JP4714027B2 - Manufacturing method of gas sensor - Google Patents
Manufacturing method of gas sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP4714027B2 JP4714027B2 JP2006005994A JP2006005994A JP4714027B2 JP 4714027 B2 JP4714027 B2 JP 4714027B2 JP 2006005994 A JP2006005994 A JP 2006005994A JP 2006005994 A JP2006005994 A JP 2006005994A JP 4714027 B2 JP4714027 B2 JP 4714027B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screen
- green sheet
- gas sensor
- pattern
- printing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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(Al2O3)、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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
そして、図5に示すゴム製のスキージ4も用意した。
A
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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.
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
Claims (5)
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 .
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 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006005994A JP4714027B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Manufacturing method of gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006005994A JP4714027B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Manufacturing method of gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007187561A JP2007187561A (en) | 2007-07-26 |
JP4714027B2 true JP4714027B2 (en) | 2011-06-29 |
Family
ID=38342825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006005994A Expired - Fee Related JP4714027B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Manufacturing method of gas sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4714027B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003048303A (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-18 | Murata Mfg Co Ltd | Screen printing method and method for manufacturing laminated ceramic electronic part |
JP2003291301A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-14 | Murata Mfg Co Ltd | Screen printing method |
WO2004040290A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-13 | Inverness Medical Limited | Manufacture of electrochemical sensors by moveable flat screen printing |
JP2005047066A (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Tdk Corp | Screen printer |
JP2005156493A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | Gas sensor and manufacturing method for the same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61263791A (en) * | 1985-05-18 | 1986-11-21 | Sony Corp | Screen printing method |
JP2535372B2 (en) * | 1988-03-09 | 1996-09-18 | 日本碍子株式会社 | Ceramic heater, electrochemical device and oxygen analyzer |
JPH10221295A (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-21 | Toyota Motor Corp | Laminated oxygen sensor |
-
2006
- 2006-01-13 JP JP2006005994A patent/JP4714027B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003048303A (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-18 | Murata Mfg Co Ltd | Screen printing method and method for manufacturing laminated ceramic electronic part |
JP2003291301A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-14 | Murata Mfg Co Ltd | Screen printing method |
WO2004040290A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-13 | Inverness Medical Limited | Manufacture of electrochemical sensors by moveable flat screen printing |
JP2005047066A (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Tdk Corp | Screen printer |
JP2005156493A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | Gas sensor and manufacturing method for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007187561A (en) | 2007-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5344675B2 (en) | Gas sensor | |
JP4739042B2 (en) | Gas sensor and manufacturing method thereof | |
JP6059110B2 (en) | Sensor element and sensor | |
JP4936136B2 (en) | Sensor element, sensor element manufacturing method, and gas sensor | |
JP6181517B2 (en) | Gas sensor element, gas sensor, and method of manufacturing gas sensor element | |
JP2007033114A (en) | Gas sensor element and gas sensor | |
JP5214651B2 (en) | Gas sensor element, gas sensor and gas sensor control system | |
US20060219554A1 (en) | Gas sensor element, method for manufacturing the same, and gas sensor | |
JP2006343297A (en) | Lamination-type gas sensor element and gas sensor | |
JP4014623B2 (en) | Gas sensor | |
JP2007206082A (en) | Ceramic heater, laminated type gas sensor element and manufacturing method therefor, and gas sensor having the laminated type gas sensor element | |
JP2006171013A (en) | Ceramic heater, layered type gas sensor element, and gas sensor provided with layered type gas sensor element | |
JP5030239B2 (en) | Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method for gas sensor | |
JP2016114593A (en) | Gas sensor element and gas sensor | |
JP4714027B2 (en) | Manufacturing method of gas sensor | |
JP2011047756A (en) | Ammonia gas sensor | |
JP5770773B2 (en) | Gas sensor | |
JP2013234896A (en) | Gas sensor element and gas sensor | |
JP5083898B2 (en) | Ammonia gas sensor | |
JP2007132954A (en) | Ceramic heater, multilayered-type gas sensor element, and gas sensor provided with the multilayered-type gas sensor element | |
JPWO2005008233A1 (en) | Gas sensor and gas sensor manufacturing method | |
JP4494283B2 (en) | Gas sensor and gas sensor manufacturing method | |
JP5508338B2 (en) | Method for manufacturing gas sensor element | |
EP1742043B1 (en) | Lamination-type solid electrolytic gas sensor | |
JP2868272B2 (en) | Sensor assembly structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080225 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20091228 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100902 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110325 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4714027 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |