JP4714027B2 - Manufacturing method of gas sensor - Google Patents

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本発明はガスセンサの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor.

従来、内燃機関の排気系に設置され、排気ガス中の酸素濃度を検出して内燃機関の燃焼制御に利用されるガスセンサとして、酸素センサが知られている。この酸素センサは、軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに晒されるガスセンサ素子と、このガスセンサ素子の先端側を自身の先端よりも突出させるとともに、ガスセンサ素子を取り囲む筒状の主体金具と、この主体金具の先端側に装着されるとともに、ガスセンサ素子の先端部を覆う筒状のプロテクタ等を有している。   2. Description of the Related Art Conventionally, an oxygen sensor is known as a gas sensor that is installed in an exhaust system of an internal combustion engine and detects oxygen concentration in exhaust gas and is used for combustion control of the internal combustion engine. The oxygen sensor extends in the axial direction, and has a gas sensor element whose tip side is exposed to the gas to be measured, a cylindrical metal shell that surrounds the gas sensor element while projecting the tip side of the gas sensor element from its own tip, A cylindrical protector or the like is attached to the distal end side of the metal shell and covers the distal end portion of the gas sensor element.

このガスセンサ素子として、例えば図8に分解斜視図を示すものが知られている。このガスセンサ素子300は、被測定ガスを検出する検出素子100を有している。検出素子100は、第1電極101、第1固体電解質体102、第2電極103、絶縁層104、第3電極105、第2固体電解質体106、第4電極107及び保護層108が順に積層されている。また、ガスセンサ素子300には、検出素子100が活性するためにこれを加熱するためのヒータ素子200が検出素子100に一体に設けられている。ヒータ素子200は、例えば、第1基体201、発熱体202及び第2基体203が順に積層されている。   As this gas sensor element, for example, an exploded perspective view shown in FIG. 8 is known. The gas sensor element 300 includes a detection element 100 that detects a gas to be measured. In the detection element 100, a first electrode 101, a first solid electrolyte body 102, a second electrode 103, an insulating layer 104, a third electrode 105, a second solid electrolyte body 106, a fourth electrode 107, and a protective layer 108 are sequentially stacked. ing. In addition, the gas sensor element 300 is integrally provided with a heater element 200 for heating the detection element 100 so that the detection element 100 is activated. In the heater element 200, for example, a first base 201, a heating element 202, and a second base 203 are sequentially stacked.

例えば、検出素子100とヒータ素子200とが一体にされたガスセンサ素子300は、以下の印刷工程を経て製造され得る(特許文献1、2)。まず、焼成後に第1基体201、第2基体203、第1固体電解質体102、絶縁層104、第2固体電解質体106及び保護層108となる矩形の各グリーンシートを用意する。また、焼成後に図8に示す発熱体202、第1電極101、第2電極103、第3電極105及び第4電極107となる金属ペーストを用意する。なお、各グリーンシート及び各金属ペーストは、組成や形状等が異なるので、以下、図9〜12においては、焼成後に第1基体201となるグリーンシート1及び焼成後に発熱体202となる金属ペースト2について説明する。また、少なくとも一つのパターン3aが形成されたスクリーン3と、スキージ4とを用意する。   For example, the gas sensor element 300 in which the detection element 100 and the heater element 200 are integrated can be manufactured through the following printing process (Patent Documents 1 and 2). First, rectangular green sheets that become the first base 201, the second base 203, the first solid electrolyte body 102, the insulating layer 104, the second solid electrolyte body 106, and the protective layer 108 after firing are prepared. Further, a metal paste is prepared which becomes the heating element 202, the first electrode 101, the second electrode 103, the third electrode 105, and the fourth electrode 107 shown in FIG. In addition, since each green sheet and each metal paste differ in a composition, a shape, etc., in the following, in FIGS. 9-12, the green paste 1 used as the 1st base | substrate 201 after baking, and the metal paste 2 used as the heat generating body 202 after baking. Will be described. A screen 3 on which at least one pattern 3a is formed and a squeegee 4 are prepared.

そして、グリーンシート1の表面上にスクリーン3を設け、スキージ4を金属ペースト2とともにスクリーン3上で一方向(グリーンシート1の後端側から先端側に向かう方向)Dに移動させる。こうして、金属ペースト2をパターン3aに倣ってグリーンシート1上にスクリーン印刷する。以下、グリーンシート1上に印刷された金属ペースト2を印刷層5とする。   Then, the screen 3 is provided on the surface of the green sheet 1, and the squeegee 4 is moved along the metal paste 2 in one direction (direction from the rear end side toward the front end side) D on the screen 3. Thus, the metal paste 2 is screen-printed on the green sheet 1 following the pattern 3a. Hereinafter, the metal paste 2 printed on the green sheet 1 is referred to as a printing layer 5.

印刷層5をもつグリーンシート1は他のグリーンシートと積層され、積層体とされる。この際、図8に示すように、外部端子301〜305が発熱体202用の印刷層5等と整合するように介在される。検出素子100及びヒータ素子200が一体のガスセンサ素子300を得るための積層体は、検出素子100用の積層体及びヒータ素子200用の積層体が一体になっている。   The green sheet 1 having the printing layer 5 is laminated with other green sheets to form a laminate. At this time, as shown in FIG. 8, the external terminals 301 to 305 are interposed so as to be aligned with the printing layer 5 for the heating element 202 and the like. In the laminated body for obtaining the gas sensor element 300 in which the detection element 100 and the heater element 200 are integrated, the laminated body for the detection element 100 and the laminated body for the heater element 200 are integrated.

そして、得られた積層体を焼成する。これにより、各グリーンシートは、第1基体201、第2基体203、第1固体電解質体102、絶縁層104、第2固体電解質体106及び保護層108となる。また、各印刷層5は、発熱体202、第1電極101、第2電極103、第3電極105及び第4電極107となる。こうして、ガスセンサ素子300が得られる。検出素子100用の積層体と、ヒータ素子200用の積層体とが別々に成形される場合には、個々の積層体を焼成後に接合することにより、ガスセンサ素子が得られる。   And the obtained laminated body is baked. Thus, each green sheet becomes the first base 201, the second base 203, the first solid electrolyte body 102, the insulating layer 104, the second solid electrolyte body 106, and the protective layer 108. In addition, each printed layer 5 becomes a heating element 202, a first electrode 101, a second electrode 103, a third electrode 105, and a fourth electrode 107. Thus, the gas sensor element 300 is obtained. When the laminated body for the detection element 100 and the laminated body for the heater element 200 are separately molded, the gas sensor element is obtained by bonding the individual laminated bodies after firing.

こうして得られたガスセンサ素子は、主体金具等に組みつけられてガスセンサとされる。ガスセンサは、例えばエンジンの排気管等の排気系に装着され、排気ガス中における被測定ガスを検出するために用いられる。   The gas sensor element thus obtained is assembled into a metal shell or the like to form a gas sensor. The gas sensor is attached to an exhaust system such as an exhaust pipe of an engine, for example, and is used to detect a gas to be measured in the exhaust gas.

特開2002−202280号公報JP 2002-202280 A 特開2002−296227号公報JP 2002-296227 A

しかし、上記従来のガスセンサの製造方法では、グリーンシート上の印刷層にカスレを生じる虞があった。   However, in the above conventional method for manufacturing a gas sensor, there is a possibility that the printed layer on the green sheet may become distorted.

例えば、図9に示すように、ヒータ素子200を得るためのグリーンシート1上の印刷層5には、先端側の端部E付近において、カスレPが生じやすかった。   For example, as shown in FIG. 9, the scrape P is likely to occur in the vicinity of the end E on the front end side in the printing layer 5 on the green sheet 1 for obtaining the heater element 200.

このように印刷層5の端部E付近にカスレPが生じたグリーンシート1を有する積層体からガスセンサを製造すると、そのヒータ素子200では、発熱体202の先端部位の通電面積が小さくなり、使用時にそこでの電気抵抗が他の部位よりも大きくなってしまう。このため、このガスセンサでは、発熱体202の一部だけが異常に高温まで発熱し、他の部位が所定の温度まで発熱し難いこととなってしまう。   When the gas sensor is manufactured from the laminate having the green sheet 1 in which the scrape P is generated in the vicinity of the end portion E of the printed layer 5 in this way, in the heater element 200, the current-carrying area at the front end portion of the heating element 202 becomes small, Sometimes the electrical resistance there is greater than other parts. For this reason, in this gas sensor, only a part of the heating element 202 generates heat to an abnormally high temperature, and other parts hardly generate heat to a predetermined temperature.

このため、このガスセンサでは、検出素子100の所定の部位が所定の温度まで昇温するまでに長時間を要することもあり、その場合には、被測定ガスを正確に検出し始めるまでの時間が長くなってしまう。これではガスセンサの稼動性が損なわれてしまう。   For this reason, in this gas sensor, it may take a long time for the predetermined portion of the detection element 100 to rise to the predetermined temperature, and in this case, the time until the gas to be measured starts to be detected accurately. It will be long. This impairs the operability of the gas sensor.

また、このガスセンサは、発熱体202の一部の異常昇温によって、第1基体201や第2基体203にクラックを生じるおそれがある。これではガスセンサの耐久性が損なわれてしまう。   In addition, this gas sensor may cause cracks in the first base 201 and the second base 203 due to an abnormal temperature rise in a part of the heating element 202. This impairs the durability of the gas sensor.

検出素子100を得るためのグリーンシート上の印刷層にカスレが生じる場合もあり、その場合には、ガスセンサは正確な電気信号を取得し難いものとなってしまい、ガスの検出精度が低下してしまうおそれがある。   In some cases, the printed layer on the green sheet for obtaining the detection element 100 may be blurred. In this case, the gas sensor is difficult to obtain an accurate electrical signal, and the gas detection accuracy is lowered. There is a risk that.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、グリーンシート上の金属ペーストである印刷層にカスレを生じ難いガスセンサの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and it is an object to be solved to provide a method for manufacturing a gas sensor that is less likely to cause scumming in a printed layer that is a metal paste on a green sheet.

発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を行い、印刷層の先端側の端部にカスレが生じやすく、対応するパターンの終点におけるグリーンシートとスクリーンとの間の前方側の角度が重要であることを発見し、本発明を完成させるに至った。   The inventors have intensively researched to solve the above problems, and the end of the printed layer tends to be blurred, and the angle on the front side between the green sheet and the screen at the end point of the corresponding pattern is important. It was discovered that the present invention was completed.

すなわち、本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子を有するガスセンサの製造方法において、   That is, the gas sensor manufacturing method of the present invention includes a detection element having a plate-like solid electrolyte body extending in the axial direction and a pair of electrodes arranged on the solid electrolyte body, and having a detection unit on the tip side. In the manufacturing method of the gas sensor which has,

焼成後に前記固体電解質体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記電極の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、   A screen on which at least one pattern is formed is disposed on the surface of the green sheet that becomes the solid electrolyte body after firing, and a metal paste as a material of the electrode is placed on the screen together with a squeegee from the rear end side of the green sheet. Having a printing step of printing the metal paste on the green sheet following the pattern by moving toward the tip side;

前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が0.7°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って2列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とする。
In the printing step, at the end of the tip side in the pattern, Ri Do the angle of the front side 0.7 ° or more of between the green sheet and the screen,
The pattern is formed in two or more rows along the axial direction, and the screen is provided with a step for ensuring the angle between the rows .

また、本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子と、   The gas sensor manufacturing method of the present invention includes a plate-shaped solid electrolyte body extending in the axial direction and a pair of electrodes disposed on the solid electrolyte body, and a detection element including a detection unit on the distal end side. ,

板状の基体と、該基体上に配置された発熱体とを有し、該検出素子に積層されたヒータ素子と、   A heater element having a plate-shaped substrate and a heating element disposed on the substrate, and laminated on the detection element;

を有するガスセンサの製造方法において、   In the manufacturing method of the gas sensor having

焼成後に前記基体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記発熱体の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、   A screen on which at least one pattern is formed is disposed on the surface of the green sheet to be the base after firing, and a metal paste that is a material of the heating element is placed on the screen together with a squeegee from the rear end side of the green sheet. A printing step of printing the metal paste on the green sheet in accordance with the pattern by moving toward the side,

前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が0.7°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って2列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とする
In the printing step, at the end of the tip side in the pattern, Ri Do the angle of the front side 0.7 ° or more of between the green sheet and the screen,
The pattern is formed in two or more rows along the axial direction, and the screen is provided with a step for ensuring the angle between the rows .

発明者らの確認によれば、グリーンシート上の印刷層には、先端側の終点において、カスレが生じやすい。この原因は以下のように推測される。   According to the confirmation of the inventors, the printed layer on the green sheet is likely to be blurred at the end point on the front end side. The cause is presumed as follows.

図10〜12に示すように、印刷工程において、スクリーン3上の金属ペースト2は、スキージ4の前面4aによって下方に移動させられ、スクリーン3のパターン3aを経てグリーンシート1上に載せられる。スクリーン3のパターン3a以外の部分はマスク3bによって上下が連通しないため、金属ペースト2はパターン3a以外の部分ではグリーンシート1上に載らない。こうして、金属ペースト2は、パターン3aに倣ってグリーンシート1上に印刷層5としてスクリーン印刷されるのである。   As shown in FIGS. 10 to 12, in the printing process, the metal paste 2 on the screen 3 is moved downward by the front surface 4 a of the squeegee 4 and placed on the green sheet 1 through the pattern 3 a of the screen 3. Since portions other than the pattern 3a of the screen 3 are not communicated with each other by the mask 3b, the metal paste 2 is not placed on the green sheet 1 in portions other than the pattern 3a. Thus, the metal paste 2 is screen-printed as the printing layer 5 on the green sheet 1 following the pattern 3a.

この間、図10に示すように、例えば、スキージ4がパターン3aにおける先端側の終点F(印刷層5の端部Eと同位置)より後方側のA点に位置しているときには、グリーンシート1上の印刷層5aはこの後スクリーン印刷される印刷層5bと一体とされる。このため、スキージ4がA点より先端側に進み、スキージ4をスクリーン3から離すことにより、スクリーン3が自己のテンションによって徐々にグリーンシート1から離れるとしても、A点より後方側の印刷層5aは、印刷層5bとの粘性又は表面張力によってグリーンシート1上に残り、スクリーン3に連れられてグリーンシート1から離れてしまうことはない。   During this time, as shown in FIG. 10, for example, when the squeegee 4 is located at the point A on the rear side of the end point F (the same position as the end E of the printing layer 5) on the leading end side in the pattern 3a, the green sheet 1 The upper printing layer 5a is integrated with the printing layer 5b to be screen-printed thereafter. For this reason, even if the squeegee 4 advances to the tip side from the point A and the squeegee 4 is separated from the screen 3 so that the screen 3 is gradually separated from the green sheet 1 by its own tension, the printed layer 5a on the rear side from the point A Remains on the green sheet 1 due to the viscosity or surface tension with the printing layer 5 b and is not taken away from the green sheet 1 by the screen 3.

ところが、図11に示すように、スキージ4がパターン3aにおける先端側の終点Fに位置すると、グリーンシート1上の印刷層5cはこれ以上自己に一体とされる印刷層を有さないこととなる。このため、図12に示すように、スキージ4が終点Fより先端側のB点に進み、スキージ4をスクリーン3から離すことにより、スクリーン3が自己のテンションによって徐々にグリーンシート1から離れると、終点Fより後方側の印刷層5cはスクリーン3に連れられてグリーンシート1から離れやすくなってしまう。かくして、グリーンシート1上の印刷層5には、先端側の端部Eにおいて、カスレPが生じやすいと考えられる。   However, as shown in FIG. 11, when the squeegee 4 is positioned at the end point F on the leading end side in the pattern 3a, the printing layer 5c on the green sheet 1 does not have any further printing layer integrated with itself. . For this reason, as shown in FIG. 12, when the squeegee 4 advances to the point B on the tip side from the end point F, and the squeegee 4 is separated from the screen 3, the screen 3 is gradually separated from the green sheet 1 by its own tension. The printing layer 5c on the rear side from the end point F is easily separated from the green sheet 1 with the screen 3. Thus, it is considered that the scraping P tends to occur in the end portion E on the front end side in the printing layer 5 on the green sheet 1.

それに対し、発明者らは、パターンにおける先端側の終点で、グリーンシートとスクリーンとの間のうち前方側の角度が0.7°以上をなせば、カスレを防止できることを発見したのである。この原因は以下のように推測される。   On the other hand, the inventors have found that blurring can be prevented if the front-side angle between the green sheet and the screen is 0.7 ° or more at the end point on the front end side in the pattern. The cause is presumed as follows.

図11に示すように、スキージ4がパターン3aにおける先端側の終点Fに位置し、さらに先端側に進もうとする際、スクリーン3は自己のテンションによって徐々にグリーンシート1から離れようとする。この際、グリーンシート1とスクリーン3との間の前方側の角度θが大きければ、スクリーン3は、終点Fにおけるグリーンシート1との接点eにおいてグリーンシート1からすばやく離れようとすると考えられる。このため、グリーンシート1上の印刷層5cは慣性によってグリーンシート1に残り易いと考えられる。   As shown in FIG. 11, when the squeegee 4 is positioned at the end point F on the front end side in the pattern 3a and further advances to the front end side, the screen 3 gradually moves away from the green sheet 1 by its own tension. At this time, if the angle θ on the front side between the green sheet 1 and the screen 3 is large, it is considered that the screen 3 tries to quickly leave the green sheet 1 at the contact point e with the green sheet 1 at the end point F. For this reason, it is considered that the printing layer 5c on the green sheet 1 tends to remain on the green sheet 1 due to inertia.

発明者らの試験結果によれば、パターン3aにおける一方向D側の終点Fにおいて、グリーンシート1とスクリーン3との間の前方側の角度θが0.7°以上であれば、カスレPを生じにくい。これにより、スクリーン3が接点eから垂直に近い方向でグリーンシート1からすばやく離れようとすると考えられる。このため、グリーンシート1上の印刷層5cに適度の慣性が働き、印刷層5がグリーンシート1に残り易いと考えられる。   According to the test results of the inventors, when the angle θ on the front side between the green sheet 1 and the screen 3 is 0.7 ° or more at the end point F on the one direction D side in the pattern 3a, Hard to occur. Thereby, it is considered that the screen 3 tries to quickly leave the green sheet 1 in a direction near the vertical from the contact point e. For this reason, it is considered that moderate inertia acts on the printing layer 5 c on the green sheet 1 and the printing layer 5 tends to remain on the green sheet 1.

したがって、本発明のガスセンサの製造方法によれば、グリーンシート上の金属ペーストである印刷層にカスレを生じ難い。   Therefore, according to the method for manufacturing a gas sensor of the present invention, it is difficult for the printed layer, which is a metal paste on the green sheet, to be scummed.

このため、この製造方法によって製造したガスセンサであれば、被測定ガスを正確に検出し始めるまでに長時間を要することがなく、稼動性が高い。また、このガスセンサは、第1基体等にクラックを生じ難いことから、耐久性を上げることもできる。さらに、このガスセンサは、正確な電気信号も取得し易く、ガスの検出精度が低下することを防止できる。   For this reason, if it is a gas sensor manufactured by this manufacturing method, it will not take a long time to start detecting the gas to be measured accurately, and the operability is high. Moreover, since this gas sensor is hard to produce a crack in the 1st base | substrate etc., durability can also be raised. Furthermore, this gas sensor can easily acquire an accurate electrical signal, and can prevent a decrease in gas detection accuracy.

グリーンシートは、例えば、焼成後に基体、固体電解質体、絶縁層及び保護層となるものである。グリーンシートは、これらに応じた材質のもの、例えば、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al23)、シリカ(SiO2)等からなり得る。 A green sheet becomes a base | substrate, a solid electrolyte body, an insulating layer, and a protective layer after baking, for example. The green sheet may be made of a material corresponding to these, for example, zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), or the like.

金属ペーストとしては、白金、ロジウム、パラジウム等の白金族元素を採用することができる。これらはその一種を単独で使用することもできるし、又二種以上を併用することもできる。また、金属ペーストはグリーンシートが含有する成分と同一の成分を含有することが好ましい。これにより、金属ペーストがグリーンシートに固着されやすい。   As the metal paste, platinum group elements such as platinum, rhodium, and palladium can be employed. These can be used alone or in combination of two or more. Moreover, it is preferable that a metal paste contains the same component as the component which a green sheet contains. Thereby, the metal paste is easily fixed to the green sheet.

スクリーンとしては、金属ペーストを表面から裏面まで通過させることができるシート状のあらゆるものを採用することができる。例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ等を採用することができる。スクリーンには、感光性樹脂等によってマスクが形成され、これによりマスクを形成していない部位にパターンが形成されている。パターンは、一つのスクリーンに複数形成されていてもよい。   As the screen, any sheet-like material that can pass the metal paste from the front surface to the back surface can be adopted. For example, a metal mesh, a resin mesh, etc. are employable. On the screen, a mask is formed with a photosensitive resin or the like, and thereby a pattern is formed in a portion where the mask is not formed. A plurality of patterns may be formed on one screen.

スキージとしては、ゴム製、樹脂製等のものを採用することができる。スキージはスクリーンより軟質のものであることが好ましい。これにより、スクリーンを劣化させ難いため、スクリーンの寿命が長期化される。   As the squeegee, rubber, resin or the like can be used. The squeegee is preferably softer than the screen. Thereby, since it is hard to degrade a screen, the lifetime of a screen is prolonged.

発明者らの試験結果によれば、前記角度は2.8°以下であることが好ましい。図11に示す前記角度θがあまりに大きいと、印刷層5cにニジミを生じてしまうからである。なぜなら、スクリーン3が接点eにおいて、グリーンシート1から離れる方向に荷重がかかり、スクリーン3とグリーンシート1との密着力が低下すると考えられる。これにより、印刷層5cは、本来スクリーン印刷されるべき位置の周囲にもスクリーン印刷されてしまい、ニジミを生じることとなるのである。例えば、ヒータ素子を得るためのグリーンシート1上の印刷層5cにニジミが生じると、そのヒータ素子はニジミが生じた部位の通電面積が大きくされ得るため、使用時に発熱し難くなる虞がある。   According to the test results of the inventors, the angle is preferably 2.8 ° or less. This is because if the angle θ shown in FIG. 11 is too large, the printed layer 5c is smeared. This is because the load is applied in the direction in which the screen 3 is separated from the green sheet 1 at the contact point e, and the adhesion between the screen 3 and the green sheet 1 is considered to decrease. As a result, the printing layer 5c is screen-printed around the position where it should originally be screen-printed, resulting in blurring. For example, if a smear occurs in the printed layer 5c on the green sheet 1 for obtaining a heater element, the heater element may have a large current-carrying area at the site where the smear has occurred, which may make it difficult to generate heat during use.

発明者らの試験結果によれば、パターンが軸線方向に沿って2列以上で形成されると、列間の後方側のパターンの一方向側の終点にカスレが生じやすい。この原因は、この場合には、列間の前方側のスクリーンがグリーンシートとの間に前記角度を確保し難いためであると考えられる。このため、パターンは軸線方向に沿って2列以上で形成され、スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けている。これにより、列間の前方側のスクリーンがグリーンシートとの間に前記角度を確保することができ、列間の後方側のパターンの一方向側の終点にカスレが生じ難い。 According to the inventors the test results, the pattern is Ru is formed in two or more rows along the axial direction, blur is likely to occur in one direction side of the end point of the rear side of the pattern between the columns. In this case, it is considered that this is because it is difficult to secure the angle between the front screen between the rows and the green sheet. For this reason, the pattern is formed in two or more rows along the axial direction, and a step is provided on the screen to ensure the angle between the rows . Thus, the angle between the front screen between the rows and the green sheet can be ensured, and the end point on the one-way side of the pattern on the rear side between the rows is less likely to occur.

この際、スクリーンはグリーンシート側の面に段差が形成されていることが好ましい。段差がスクリーンのグリーンシート側の面に形成されておれば、段差を形成する部材をスクリーンとは別に用意する必要がない。このため、作業が面倒でないとともに、段差を形成する部材によって生じる位置ズレも生じ難く、歩留まりが向上することから、製造コストの低廉化を実現できる。 At this time , the screen preferably has a step formed on the surface of the green sheet. If the step is formed on the surface of the screen on the green sheet side, it is not necessary to prepare a member for forming the step separately from the screen. For this reason, the work is not troublesome, the positional deviation caused by the member forming the step is hardly generated , and the yield is improved, so that the manufacturing cost can be reduced.

スクリーンのグリーンシート側の面に段差を形成する場合、この段差は、パターンを形成するマスクの材料からなることが好ましい。これにより、マスクによってパターンを形成するときに段差も形成することができ、作業性が上がって製造コストのより一層の低廉化を実現できる。   When a step is formed on the surface of the screen on the green sheet side, this step is preferably made of a mask material for forming a pattern. As a result, a step can be formed when the pattern is formed by the mask, and the workability is improved and the manufacturing cost can be further reduced.

以下、本発明を具体化した実施例を試験例とともに図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below together with test examples with reference to the drawings.

(実施例)
図1に示すように、実施例の製造方法によって得られるガスセンサ素子300は、検出素子100とヒータ素子200とが一体にされたものであり、ヒータ素子200はヒータ用リード線21、22を介して通電されることにより発熱して検出素子100を活性化させるようになっている。
(Example)
As shown in FIG. 1, a gas sensor element 300 obtained by the manufacturing method of the embodiment is an element in which a detection element 100 and a heater element 200 are integrated, and the heater element 200 is connected via heater lead wires 21 and 22. The detection element 100 is activated by generating heat when energized.

このガスセンサ素子300は、主体金具11、外筒15、プロテクタ17等が組みつけられてガスセンサとされる。まず、このガスセンサについて説明する。   The gas sensor element 300 is a gas sensor in which the metal shell 11, the outer cylinder 15, the protector 17, and the like are assembled. First, this gas sensor will be described.

ガスセンサにおいて、ガスセンサ素子300は軸線方向に延びるように配置されている。ガスセンサ素子300の後端側(図面上側)には支持碍管18が接着されている。この支持碍管18は、ガスセンサ素子300の軸線方向と平行に延設され、その延設された軸線方向と直交する方向の断面が略コ字形状を有する部材である。支持碍管18の凹面側がガスセンサ素子300の側面側に向けて接着されている。この支持碍管18の材質としては、シール部材65を構成するガラス成分の熱膨張率に近い材質、具体的にはアルミナが使用されている。支持碍管18はガスセンサ素子300とシール部材65との熱膨張差によるガスセンサ素子300のクラックの発生を抑制するために設けられている。   In the gas sensor, the gas sensor element 300 is arranged to extend in the axial direction. A support rod 18 is bonded to the rear end side (the upper side in the drawing) of the gas sensor element 300. The support rod 18 is a member that extends in parallel with the axial direction of the gas sensor element 300 and has a substantially U-shaped cross section in a direction orthogonal to the extended axial direction. The concave side of the support rod 18 is bonded toward the side surface of the gas sensor element 300. As the material of the support rod 18, a material close to the thermal expansion coefficient of the glass component constituting the seal member 65, specifically, alumina is used. The support rod 18 is provided to suppress the occurrence of cracks in the gas sensor element 300 due to the difference in thermal expansion between the gas sensor element 300 and the seal member 65.

主体金具11は、SUS430製のものであり、ガスセンサを排気管に取り付けるための雄ねじ31と、取り付け時に取り付け工具をあてがう六角部32とを有している。また、主体金具11には、径方向内側に向かって突出する金具側段部33が設けられており、この金具側段部33にパッキン5を介してガスセンサ素子300と絶縁を図るためのアルミナ製の円筒部材16が支持されている。具体的には、円筒部材16の径方向外側に向かって突出する突出部16aが金具側段部33に支持されている。一方、突出部16aの後端側における主体金具11の内面と円筒部材16の外面との間には、滑石粉末からなる充填部材34が配設され、さらにこの充填部材34の後端側にスリーブ35が主体金具11に内挿された状態で配置されている。   The metal shell 11 is made of SUS430, and has a male screw 31 for attaching the gas sensor to the exhaust pipe, and a hexagonal portion 32 to which an attachment tool is applied at the time of attachment. Further, the metal shell 11 is provided with a metal side step portion 33 projecting radially inward, and this metal side step portion 33 is made of alumina for insulation from the gas sensor element 300 via the packing 5. The cylindrical member 16 is supported. Specifically, a protrusion 16 a that protrudes outward in the radial direction of the cylindrical member 16 is supported by the metal-side step 33. On the other hand, a filling member 34 made of talc powder is disposed between the inner surface of the metal shell 11 and the outer surface of the cylindrical member 16 on the rear end side of the protruding portion 16a, and a sleeve on the rear end side of the filling member 34. 35 is arranged in a state of being inserted into the metal shell 11.

また、円筒部材16の内部には、アルミナ製のホルダ62と、ホルダ62とガスセンサ素子300とを固定するための接着部材63とが先端側(図面下側)から順に配置されている。さらに、円筒部材16とガスセンサ素子300との間には、滑石粉末からなる第2充填部材64が充填されている。第2充填部材64は、ガラス成分を12質量%含有する活性混合粉末を溶融、固化させたものである。また、円筒部材16の後端側内部には、ガスセンサ素子300を取り囲むようにガラスシールからなるシール部材65が配置されている。シール部材65は、結晶化ガラス粉末(シリカ、ホウ酸亜鉛マグネシウム系ガラス)を溶融、固化することで形成されている。   Also, inside the cylindrical member 16, an alumina holder 62 and an adhesive member 63 for fixing the holder 62 and the gas sensor element 300 are disposed in order from the distal end side (lower side in the drawing). Further, a second filling member 64 made of talc powder is filled between the cylindrical member 16 and the gas sensor element 300. The second filling member 64 is obtained by melting and solidifying an active mixed powder containing 12% by mass of a glass component. A seal member 65 made of a glass seal is disposed inside the rear end side of the cylindrical member 16 so as to surround the gas sensor element 300. The seal member 65 is formed by melting and solidifying crystallized glass powder (silica, zinc magnesium borate glass).

さらに、主体金具11の後端側内側には、SUS304製の内筒14の先端側が挿入されている。この内筒14は、先端側の拡径した開口端部14aを主体金具11の後端側内部に挿入した状態で、主体金具11の後端部11aを先端方向内側に加締めることにより、主体金具11に固定されている。また、内筒14は、円筒部材16の後端部を保護している。さらに、内筒14は、後端側に配置されるセパレータ51を先端側から支持している。なお、このガスセンサは、主体金具11の後端部11aを加締めることにより、充填部材34がスリーブ35を介して圧縮充填される構造になっている。   Furthermore, the front end side of the inner cylinder 14 made of SUS304 is inserted inside the rear end side of the metal shell 11. The inner cylinder 14 is formed by crimping the rear end portion 11a of the metallic shell 11 in the distal direction inward with the opening end portion 14a having an enlarged diameter on the distal end inserted into the rear end side inside the metallic shell 11. It is fixed to the metal fitting 11. Further, the inner cylinder 14 protects the rear end portion of the cylindrical member 16. Further, the inner cylinder 14 supports the separator 51 disposed on the rear end side from the front end side. The gas sensor has a structure in which the filling member 34 is compressed and filled via a sleeve 35 by caulking the rear end portion 11 a of the metal shell 11.

外筒15は、筒状に形成されたSUS304製のものであり、先端側が内筒14に対して同軸状に連結されている。外筒15と内筒14とは重なりを生じるように配置されており、その重なり部の少なくとも一部が周方向の内側に向けて加締められることで、互いに連結されている。また、外筒15内にはセパレータ51が挿入配置されている。セパレータ51には、ヒータ用リード線21、22と検出用リード線23〜25とを挿入するための挿通孔51aが先端側から後端側にかけて貫設されている。   The outer cylinder 15 is made of SUS304 formed in a cylindrical shape, and the distal end side is coaxially connected to the inner cylinder 14. The outer cylinder 15 and the inner cylinder 14 are disposed so as to overlap each other, and at least a part of the overlapping portion is caulked toward the inner side in the circumferential direction, thereby being connected to each other. A separator 51 is inserted into the outer cylinder 15. The separator 51 is provided with an insertion hole 51a for inserting the heater lead wires 21 and 22 and the detection lead wires 23 to 25 from the front end side to the rear end side.

挿入孔51a内には、ヒータ用リード線21、22及び検出用リード線23〜25と、ガスセンサ素子300におけるヒータ素子200の外部端子301等及び検出素子100の外部端子305等に接続される接続端子66とを接続する接続部材67が収容されている。これらヒータ用リード線21、22及び検出用リード線23〜25は、外部において、図示しないコネクタに接続されるようになっている。このコネクタを介してECU等の外部機器と各リード線21、22、23〜25とは電気信号の入出力が行われことになる。また、各リード線21、22、23〜25は詳細に図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて披覆した構造を有している。   In the insertion hole 51a, the heater lead wires 21 and 22 and the detection lead wires 23 to 25 are connected to the external terminal 301 of the heater element 200 in the gas sensor element 300 and the external terminal 305 of the detection element 100. A connecting member 67 for connecting the terminal 66 is accommodated. These heater lead wires 21 and 22 and detection lead wires 23 to 25 are externally connected to a connector (not shown). Electric signals are input and output between the external devices such as the ECU and the lead wires 21, 22, 23 to 25 through this connector. Further, although not shown in detail, each of the lead wires 21, 22, 23 to 25 has a structure in which the conductive wire is covered with an insulating film made of resin.

さらに、セパレータ51の後端側には、外筒15の後端側の開口部を閉塞するための略円柱状のゴムキャップ52が配置されている。このゴムキャップ52は、外筒15の後端側に装着された状態で、外筒15の外周を径方向内側に向かって加締めることにより、外筒15に固着されている。ゴムキャップ52にも、ヒータ用リード線21、22と検出用リード線23〜25とを挿入するための挿通孔52aが先端側から後端側にかけて貫設されている。   Furthermore, a substantially cylindrical rubber cap 52 for closing the opening on the rear end side of the outer cylinder 15 is disposed on the rear end side of the separator 51. The rubber cap 52 is fixed to the outer cylinder 15 by crimping the outer periphery of the outer cylinder 15 radially inward while being attached to the rear end side of the outer cylinder 15. The rubber cap 52 is also provided with an insertion hole 52a for inserting the heater lead wires 21 and 22 and the detection lead wires 23 to 25 from the front end side to the rear end side.

一方、主体金具11の先端側外周には、主体金具11の先端から突出するガスセンサ素子300の先端部を覆うと共に、複数のガス取り入れ孔17aを有する金属製のプロテクタ17が溶接によって取り付けられている。このプロテタタ17は、二重構造をなしており、外側には一様な外径を有する有底円筒状の外側プロテクタ71、内側には後端部の外径が先端部の外径よりも大きく形成された有底円筒状の内側プロテタタ72が配置されている。内側フロテクタ72の底部の外面は、外側プロテクタ71の底部の内面にスポット溶接されており、外側プロテクタ71と内側プロテクタ72とは一体化されている。   On the other hand, a metal protector 17 having a plurality of gas intake holes 17a is attached to the outer periphery on the front end side of the metallic shell 11 by covering the distal end portion of the gas sensor element 300 protruding from the distal end of the metallic shell 11 by welding. . The protector 17 has a double structure, and has a bottomed cylindrical outer protector 71 having a uniform outer diameter on the outer side, and an outer diameter of the rear end portion is larger than an outer diameter of the front end portion on the inner side. The formed bottomed cylindrical inner protector 72 is disposed. The outer surface of the bottom portion of the inner protector 72 is spot welded to the inner surface of the bottom portion of the outer protector 71, and the outer protector 71 and the inner protector 72 are integrated.

図8に示すように、ガスセンサ素子300のヒータ素子200は、第1基体201、発熱体202及び第2基体203が順に積層されている。第1基体201は矩形をなしている。発熱体202は、先端側(図面左側)に位置するW字形状の発熱部202aと、発熱部202aと一体をなして第1基体201の長手方向後方(図面右方向)に延びる一対のリード部202bと、リード部202bと一体をなして後端側(図面右側)に形成された一対の接続部202cとからなる。一対の接続部202cは一対の外部端子301、302と電気的に接続されている。第2基体203は第1基体201と同様のものである。   As shown in FIG. 8, in the heater element 200 of the gas sensor element 300, a first base 201, a heating element 202, and a second base 203 are sequentially stacked. The first base 201 has a rectangular shape. The heating element 202 has a W-shaped heating part 202a located on the tip side (left side in the drawing) and a pair of lead parts that are integrated with the heating part 202a and extend rearward in the longitudinal direction (right direction in the drawing) of the first base body 201. 202b and a pair of connecting portions 202c formed integrally with the lead portion 202b on the rear end side (right side of the drawing). The pair of connection portions 202c are electrically connected to the pair of external terminals 301 and 302. The second base 203 is the same as the first base 201.

ガスセンサ素子300の検出素子100は、第1電極101、第1固体電解質体102、第2電極103、絶縁層104、第3電極105、第2固体電解質体106、第4電極107及び保護層108が順に積層されている。   The detection element 100 of the gas sensor element 300 includes a first electrode 101, a first solid electrolyte body 102, a second electrode 103, an insulating layer 104, a third electrode 105, a second solid electrolyte body 106, a fourth electrode 107, and a protective layer 108. Are sequentially stacked.

第1電極101は、先端側に形成された電極部101aと、電極部101aと一体をなして後述する第1固体電解質体102の長手方向後方に延びるリード部101bと、リード部101bと一体をなして後端側に形成された接続部101cとからなる。接続部101cは外部端子303と電気的に接続されている。   The first electrode 101 includes an electrode portion 101a formed on the front end side, a lead portion 101b that is integrated with the electrode portion 101a and extends in the longitudinal direction of the first solid electrolyte body 102, which will be described later, and a lead portion 101b. It consists of the connecting part 101c formed on the rear end side. The connection portion 101c is electrically connected to the external terminal 303.

第1固体電解質体102は第1基体201と同様の大きさをなしている。   The first solid electrolyte body 102 has the same size as the first substrate 201.

第2電極103は、先端側に形成された電極部103aと、電極部103aと一体をなして第1固体電解質体102の長手方向後方に延びるリード部103bと、リード部103bと一体をなして後端側に形成された接続部103cとからなる。接続部103cは外部端子304と電気的に接続されている。   The second electrode 103 is formed integrally with the electrode portion 103a formed on the distal end side, a lead portion 103b that is integrated with the electrode portion 103a and extends rearward in the longitudinal direction of the first solid electrolyte body 102, and the lead portion 103b. The connecting portion 103c is formed on the rear end side. The connection portion 103c is electrically connected to the external terminal 304.

絶縁層104は第1固体電解質体102と同様の大きさをなしている。この絶縁層104は先端側にガス検出室104aを備えており、ガス検出室104aが一対の拡散律速体104bを介してガスセンサ素子の幅方向両側で外部に連通するようになっている。拡散律速体104bは多孔質のものである。この拡散律速体104bによって検出ガスがガス検出室104aへ流入する際の律速が行われる。   The insulating layer 104 has the same size as the first solid electrolyte body 102. The insulating layer 104 is provided with a gas detection chamber 104a on the front end side, and the gas detection chamber 104a communicates with the outside on both sides in the width direction of the gas sensor element via a pair of diffusion rate limiting bodies 104b. The diffusion control body 104b is porous. The diffusion rate-limiting body 104b performs rate-limiting when the detection gas flows into the gas detection chamber 104a.

第3電極105は、先端側に形成された電極部105aと、電極部105aと一体をなして後述する第2固体電解質体106の長手方向後方に延びるリード部105bと、リード部105bと一体をなして後端側に形成された第1接続部105cと、第1接続部105cと平行に形成された第2接続部105dとからなる。第1接続部105cも外部端子304と電気的に接続されている。第2接続部105dは外部端子305と電気的に接続されている。   The third electrode 105 is integrally formed with the electrode portion 105a formed on the front end side, a lead portion 105b that is integrated with the electrode portion 105a and extends in the rearward direction of the second solid electrolyte body 106, which will be described later, and the lead portion 105b. The first connection portion 105c formed on the rear end side and the second connection portion 105d formed in parallel with the first connection portion 105c. The first connection part 105 c is also electrically connected to the external terminal 304. The second connection portion 105d is electrically connected to the external terminal 305.

第2固体電解質体106は第1固体電解質体102と同様のものである。この第2固体電解質体106は後端側に挿通孔106aが厚さ方向で貫設されている。   The second solid electrolyte body 106 is the same as the first solid electrolyte body 102. The second solid electrolyte body 106 has an insertion hole 106a penetrating in the thickness direction on the rear end side.

第4電極107は、先端側に形成された電極部107aと、電極部107aと一体をなして長手方向後方に延びるリード部107bと、リード部107bと一体をなして後端側に形成された接続部107cとからなる。接続部107cは、第2固体電解質体106の挿通孔106aを介して第3電極105の第2接続部105dと電気的に接続されている。   The fourth electrode 107 is formed on the rear end side integrally with the electrode portion 107a formed on the front end side, the lead portion 107b extending integrally with the electrode portion 107a and extending rearward in the longitudinal direction, and the lead portion 107b. It consists of the connection part 107c. The connecting portion 107 c is electrically connected to the second connecting portion 105 d of the third electrode 105 through the insertion hole 106 a of the second solid electrolyte body 106.

保護層108は多孔体108aと本体部108bとからなる。また、保護層108はガス検出室104aと高さ方向で同一の位置にこの多孔体108aを備えている。多孔体108aは第4電極107を被毒から防御するためのものである。   The protective layer 108 includes a porous body 108a and a main body portion 108b. The protective layer 108 includes the porous body 108a at the same position in the height direction as the gas detection chamber 104a. The porous body 108a is for protecting the fourth electrode 107 from poisoning.

以下、ガスセンサ素子300の製造方法を説明する。まず、印刷工程として、焼成後に第1基体201、第2基体203、第1固体電解質体102、絶縁層104、第2固体電解質体106及び保護層108となる各グリーンシートを用意した。また、焼成後に発熱体202、第1電極101、第2電極103、第3電極105、第4電極107となる各金属ペーストも用意した。   Hereinafter, a method for manufacturing the gas sensor element 300 will be described. First, as a printing process, green sheets to be the first base 201, the second base 203, the first solid electrolyte body 102, the insulating layer 104, the second solid electrolyte body 106, and the protective layer 108 after firing were prepared. In addition, metal pastes that become the heating element 202, the first electrode 101, the second electrode 103, the third electrode 105, and the fourth electrode 107 after firing were also prepared.

ここでは、焼成後に第1基体201となるグリーンシート1に対して金属ペースト2で印刷工程を行う場合について、詳述する。なお、以下は、焼成後に第1基体201となるグリーンシート1及び焼成後に発熱体202となる金属ペースト2により、ヒータ素子200を得る場合について説明するが、検出素子100を得る場合も同様である。   Here, the case where the printing process is performed with the metal paste 2 on the green sheet 1 to be the first base 201 after firing will be described in detail. In the following, the case where the heater element 200 is obtained by the green sheet 1 that becomes the first base 201 after firing and the metal paste 2 that becomes the heating element 202 after firing will be described, but the same applies to the case where the detection element 100 is obtained. .

グリーンシート1は以下のようにして得たものである。まず、アルミナ97wt%と、シリカ、カルシア(CaO)及びマグネシア(MgO)合計3wt%とからなるスラリーを用意した。そして、このスラリーをドクターブレード法により、厚さ0.5mmのシート状のものとし、続けて150mm×300mmに切断した。こうしてグリーンシート1を得た。   The green sheet 1 is obtained as follows. First, a slurry composed of 97 wt% alumina and 3 wt% in total of silica, calcia (CaO) and magnesia (MgO) was prepared. And this slurry was made into the sheet-like thing of thickness 0.5mm by the doctor blade method, and it cut | disconnected to 150 mm x 300 mm continuously. Thus, a green sheet 1 was obtained.

金属ペースト2は、白金85〜95質量部と、アルミナ5〜15質量部と、適量の有機バインダ及び溶剤とからなる。   The metal paste 2 is composed of 85 to 95 parts by mass of platinum, 5 to 15 parts by mass of alumina, and appropriate amounts of an organic binder and a solvent.

そして、図2に示すように、発熱体202用のスクリーン6も用意した。スクリーン6は、ステンレス製のメッシュからなり、周縁にステンレス枠6cが設けられている。このスクリーン6には、感光性樹脂からなるマスク6b(図7参照)により、平面視で図3に示すパターン6aが複数形成されている。   And as shown in FIG. 2, the screen 6 for the heat generating body 202 was also prepared. The screen 6 is made of a stainless steel mesh, and a stainless steel frame 6c is provided at the periphery. A plurality of patterns 6a shown in FIG. 3 are formed on the screen 6 in plan view by a mask 6b (see FIG. 7) made of a photosensitive resin.

各パターン6aは、発熱体202を積層方向でみたものと同様、先端側(図面下側)に位置するW字形状の発熱部形成部61aと、発熱部形成部61aと一体をなして軸方向に延びる一対のリード部形成部61bと、リード部形成部61bと一体をなして後端側に形成された一対の接続部形成部61cとからなる。   Each pattern 6a has a W-shaped heat generating part forming portion 61a located on the tip side (lower side in the drawing) and an axial direction integrally with the heat generating part forming portion 61a, as in the case where the heat generating elements 202 are viewed in the stacking direction. And a pair of connecting portion forming portions 61c formed on the rear end side integrally with the lead portion forming portion 61b.

図4はスクリーン6の裏面を示す。同図に示されるように、スクリーン6には、パターン6aが方向Dに沿って2列形成されている。各組の各パターン6aは、方向Dの前方に各発熱部形成部61aが位置した状態で、方向Dに軸方向が揃えられている。これにより、パターン6aにおける方向D側の終点は、図4に示すように、F1、F2となる。   FIG. 4 shows the back side of the screen 6. As shown in the figure, the screen 6 is formed with two rows of patterns 6 a along the direction D. Each pattern 6a of each set is aligned in the axial direction in the direction D in a state where the heat generating portion forming portions 61a are positioned in front of the direction D. Thereby, the end points on the direction D side in the pattern 6a are F1 and F2, as shown in FIG.

また、スクリーン6には、図6及び図7にも示すように、裏面であるグリーンシート1側の面における方向Dの列間に段差6dが形成されている。段差6dは、方向Dに直交する方向に整列している。これにより、図7に示すように、パターン6aにおける一方向D側の一つ目の終点F1において、グリーンシート1とスクリーン6との間の前方側の角度θが0.7°以上、2.8°以下をなすようにした。同様に、二つ目の終点F2においても、角度θが0.7°以上、2.8°以下をなすようにした。なお、各角度θは、グリーンシート1とスクリーン6との間の距離等を所定の距離とすることにより決定した。   Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a step 6 d is formed on the screen 6 between the rows in the direction D on the rear surface of the green sheet 1 side. The step 6d is aligned in a direction orthogonal to the direction D. As a result, as shown in FIG. 7, the angle θ on the front side between the green sheet 1 and the screen 6 is 0.7 ° or more at the first end point F1 on the one direction D side in the pattern 6a. The angle was set to 8 ° or less. Similarly, at the second end point F2, the angle θ is 0.7 ° or more and 2.8 ° or less. Each angle θ is determined by setting a distance between the green sheet 1 and the screen 6 to a predetermined distance.

段差6dは、マスク6bと同一の感光性樹脂からなる。このため、マスク6bによってパターン6aを形成するときに段差6dも形成することができ、作業性が上がって製造コストのより一層の低廉化を実現できる。   The step 6d is made of the same photosensitive resin as the mask 6b. For this reason, when the pattern 6a is formed by the mask 6b, the step 6d can also be formed, so that the workability can be improved and the manufacturing cost can be further reduced.

そして、図5に示すゴム製のスキージ4も用意した。   A rubber squeegee 4 shown in FIG. 5 was also prepared.

この後、グリーンシート1を印刷台20上に配置し、グリーンシート1の上方にスクリーン6を配置した。また、スクリーン6上に金属ペースト2及びスキージ4を配置した。続いて、スキージ4を金属ペースト2とともに、スクリーン6上で方向Dに移動させた。この際、二つ目の終点F2より前方にスキージ4を移動させた時点でスキージ4をスクリーン6から離した。こうして、1回目のスクリーン印刷により、金属ペースト2をパターン6aに倣ってグリーンシート1上にスクリーン印刷した。   Thereafter, the green sheet 1 was placed on the printing stand 20, and the screen 6 was placed above the green sheet 1. Further, the metal paste 2 and the squeegee 4 were disposed on the screen 6. Subsequently, the squeegee 4 was moved in the direction D on the screen 6 together with the metal paste 2. At this time, the squeegee 4 was moved away from the screen 6 when the squeegee 4 was moved forward from the second end point F2. Thus, by the first screen printing, the metal paste 2 was screen-printed on the green sheet 1 following the pattern 6a.

1回目のスクリーン印刷に連続して、スクリーン6上に金属ペースト2及びスキージ4を配置し、スキージ4を金属ペースト2とともに、スクリーン6上で一方向Dに移動させた。この際も、二つ目の終点F2より前方にスキージ4を移動させた時点でスキージ4をスクリーン6から離した。こうして、2回目のスクリーン印刷によっても、金属ペースト2をパターン6aに倣ってグリーンシート1上にスクリーン印刷した。なお、2回のスクリーン印刷を行うことで、印刷層5を正確に形成できる。   In succession to the first screen printing, the metal paste 2 and the squeegee 4 were placed on the screen 6, and the squeegee 4 was moved in the one direction D on the screen 6 together with the metal paste 2. Also at this time, the squeegee 4 was moved away from the screen 6 when the squeegee 4 was moved forward from the second end point F2. Thus, the metal paste 2 was screen-printed on the green sheet 1 following the pattern 6a also by the second screen printing. In addition, the printing layer 5 can be formed correctly by performing screen printing twice.

これらのスクリーン印刷の際、図6に示すように、スクリーン6上の金属ペースト2は、スキージ4の前面4aによって下方に移動させられ、スクリーン6のパターン6aを経てグリーンシート1上に載せられる。スクリーン6のパターン6a以外の部分はマスク6bによって上下が連通しないため、金属ペースト2はパターン6a以外の部分ではグリーンシート1上に載らない。こうして、金属ペースト2は、パターン3aに倣ってグリーンシート1上に印刷層5としてスクリーン印刷される。   During these screen printings, as shown in FIG. 6, the metal paste 2 on the screen 6 is moved downward by the front surface 4a of the squeegee 4 and placed on the green sheet 1 through the pattern 6a of the screen 6. Since portions other than the pattern 6a of the screen 6 are not communicated with each other by the mask 6b, the metal paste 2 is not placed on the green sheet 1 in portions other than the pattern 6a. Thus, the metal paste 2 is screen-printed as the printing layer 5 on the green sheet 1 following the pattern 3a.

この間、この実施例では、裏面の特定の位置に段差6dが形成されたスクリーン6を用いている。このため、グリーンシート1上の金属ペースト2である印刷層5にカスレを生じ難い。   Meanwhile, in this embodiment, the screen 6 in which the step 6d is formed at a specific position on the back surface is used. For this reason, it is difficult for the printed layer 5 which is the metal paste 2 on the green sheet 1 to be dull.

他のグリーンシートに対しても同様のスクリーン印刷を行い、各パターンに沿って切断して所定個の積層体を得る。そして、各積層体を焼成し、ガスセンサ素子300が得られる。   Similar screen printing is performed on the other green sheets, and a predetermined number of laminates are obtained by cutting along each pattern. And each laminated body is baked and the gas sensor element 300 is obtained.

以上の構成のガスセンサは、例えばエンジンの排気管等の排気系に装着され、排気ガス中における被測定ガスを検出するために用いられる。   The gas sensor having the above configuration is attached to an exhaust system such as an exhaust pipe of an engine, for example, and is used for detecting a gas to be measured in the exhaust gas.

このガスセンサは、上記ガスセンサ素子300を採用しているため、被測定ガスを正確に検出し始めるまでに長時間を要することがなく、稼動性が高いものとなっている。また、このガスセンサは、第1基体201等にクラックを生じ難いことから、高い耐久性も発揮する。さらに、このガスセンサは、正確な電気信号も取得し易く、ガスの検出精度が低下することを防止できる。   Since this gas sensor employs the gas sensor element 300, it does not take a long time to accurately detect the gas to be measured, and has high operability. In addition, this gas sensor also exhibits high durability because cracks are unlikely to occur in the first base 201 and the like. Furthermore, this gas sensor can easily acquire an accurate electrical signal, and can prevent a decrease in gas detection accuracy.

また、ガスセンサ素子300を製造するにあたり、段差6dがスクリーン6のグリーンシート1側の面に形成されていたため、高い作業性及び歩留まりが発揮され、製造コストの低廉化も実現できる。   In manufacturing the gas sensor element 300, since the step 6d is formed on the surface of the screen 6 on the green sheet 1 side, high workability and yield are exhibited, and the manufacturing cost can be reduced.

(試験例)
印刷工程において、段差6dの高さを変え、パターン6aにおける一方向D側の一つ目の終点F1におけるグリーンシート1とスクリーン6との間の前方側の角度θが0.6°、0.8°、1.1°、1.7°、2.3°又は2.9°をなすようにした。これらによって得られた印刷後のグリーンシート1を試験品1〜6とした。
(Test example)
In the printing process, the height of the step 6d is changed, and the angle θ on the front side between the green sheet 1 and the screen 6 at the first end point F1 on the one direction D side in the pattern 6a is 0.6 °. 8 °, 1.1 °, 1.7 °, 2.3 °, or 2.9 °. The green sheets 1 after printing obtained by these were designated as test products 1-6.

試験品1〜6における各角度θ及び印刷状態を表1に示す。印刷状態は、印刷層5のカスレ及びニジミの有無を確認目視したものである。表1において、○はカスレ及びニジミが生じていなかったことを示し、×はカスレが生じていたことを示し、△はニジミが生じていたことを示す。   Table 1 shows the angles θ and the printing states of the test products 1 to 6. The printed state is obtained by visually checking whether the printed layer 5 is dull or blurred. In Table 1, ◯ indicates that no blurring or blurring has occurred, x indicates that blurring has occurred, and Δ indicates that blurring has occurred.

Figure 0004714027
Figure 0004714027

表1より、角度θが0.6°である場合にはカスレを生じており、角度θがこれより大きい場合にカスレを生じていないことがわかる。また、角度θが2.9°をなす場合にはニジミを生じており、角度θがこれより小さい場合にニジミを生じていないこともわかる。   From Table 1, it can be seen that blurring occurs when the angle θ is 0.6 °, and no blurring occurs when the angle θ is larger than this. It can also be seen that blurring occurs when the angle θ is 2.9 °, and no blurring occurs when the angle θ is smaller than this.

したがって、試験品2〜5の製造方法によれば、グリーンシート1上の金属ペースト2である印刷層5にカスレ及びニジミを生じ難いことがわかる。   Therefore, according to the manufacturing method of the test products 2-5, it turns out that it is hard to produce a blur and a blur in the printing layer 5 which is the metal paste 2 on the green sheet 1. FIG.

以上において、本発明を実施例及び試験例に即して説明したが、本発明は実施例等に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。   In the above, the present invention has been described with reference to examples and test examples. However, the present invention is not limited to the examples and the like, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention. Absent.

本発明はガスセンサに利用可能である。   The present invention can be used for a gas sensor.

実施例に係るガスセンサの断面図である。It is sectional drawing of the gas sensor which concerns on an Example. 実施例に係り、発熱体用のスクリーンの平面図である。It is a top view of the screen for a heat generating body concerning an Example. 実施例に係り、スクリーンに形成された発熱体用のパターンを示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows the pattern for the heat generating bodies formed in the screen according to the Example. 実施例に係り、スクリーンの裏面を示す平面図である。It is a top view which concerns on the Example and shows the back surface of a screen. 実施例に係り、印刷工程において、スクリーン印刷を行う前の状況を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the condition before performing screen printing in a printing process according to an Example. 実施例に係り、印刷工程において、スクリーン印刷を行っている状況を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the condition which concerns on an Example and is performing screen printing in a printing process. 実施例に係り、パターンの一方向側の終点において、スクリーン印刷を行っている状況を示す拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a situation where screen printing is performed at an end point on one direction side of a pattern according to an example. 実施例及び従来のガスセンサ素子の模式分解斜視図である。It is a model disassembled perspective view of an Example and the conventional gas sensor element. 従来のカスレを示し、ガスセンサ素子の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the gas sensor element | device which shows the conventional shading. パターンの一方向側の終点より後方側において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the condition which is performing screen printing in the back side from the end point of the one direction side of a pattern. パターンの一方向側の終点において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the condition which is performing screen printing in the end point of the one direction side of a pattern. パターンの一方向側の終点より前方側において、スクリーン印刷を行っている状況を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the condition which is performing screen printing in the front side from the end point of the one direction side of a pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1…グリーンシート
2…金属ペースト
6a…パターン
6…スクリーン
4…スキージ
D…一方向
F1、F2…終点
θ…角度
6d…段差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Green sheet 2 ... Metal paste 6a ... Pattern 6 ... Screen 4 ... Squeegee D ... One direction F1, F2 ... End point θ ... Angle 6d ... Step

Claims (5)

軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子を有するガスセンサの製造方法において、
焼成後に前記固体電解質体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記電極の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が0.7°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って2列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とするガスセンサの製造方法。
In a gas sensor manufacturing method having a plate-like solid electrolyte body extending in the axial direction and a pair of electrodes arranged on the solid electrolyte body, and having a detection element provided with a detection part on the tip side,
A screen on which at least one pattern is formed is disposed on the surface of the green sheet that becomes the solid electrolyte body after firing, and a metal paste as a material of the electrode is placed on the screen together with a squeegee from the rear end side of the green sheet. Having a printing step of printing the metal paste on the green sheet following the pattern by moving toward the tip side;
In the printing step, at the end of the tip side in the pattern, Ri Do the angle of the front side 0.7 ° or more of between the green sheet and the screen,
The gas sensor manufacturing method, wherein the pattern is formed in two or more rows along the axial direction, and the screen is provided with a step for ensuring the angle between the rows .
軸線方向に延びる板状の固体電解質体と、該固体電解質体上に配置された一対の電極とを有し、先端側に検知部を備える検出素子と、
板状の基体と、該基体上に配置された発熱体とを有し、該検出素子に積層されたヒータ素子と、
を有するガスセンサの製造方法において、
焼成後に前記基体となるグリーンシートの表面上に少なくとも一つのパターンが形成されたスクリーンを配置し、前記発熱体の材料である金属ペーストをスキージとともに該スクリーン上で該グリーンシートの後端側から先端側に向かって移動させることにより、該金属ペーストを該パターンに倣って該グリーンシート上に印刷する印刷工程を有し、
前記印刷工程では、前記パターンにおける前記先端側の終点で、前記グリーンシートと前記スクリーンとの間のうち前方側の角度が0.7°以上となり、
該パターンが前記軸線方向に沿って2列以上で形成され、該スクリーンには列間に前記角度を確保する段差を設けていることを特徴とするガスセンサの製造方法。
A detection element having a plate-like solid electrolyte body extending in the axial direction and a pair of electrodes disposed on the solid electrolyte body, and having a detection unit on the tip side;
A heater element having a plate-shaped substrate and a heating element disposed on the substrate, and laminated on the detection element;
In the manufacturing method of the gas sensor having
A screen on which at least one pattern is formed is disposed on the surface of the green sheet to be the base after firing, and a metal paste that is a material of the heating element is placed on the screen together with a squeegee from the rear end side of the green sheet. A printing step of printing the metal paste on the green sheet in accordance with the pattern by moving toward the side,
In the printing step, at the end of the tip side in the pattern, Ri Do the angle of the front side 0.7 ° or more of between the green sheet and the screen,
The gas sensor manufacturing method, wherein the pattern is formed in two or more rows along the axial direction, and the screen is provided with a step for ensuring the angle between the rows .
前記角度が2.8°以下となる請求項1又は2記載のガスセンサの製造方法。   The method of manufacturing a gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the angle is 2.8 ° or less. 前記スクリーンは、前記グリーンシート側の面に前記段差が形成されている請求項1乃至3のいずれか1項記載のガスセンサの製造方法。 The gas sensor manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the step is formed on a surface of the green sheet side of the screen. 前記段差は、前記パターンを形成するマスクの材料からなる請求項記載のガスセンサの製造方法。 The method of manufacturing a gas sensor according to claim 4 , wherein the step is made of a mask material for forming the pattern.
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