑剤とを湿式混合により分散した第２スラリーを用意する。第２原料粉末は、例えば、アルミナ粉末６３質量％と、焼結調整剤としてのシリカ３質量％とカーボン粉末３４質量％とからなる。可塑剤はブチラール樹脂及びＤＢＰからなる。

そして、この第２スラリーを用い、未焼成絶縁部用シート１１７と同様のシート成形法により、未焼成電極保護部用シートを得る。なお、この未焼成電極保護部用シートは、加工焼成後に電極保護部４４１となる未焼成シートである。

また、第３原料粉末と可塑剤とを湿式混合により分散した第３スラリーを用意する。第３原料粉末は、例えば、ジルコニア粉末９７質量％と、焼結調整剤としてシリカ（ＳｉＯ₂ ）粉末及びアルミナ粉末合計３質量％とからなる。可塑剤はブチラール樹脂及びＤＢＰからなる。

この第３スラリーを用い、未焼成絶縁部用シート１１７と同様のシート成形法により、未焼成固体電解質体用シート１１３を得る。未焼成固体電解質体用シート１１３は、加工焼成後に固体電解質体４３５となる未焼成シートである。

未焼成固体電解質体用シート１１３の厚みは、０．４ｍｍ＋２５μｍである。
なお、本実施形態では、未焼成固体電解質体用シート１１３の厚みを０．４ｍｍ＋２５μｍとしたが、厚みが０．４ｍｍ＋１０μｍ以上であれば、後述する加圧工程にて隙間を埋めることができる。

次に、未焼成シートに対して厚さ方向に貫通する貫通孔を形成するための貫通孔形成工程を行う。
図３に、貫通孔成形型３０１に対して未焼成絶縁部用シート１１７が配置されたときの断面状態を表す説明図を示す。なお、図３における未焼成絶縁部用シート１１７は、貫通孔４３３が形成される前の状態を表している。

図４は、パンチ型３０７を下降させたときの未焼成絶縁部用シート１１７の断面状態を表す説明図である。
図５は、貫通孔４３３が形成された未焼成絶縁部材４０５のうち一部分（具体的には、１つの貫通孔４３３の近傍部分）の先端部外観を示す説明図である。

貫通孔形成工程では、図３及び図４に示す貫通孔成形型３０１を用いる。貫通孔成形型３０１は、貫通孔用下型３０３、貫通孔用上型３０５、パンチ型３０７を備える。
貫通孔用下型３０３には、上下方向に貫通する下型加工孔３１１が１０個備えられている。また、貫通孔用上型３０５には、上下方向に貫通する上型加工孔３１３が１０個備えられている。そして、１０個の下型加工孔３１１と１０個の上型加工孔３１３とは、貫通孔用下型３０３と貫通孔用上型３０５とを重ね合わせたときに連続するように配置されている。

下型加工孔３１１および上型加工孔３１３は、貫通方向に対して垂直な断面における輪郭形状が、正方形の頂点部近傍領域を曲線形状に置き換えた形状に形成されている。つまり、下型加工孔３１１および上型加工孔３１３の断面輪郭形状は、頂点部を有しない形状（図５参照）である。

パンチ型３０７は、断面輪郭形状が下型加工孔３１１および上型加工孔３１３の断面輪郭形状と同様に形成され、下型加工孔３１１および上型加工孔３１３の内部に挿通可能に形成されている。

そして、未焼成シートに対して厚さ方向に貫通する貫通孔を形成するためには、まず、貫通孔用下型３０３と貫通孔用上型３０５とを離し、パンチ型３０７を貫通孔用上型３０５の内部に配置した状態で、図３に示すように、貫通孔用下型３０３の上に未焼成絶縁部用シート１１７を配置する。これにより、下型加工孔３１１は、未焼成絶縁部用シート１１７によって覆われる。

次に、貫通孔用上型３０５を下降させ、貫通孔用上型３０５と貫通孔用下型３０３とで未焼成絶縁部用シート１１７を挟んで固定する。続いて、図４に示すように、パンチ型３０７を下降させ、未焼成絶縁部用シート１１７に１０個の貫通孔４３３を貫設し、未焼成絶縁部材４０５を作成する。この後、貫通孔用上型３０５およびパンチ型３０７を上昇させる。

貫通孔４３３は、図５に示すように、貫通方向に対して垂直な断面における輪郭形状が、下型加工孔３１１および上型加工孔３１３と同様、正方形の頂点部近傍領域を曲線形状に置き換えた形状（換言すれば、頂点部を有しない形状）をなしている。

次に、打抜配置工程を行う。
図６は、貫通孔成形型３０１に対して未焼成絶縁部材４０５および未焼成固体電解質体用シート１１３が配置されたときの断面状態を表す説明図である。

図７は、貫通孔４３３に未焼成固体電解質体４３５が挿入された未焼成絶縁部材４０５の断面状態を表す説明図である。
まず、図６に示すように、貫通孔用下型３０３と貫通孔用上型３０５とを離して、さらにパンチ型３０７を貫通孔用上型３０５における上型加工孔３１３の内部に配置した状態で、未焼成絶縁部材４０５の上に未焼成固体電解質体用シート１１３を配置する。

そして、貫通孔用上型３０５を下降させ、貫通孔用上型３０５と貫通孔用下型３０３とで未焼成絶縁部材４０５および未焼成固体電解質体用シート１１３を挟んで固定する。
続いて、図７に示すように、パンチ型３０７を下降させ、未焼成固体電解質体用シート１１３から１０個の未焼成固体電解質体４３５を繰り抜くとともに、未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３に未焼成固体電解質体４３５を挿入する。

その後、パンチ型３０７を上昇させるとともに貫通孔用上型３０５を取り除いて、貫通孔４３３に未焼成固体電解質体４３５が挿入された未焼成絶縁部材４０５を取り出す。
本実施形態では、パンチ型３０７の下降移動時におけるパンチ型３０７の下端面の最下位置は、未焼成絶縁部材４０５と未焼成固体電解質体用シート１１３との当接面と上下方向で同位置とされている。なお、パンチ型３０７の下降移動時における下端面の最下位置は、未焼成固体電解質体用シート１１３の厚みの半分より下側に位置すれば、十分に未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３に未焼成固体電解質体４３５を挿入することができる。

このように、未焼成絶縁部材４０５の上に未焼成固体電解質体用シート１１３を載置した状態で、未焼成固体電解質体用シート１１３を打ち抜きつつ、打ち抜かれた未焼成固体電解質体４３５を未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３の内部に配置することで、貫通孔４３３と未焼成固体電解質体４３５との間に隙間が生じ難くすることができる。

また、このようにして打抜配置工程を行うことで、未焼成固体電解質体用シート１１３を打ち抜いて未焼成固体電解質体４３５を作成する打抜工程と、その未焼成固体電解質体４３５を貫通孔４３３に配置する配置工程とを、連続的に行うことができ、作業を簡略化することができる。

次に、加圧工程を行う。
図８は、加圧成形型３２１に対して未焼成絶縁部材４０５（詳細には、貫通孔４３３に未焼成固体電解質体４３５が挿入された未焼成絶縁部材４０５）が配置されたときの断面状態を表す説明図である。

図９は、加圧成形型３２１により未焼成固体電解質体４３５が変形した後の未焼成絶縁部材４０５および未焼成固体電解質体４３５の断面状態を表す説明図である。
加圧工程では、図８に示すように、加圧成形型３２１を用いる。

加圧成形型３２１は、加圧用下型３２３と加圧用上型３２５とを備える。加圧用下型３２３の上面および加圧用上型３２５の下面は平面をなしている。また、加圧用下型３２３および加圧用上型３２５の少なくとも一方には、図示しないヒータが埋設されている。

ヒータにより加圧用下型３２３の表面と加圧用上型３２５の表面とを、５０℃に加熱した状態で、未焼成固体電解質体４３５が貫通孔４３３に配置された未焼成絶縁部材４０５を加圧用下型３２３の上に配置する。加圧前においては、未焼成固体電解質体４３５が未焼成絶縁部材４０５よりも２５μｍ積層方向に厚く形成されている。

そして、図９に示すように、加圧用上型３２５を下降させ、未焼成固体電解質体４３５を４０［ｋｇ／ｃｍ² ］の圧力で下方に加圧する。これにより、未焼成固体電解質体４３５の厚さ寸法を圧縮できると共に、未焼成固体電解質体４３５の厚さ寸法と未焼成絶縁部材４０５の厚さ寸法との寸法差を縮小することができる。

なお、本実施形態では、未焼成固体電解質体４３５の厚さ寸法と未焼成絶縁部材４０５の厚さ寸法との寸法差が、少なくとも第１電極４０４および第２電極４０６の厚さ寸法（例えば、２０［μｍ］）以下となるように、未焼成固体電解質体４３５を加圧変形している。

また、加圧工程を実施することで、未焼成固体電解質体４３５は、自身と貫通孔４３３の内壁（詳細には、未焼成絶縁部材４０５における貫通孔４３３の内壁）との隙間を縮小するように変形する。

特に、常温以上に加熱した条件下で加圧工程を行うため、未焼成固体電解質体４３５の流動性が良好となり隙間に向かって押し出されやすくなる。このため、隙間をより確実に埋めることができるとともに、その時間を短くしたり、加圧力を小さくしたりすることもできる。

また、未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３は、積層方向に見たときの輪郭形状が、正方形の頂点部近傍領域を曲線形状に置き換えた形状に形成されており、頂点部を有しない形状である。なお、頂点部を有する輪郭形状の場合、頂点部の近傍領域において、未焼成固体電解質体４３５との間に隙間が生じやすくなるが、未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３は、輪郭形状が頂点部を有さない形状であるため、未焼成固体電解質体４３５との間に隙間が生じがたくなる。

さらに、未焼成固体電解質体４３５として、未焼成絶縁部材４０５より積層方向に厚く、積層方向に直交する表面積が小さい未焼成固体電解質体４３５を用いることから、加圧工程において、未焼成固体電解質体４３５を押し広げ易いという利点がある。さらに、寸法が決められた未焼成絶縁部材４０５の貫通孔４３３に対して未焼成固体電解質体４３５を押し広げて整合させるため、貫通孔４３３の寸法精度を維持できる。

この後、加圧用上型３２５を上昇させ、未焼成固体電解質体４３５が貫通孔４３３に配置された未焼成絶縁部材４０５を取り出す。
こうして加圧工程により得られた未焼成固体電解質体４３５および未焼成絶縁部材４０５は、加圧工程の前に比べて、互いの厚さ寸法の差が小さくなる。とりわけ、本実施形態においては、未焼成固体電解質体４３５および未焼成絶縁部材４０５の厚さ寸法は、ほぼ同一寸法になるように、加圧工程で調整される。

なお、以下の説明では、上記のようにして得られる未焼成シートのうち、焼成後に保護層４０７となる未焼成シートを未焼成保護層４０７とし、焼成後に補強部４０８となる未焼成シートを未焼成補強部４０８とし、焼成後に電極保護部４４１となる未焼成シートを未焼成電極保護部４４１として表す。また、焼成後に第１基体４０１となる未焼成シートを未焼成第１基体４０１とし、焼成後に第２基体４０３となる未焼成シートを未焼成第２基体４０３として表す。

さらに、焼成後に発熱体４０２となるペーストを未焼成発熱体４０２とし、焼成後に第１電極４０４となるペーストを未焼成第１電極４０４とし、焼成後に第２電極４０６となるペーストを未焼成第２電極４０６として表す。

なお、これらの未焼成シートおよびペーストの符号については、焼成後の部材と同一の符号を用いて表す。
そして、未焼成保護層４０７については、未焼成固体電解質体４３５および未焼成絶縁部材４０５と同様にして、貫通孔形成工程、打抜配置工程、加圧工程などを行うことで、未焼成補強部４０８の貫通孔４４２に未焼成電極保護部４４１を配置して、未焼成保護層４０７を得ることができる。

次に、上記のようにして得られた未焼成シートを積層して未焼成成型体を形成する成型体形成工程を行う。
なお、未焼成成型体は、下方から順に、未焼成第１基体４０１、未焼成発熱体４０２、未焼成第２基体４０３、未焼成第１電極４０４、未焼成絶縁部材４０５、未焼成第２電極４０６、未焼成保護層４０７などが積層されて形成される。

成型体形成工程では、まず、未焼成第１基体４０１の上に、白金を主体とするペーストを用い、スクリーン印刷により未焼成発熱体４０２を成形する。そして、未焼成発熱体４０２を挟み込むようにして、未焼成第２基体４０３を未焼成第１基体４０１に対して積層する。

さらに、固体電解質体４３５および絶縁部材４０５の上に、未焼成第１電極４０４および未焼成第２電極４０６をスクリーン印刷法により形成する。なお、未焼成第１電極４０４および未焼成第２電極４０６は、白金９０質量％及びジルコニア粉末１０質量％の白金ペーストからなる。この白金ペーストを用いたスクリーン印刷法により、未焼成第１電極４０４および未焼成第２電極４０６を成形する。

続いて、未焼成第１電極４０４を挟み込むようにして、絶縁部材４０５を未焼成第２基体４０３に対して積層する。なお、このときの絶縁部材４０５は、貫通孔４３３に固体電解質体４３５が配置されている。

そして、未焼成第２電極４０６を挟み込むようにして、未焼成保護層４０７を絶縁部材４０５に対して積層する。なお、未焼成保護層４０７は、未焼成補強部４０８および電極保護部４４１を備えている。

このようにして未焼成の成型体を形成する。
次に、切断工程を行う。
切断工程では、未焼成の成型体に対して積層方向の外力（１［ＭＰａ］）を加えて、未焼成成型体を構成する各未焼成シートを圧着した後、予め定められた大きさに切断して、１個の成型体から１０個の積層体を得る。この積層体は、上述の加圧工程において、未焼成固体電解質体４３５を加圧変形したことから、未焼成固体電解質体４３５と未焼成絶縁部材４０５における貫通孔４３３の内壁との間に隙間が生じ難い構成である。

その後、焼成工程として、積層体から樹脂抜きを行う前焼成を実施した後、さらに本焼成して酸素濃度を検出するセンサ素子４を得る。
未焼成第１電極４０４は、焼成工程により、第１電極部４５１と第１リード部４５３とからなる第１電極４０４となる。

未焼成固体電解質体４３５は、焼成工程により、固体電解質体４３５となる。未焼成絶縁部材４０５は、焼成工程により、絶縁部材４０５となる。
未焼成第２電極４０６は、焼成工程により、第２電極部４４７と第２リード部４４９とからなる第２電極４０６となる。

未焼成保護層４０７の未焼成補強部４０８は、焼成工程により、絶縁部材４０５を保護するための補強部４０８となり、未焼成保護層４０７の未焼成電極保護部４４１は、焼成工程により、第２電極部４４７を被毒から防御するための多孔質の電極保護部４４１となる。

以上説明したように、本実施形態のセンサ素子４は、固体電解質体４３５の厚さ寸法と絶縁部材４０５の厚さ寸法との寸法差が第１電極４０４および第２電極４０６の厚さ寸法以下となるように形成されている。

このようなセンサ素子４は、固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との境界部分に段差が存在する場合であっても、その段差の寸法が電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の厚さ寸法よりも小さいことから、電極のうち固体電解質体４３５に積層された部分と絶縁部材４０５に積層された部分とは、少なくとも一部が互いに接触した状態となる。つまり、固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との境界部分において第１電極４０４および第２電極４０６が断線するのを防止できる。

よって、本実施形態のセンサ素子４は、絶縁部材４０５と固体電解質体４３５との境界部分における電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の断線が生じがたいセンサ素子となる。

また、本実施形態におけるセンサ素子の製造方法では、加圧工程を実施しており、加圧工程において、固体電解質体４３５に対して厚さ寸法を変更させる外力を印加して、境界部分における固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との段差寸法が電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の厚さ寸法よりも小さくなるまで、固体電解質体４３５を変形させている。そして、加圧工程の後、成型体形成工程において、絶縁部材４０５における表側板面および裏側板面のそれぞれに電極（第１電極４０４および第２電極４０６）を配置している。

このようなセンサ素子製造方法によれば、絶縁部材４０５の貫通孔４３３に対して固体電解質体４３５を配置する打抜配置工程の後、加圧工程を実行することから、境界部分における固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との段差寸法を電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の厚さ寸法よりも小さくすることができる。

このため、成型体形成工程において、絶縁部材４０５における表側板面および裏側板面のそれぞれに電極（第１電極４０４および第２電極４０６）を配置するにあたり、電極のうち固体電解質体４３５に積層された部分と絶縁部材４０５に積層された部分とは、少なくとも一部が互いに接触した状態となる。

つまり、本実施形態のような製造方法を用いることで、固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との境界部分において電極（第１電極４０４および第２電極４０６）が断線するのを防止できる。

よって、本実施形態によれば、絶縁部材４０５と固体電解質体４３５との境界部分における電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の断線が生じがたいガスセンサ素子製造方法を実現できる。

また、本実施形態では、打抜配置工程の直後においては、境界部分における固体電解質体４３５の厚さ寸法は絶縁部材４０５の厚さ寸法よりも大きく形成されており、加圧工程においては、固体電解質体４３５に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加して、固体電解質体４３５と絶縁部材４０５との段差寸法が電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、固体電解質体４３５を変形させている。

このように、打抜配置工程において、境界部分における固体電解質体４３５の厚さ寸法を絶縁部材４０５の厚さ寸法よりも大きく形成しておき、その後の加圧工程で、固体電解質体４３５に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加する場合には、絶縁部材４０５に対して働く外力が小さくなり、絶縁部材４０５の外形形状はほとんど変化しない。

つまり、加圧工程を実行した場合であっても、センサ素子４のうち絶縁部材４０５の外形形状に個体差が生じるのを防止できる。
よって、本実施形態によれば、電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の断線が生じ難くなるとともに、絶縁部材４０５の外形形状に個体差が生じ難いガスセンサ素子製造方法を実現できる。

また、本実施形態においては、絶縁部材４０５の貫通孔４３３は、絶縁部材４０５の板面に平行な断面における輪郭形状が頂点部を有しない形状に構成されている。なお、ここでの頂点部とは、角を作る二直線の交点部分を意味する。

絶縁部材４０５における貫通孔４３３の輪郭形状が、このように形成される場合には、この貫通孔４３３の内部に配置される固体電解質体４３５についても、輪郭形状が同様の形状となり、積層方向に見たときの断面形状が頂点部を有さない形状となる。

そして、頂点部を有する輪郭形状の固体電解質体においては、頂点部において熱的なストレスや機械的なストレスが生じやすくなるのに対して、頂点部を有しない輪郭形状に形成された固体電解質体４３５は、これらのストレスが生じるのを防止できる。これにより、本実施形態で得られるセンサ素子４は、熱的強度及び機械的強度が向上する。

よって、本実施形態によれば、電極（第１電極４０４および第２電極４０６）の断線が生じ難くなるとともに、センサ素子４の熱的強度及び機械的強度が向上するガスセンサ素子製造方法を実現できる。

また、本実施形態のセンサ素子４は、固体電解質体４３５が絶縁部材４０５における貫通孔４３３の内部に配置される構成であることから、板面全体を固体電解質体で構成するセンサ素子に比べて、固体電解質体の使用量を低減できる。よって、固体電解質体は高価な材料であることから、本実施形態のセンサ素子４は、板面全体を固体電解質体で構成するセンサ素子に比べて、コスト低減を図ることができる。

また、本実施形態のセンサ素子４は、第２基体４０３、絶縁部材４０５、保護層４０７によって固体電解質体４３５の全周を覆う構成であることから、固体電解質体４３５が外部に露出しない構成である。このような構成を採用することで、固体電解質体が外部に露出する構成のセンサ素子に比べて、固体電解質体が凝縮水などに接触することがないため、固体電解質体４３５の周囲に配置される部材をアルミナ等の高熱伝導材で構成することで、センサ素子としての耐熱衝撃性を向上させることができる。

さらに、本実施形態のセンサ素子４は、固体電解質体４３５が外部に露出しない構成であることから、固体電解質体が外部に露出する構成のセンサ素子に比べて、固体電解質体が直接外部に接触することがないため、電流漏洩の発生を抑制できる利点がある。つまり、固体電解質体４３５が、絶縁性材料（第２基体４０３、絶縁部材４０５、保護層４０７）によって覆われることから、固体電解質体が直接外部に接触して電流が流れるのを防止でき、電流漏洩の発生を抑制できる。

なお、本実施形態においては、センサ素子４が特許請求の範囲に記載のガスセンサ素子に相当し、絶縁部材４０５が絶縁部材に相当し、固体電解質体４３５が固体電解質体に相当し、第１電極部４５１，第２電極部４４７が電極部に相当し、第１リード部４５３，第２リード部４４９がリード部に相当し、第１電極４０４および第２電極４０６が一対の電極に相当している。また、打抜配置工程のうち未焼成固体電解質体４３５を貫通孔４３３に配置する配置工程が固体電解質体配置工程に相当し、成型体形成工程のうち未焼成第１電極４０４および未焼成第２電極４０６を成型する工程が電極配置工程に相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、固体電解質体を絶縁部材の貫通孔に配置した直後においては、境界部分における固体電解質体の厚さ寸法が絶縁部材の厚さ寸法よりも大きく形成される実施形態について説明したが、絶縁部材の厚さ寸法が固体電解質体の厚さ寸法よりも大きく形成されるようにしてもよい。そして、加圧工程では、絶縁部材に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加して、境界部分における固体電解質体と絶縁部材との段差寸法が電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、絶縁部材を変形させるのである。

このような製造方法を採用することでも、絶縁部材と固体電解質体との境界部分における電極の断線が生じがたいガスセンサ素子製造方法を実現できる。
なお、このような製造方法を採用する場合には、加圧工程において絶縁部材の外形形状が変形する虞があるが、絶縁部材の外形形状が変形した場合には、外形形状を整える工程（たとえば、切断工程）を実施することで、適正な形状のガスセンサ素子を製造することができる。

また、上記実施形態では、正方形の頂点部近傍領域を曲線形状に置き換えた形状の輪郭形状を有する固体電解質体４３５について説明したが、固体電解質体の輪郭形状は、頂点部（角を作る二直線の交点部分）を有さない形状であれば、他の形状を採用することができる。たとえば、円形状や楕円形状を採用することができ、あるいは、多角形の頂点部分を曲線に置き換えてなる形状を採用することもできる。

このように、頂点部を有さない輪郭形状とすることで、熱的ストレスや機械的ストレスが生じやすい部分（頂点部）をなくすことができ、固体電解質体としての熱的強度および機械的強度を向上できるとともに、ガスセンサ素子としての熱的強度及び機械的強度も向上できる。

また、上記実施形態のガスセンサ素子（センサ素子４）においては、絶縁部材として固体電解質体よりも熱伝導性に優れた材料からなる絶縁部材を用いてもよい。このような構成を採ることで、固体電解質体を活性化温度まで加熱するための所要時間を短縮することができ、ガスセンサ素子としての起動時間を短縮できる。

さらに、ガスセンサ素子を構成する絶縁性材料（たとえば、絶縁部材４０５など）は、アルミナに限られることはなく、絶縁性を有するセラミック焼結体であれば特に限定されなく、例えば、ムライト等の酸化物系セラミックを採用することができる。

また、上記実施形態では、未焼成保護層４０７については、未焼成固体電解質体４３５および未焼成絶縁部材４０５と同様にして、貫通孔形成工程、打ち抜き配置工程、加圧工程を行うことで、未焼成補強部４０８の貫通孔４４２に未焼成電極保護部４４１を配置したが、他の製造方法を用いて作製してもよい。さらに、上記実施形態のセンサ素子４は、未焼成電極保護部４４１を未焼成補強部４０８の貫通孔４４２内に配置した未焼成保護層４０７を用いたが、第２電極部上に未焼成電極保護部のみを配置したガスセンサ素子としても良い。

さらに、上記実施形態では、第１電極４０４、第２電極４０６が絶縁部材４０５および固体電解質体４３５における表側板面上および裏側板面上にそれぞれ配置される構成を採用しているが、第１電極および第２電極の両方を、絶縁部材および固体電解質体のどちらか一方の板面上に設ける構成のガスセンサ素子としてもよい。

また、本発明のガスセンサ素子製造方法を適用可能なガスセンサ素子は、固体電解質体を１個備えるガスセンサ素子に限られることはなく、固体電解質体を２個以上備えるガスセンサ素子（たとえば、全領域空燃比センサなど）に対しても、本発明のガスセンサ素子製造方法を適用することができる。

本発明を適用した実施形態のセンサ素子を備える酸素センサの全体構成を示す断面図である。 センサ素子の概略構造を表す分解斜視図である。 貫通孔成形型に対して未焼成絶縁部用シートが配置されたときの断面状態を表す説明図である。 パンチ型を下降させたときの未焼成絶縁部用シートの断面状態を表す説明図である。 貫通孔が形成された未焼成絶縁部材のうち一部分の先端部外観を示す説明図である。 貫通孔成形型に対して未焼成絶縁部材および未焼成固体電解質体用シートが配置されたときの断面状態を表す説明図である。 貫通孔に未焼成固体電解質体が挿入された未焼成絶縁部材の断面状態を表す説明図である。 加圧成形型に対して未焼成絶縁部材が配置されたときの断面状態を表す説明図である。 加圧成形型により未焼成固体電解質体が変形した後の未焼成絶縁部材および未焼成固体電解質体の断面状態を表す説明図である。

符号の説明

２…酸素センサ、４…センサ素子（検出素子）、３０…検知側センサ電極パッド、３２…基準側センサ電極パッド、３４…ヒータ電極パッド、３６…ヒータ電極パッド、１１３…未焼成固体電解質体用シート、１１７…未焼成絶縁部用シート、４０１…第１基体、４０２…発熱体、４０３…第２基体、４０４…第１電極、４０５…絶縁部材、４０６…第２電極、４０７…保護層、４０８…補強部、４３３…貫通孔、４３５…固体電解質体、４４１…電極保護部、４４２…貫通孔、５００…ヒータ、６００…センサ部。

Claims (4)

1. 厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、
   少なくとも一部が前記貫通孔内に配置された固体電解質体と、
   少なくとも自身の一部が前記固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて前記電極部に接続するリード部と、を有し、前記絶縁部材および前記固体電解質体の板面上に配置される一対の電極と、
   を備えるガスセンサ素子を製造するガスセンサ素子製造方法であって、
   焼成後に前記絶縁部材となる未焼成絶縁部材の前記貫通孔内に、焼成後に前記固体電解質体となる未焼成固体電解質体の少なくとも一部を配置する固体電解質体配置工程と、
   前記固体電解質体配置工程の後、前記未焼成固体電解質体および前記未焼成絶縁部材のうち少なくとも一方に対して厚さ寸法を変更させる外力を印加して、前記未焼成固体電解質体と前記未焼成絶縁部材との境界部分における段差寸法が前記電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、前記未焼成固体電解質体および前記未焼成絶縁部材のうち少なくとも一方を変形させる加圧工程と、
   前記加圧工程の後、前記未焼成絶縁部材および前記未焼成固体電解質体における板面上に、焼成後に前記電極となる未焼成電極を配置する電極配置工程と、
   前記電極配置工程の後に、前記未焼成固体電解質体、前記未焼成絶縁部材および前記未焼成電極を含む積層体を焼成する焼成工程と、
   を有することを特徴とするガスセンサ素子製造方法。
2. 前記固体電解質体配置工程の直後においては、前記境界部分における前記未焼成固体電解質体の厚さ寸法は前記未焼成絶縁部材の厚さ寸法よりも大きく形成されており、
   前記加圧工程においては、前記未焼成固体電解質体に対して厚さ寸法を縮小する外力を印加して、前記境界部分における前記未焼成固体電解質体と前記未焼成絶縁部材との段差寸法が前記未焼成電極の厚さ寸法よりも小さくなるまで、前記未焼成固体電解質体を変形させること、
   を特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子製造方法。
3. 前記未焼成絶縁部材の前記貫通孔は、前記未焼成絶縁部材の板面に平行な断面における輪郭形状が頂点部を有しない形状であること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ素子製造方法。
4. 厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された板型形状の絶縁性材料からなる絶縁部材と、
   少なくとも一部が前記貫通孔内に配置された固体電解質体と、
   少なくとも自身の一部が前記固体電解質体を覆う電極部と、長手方向に延びて前記電極部に接続するリード部と、を有し、前記絶縁部材および前記固体電解質体の板面上に配置される一対の電極と、
   を備えるガスセンサ素子であって、
   前記固体電解質体および前記絶縁部材との境界部分に段差が存在すると共に、前記固体電解質体の厚さ寸法と前記絶縁部材の厚さ寸法との寸法差は、前記電極の厚さ寸法以下であること、
   を特徴とするガスセンサ素子。

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