JP4758117B2 - Gas sensor element and manufacturing method thereof - Google Patents

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

本発明は、ガスセンサー素子およびその製造方法に関し、詳しくは酸素センサー素子に好適なガスセンサー素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a gas sensor element and a manufacturing method thereof, and more particularly to a gas sensor element suitable for an oxygen sensor element and a manufacturing method thereof.

一般に、酸素センサー素子等のガスセンサー素子は、ガス濃度を検知する機能を有するセンサー部と、このセンサー部と一体に形成されセンサー部を加熱するためのヒーター部と、前記センサー部およびヒーター部を被覆した被毒防止層とから構成されている。このガスセンサー素子は、高温下で作動、機能するものであり、過酷な使用環境下で機能することが要求される。このため、センサー部およびヒーター部は、特にセンサー部が直接水滴や汚染物質に触れないようにする目的で、多孔質なセラミック組織を有する被毒防止層で被覆されている。被毒防止層の被覆は、一般に、溶射法や浸漬法で行われる。   In general, a gas sensor element such as an oxygen sensor element includes a sensor unit having a function of detecting a gas concentration, a heater unit that is integrally formed with the sensor unit and for heating the sensor unit, and the sensor unit and the heater unit. It is comprised from the poisoning prevention layer which coat | covered. This gas sensor element operates and functions at a high temperature, and is required to function in a severe use environment. For this reason, the sensor part and the heater part are covered with a poisoning prevention layer having a porous ceramic structure, in particular for the purpose of preventing the sensor part from directly touching water droplets and contaminants. In general, the poisoning prevention layer is coated by a thermal spraying method or a dipping method.

溶射法は、セラミック粒子等からなる被毒防止層用組成物をセンサー部およびヒーター部に高温下で吹き付け、センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する方法である。しかしながら、この方法は、高価な溶射装置を必要とする問題がある。さらに、近年、主流になりつつある急速昇温可能な平板型のガスセンサー素子の場合には、溶射距離が不均一なため、効率良くセンサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆しにくいという問題がある。   The thermal spraying method is a method in which a composition for poisoning prevention layer made of ceramic particles or the like is sprayed on the sensor part and the heater part at a high temperature, and the sensor part and the heater part are covered with the poisoning prevention layer. However, this method has a problem of requiring an expensive thermal spraying apparatus. Furthermore, in the case of a flat plate type gas sensor element capable of rapidly raising temperature, which is becoming mainstream in recent years, it is difficult to efficiently coat the sensor part and the heater part with the poisoning prevention layer because the spraying distance is not uniform. There's a problem.

一方、浸漬法は、被毒防止層用組成物にセンサー部およびヒーター部を浸漬し、乾燥後に焼き付けることで、センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する方法である。特許文献1には、所定の被毒防止層を有するセンサー素子を備えた酸素センサが記載されている。この酸素センサにおける被毒防止層は、センサー素子を所定の被毒防止層形成用ペースト(被毒防止層用組成物)に浸漬し、ついで所定の温度で焼き付けることにより、被毒防止層で被覆している。また、特許文献2には別の浸漬法の例が示されている。   On the other hand, the dipping method is a method in which the sensor part and the heater part are covered with the poisoning prevention layer by immersing the sensor part and the heater part in the composition for poisoning prevention layer and baking after drying. Patent Document 1 describes an oxygen sensor including a sensor element having a predetermined poisoning prevention layer. The poisoning prevention layer in this oxygen sensor is covered with the poisoning prevention layer by immersing the sensor element in a prescribed poisoning prevention layer forming paste (composition for poisoning prevention layer) and then baking at a prescribed temperature. is doing. Patent Document 2 discloses another example of the dipping method.

図14は、特許文献1のような従来の浸漬法で作製したガスセンサー素子を示す概略断面図である。図14に示すように、ガスセンサー素子51は、センサー部およびヒーター部を焼成により一体化して得られた焼成体52と、センサー部の検知電極部に設けられた保護層53と、センサー部およびヒーター部を被覆した被毒防止層54から構成されている。図14に示すように、従来の浸漬法で作製したガスセンサー素子51は、浸漬後の乾燥工程において被毒防止層用組成物が垂れやすく、即ち、電極部に相当する部分が薄く、先端部が厚くなりやすく、被毒防止層54の厚みに偏りが生じるという問題がある。この厚みの偏りは、被毒防止層の耐久性(被毒耐久性)の低下や、振動による被毒防止層の破損を生じるので好ましくない。即ち、ガスセンサー素子51が、検知するガスに含有されている水分により被水した場合には、急激な熱衝撃による影響を受けやすく、電極部に相当する部分が薄い被毒防止層54で、センサー部およびヒーター部が被覆されたガスセンサー素子51は、被水耐久性が低いので破壊されやすく、寿命が短いという問題がある。また、先端部が厚い場合には、振動の影響を受けやすく、被毒防止層が破損しやすいという問題がある。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a gas sensor element manufactured by a conventional dipping method as in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 14, the gas sensor element 51 includes a fired body 52 obtained by integrating a sensor part and a heater part by firing, a protective layer 53 provided on a detection electrode part of the sensor part, a sensor part, It is comprised from the poisoning prevention layer 54 which coat | covered the heater part. As shown in FIG. 14, in the gas sensor element 51 produced by the conventional dipping method, the composition for poisoning prevention layer tends to sag in the drying step after dipping, that is, the portion corresponding to the electrode portion is thin, and the tip portion However, the thickness of the poisoning prevention layer 54 is biased. This uneven thickness is not preferable because the durability (poisoning durability) of the poisoning prevention layer is lowered and the poisoning prevention layer is damaged by vibration. That is, when the gas sensor element 51 is exposed to moisture contained in the gas to be detected, the gas sensor element 51 is easily affected by a sudden thermal shock, and the portion corresponding to the electrode portion is a thin poisoning prevention layer 54. The gas sensor element 51 covered with the sensor part and the heater part has a problem that its durability to water is low, so that it is easily broken and has a short life. Further, when the tip is thick, there is a problem that it is easily affected by vibration and the poisoning prevention layer is easily damaged.

特開2002−195977号公報JP 2002-195977 A 特開2002−323471号公報JP 2002-323471 A

本発明の課題は、高い被毒耐久性および高い被水耐久性を有する被毒防止層でセンサー部およびヒーター部を被覆したガスセンサー素子およびその製造方法を提供することである。   The subject of this invention is providing the gas sensor element which coat | covered the sensor part and the heater part with the poisoning prevention layer which has high poisoning durability and high moisture tolerance, and its manufacturing method.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、所定のセンサー部、ヒーター部および被毒防止層を備えたガスセンサー素子において、センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内に最大値Tmaxを有する場合には、被毒防止層の厚みに偏りがないので、高い被毒耐久性を有すると共に、急激な熱衝撃による影響を受けにくく、高い被水耐久性が得られるという新たな知見を見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined that the gas sensor element having a predetermined sensor part, heater part and poisoning prevention layer has a thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side. However, when the maximum value Tmax is within the range of the heat generating portion length L of the heating element, there is no bias in the thickness of the poisoning prevention layer, so that it has high poisoning durability and is affected by a sudden thermal shock. The present inventors have found a new finding that it is difficult to receive and high water durability is obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明におけるガスセンサー素子およびその製造方法は、以下の構成からなる。
(1)固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してなるセンサー部と、前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部と一体に形成され内部に発熱体を埋設したヒーター部と、前記センサー部およびヒーター部を被覆した被毒防止層とを備えた長尺板状のガスセンサー素子であって、前記センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内に最大値Tmaxを有することを特徴とするガスセンサー素子。
(2)前記センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内で0.4Tmax≦T≦Tmaxである前記(1)記載のガスセンサー素子。
(3)前記Tmaxが、発熱体の発熱部長さLの範囲内で先端側に存在する前記(1)または(2)記載のガスセンサー素子。
(4)前記ガスセンサー素子が酸素センサー素子である前記(1)〜(3)のいずれかに記載のガスセンサー素子。
(5)前記被毒防止層が、少なくとも気孔径が10〜100μmの略球状の気孔を有する前記(1)〜(4)のいずれかに記載のガスセンサー素子。
(6)前記被毒防止層の断面において、全断面積Sに対する前記気孔の占有面積Svの比Sv/Sが0.05〜0.70である前記(1)〜(5)のいずれかに記載のガスセンサー素子。
(7)少なくとも前記長尺板状のガスセンサー素子の長手方向に対して直交する方向の幅が、センサー部において2.0〜3.5mmである前記(1)〜(6)のいずれかに記載のガスセンサー素子。
(8)前記被毒防止層が、焼成後焼失または気化する気孔形成剤を含有したセラミック粉末からなるスラリーを用いて形成された前記(1)〜(7)のいずれかに記載のガスセンサー素子。
That is, the gas sensor element and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following configurations.
(1) A sensor part in which a detection electrode is formed on one side of a solid electrolyte layer and a reference electrode is formed on the other side, and a sensor part that is in contact with the solid electrolyte layer on the side of the reference electrode and formed integrally with the sensor part A gas sensor element having a long plate shape, comprising a heater part in which a heating element is embedded, and a poisoning prevention layer covering the sensor part and the heater part, wherein the thickness of the poisoning prevention layer on the sensor part side A gas sensor element, wherein T has a maximum value Tmax within a range of a heat generating portion length L of the heat generating element.
(2) The gas sensor element according to (1), wherein a thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side is 0.4Tmax ≦ T ≦ Tmax within a range of a heat generating portion length L of the heat generating element.
(3) The gas sensor element according to (1) or (2), wherein the Tmax exists on the tip side within a range of the heat generating portion length L of the heat generating element.
(4) The gas sensor element according to any one of (1) to (3), wherein the gas sensor element is an oxygen sensor element.
(5) The gas sensor element according to any one of (1) to (4), wherein the poisoning prevention layer has at least a substantially spherical pore having a pore diameter of 10 to 100 μm.
(6) In the cross section of the poisoning prevention layer, any one of the above (1) to (5), wherein the ratio S v / S of the occupied area S v of the pores to the total cross sectional area S is 0.05 to 0.70 A gas sensor element according to any one of the above.
(7) In any one of the above (1) to (6), the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of at least the long plate-like gas sensor element is 2.0 to 3.5 mm in the sensor portion. The gas sensor element described.
(8) The gas sensor element according to any one of (1) to (7), wherein the poisoning prevention layer is formed using a slurry made of a ceramic powder containing a pore-forming agent that burns down or vaporizes after firing. .

(9)固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してセンサー部を形成する工程と、内部に発熱体を埋設してヒーター部を形成する工程と、前記ヒーター部を前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部と一体に形成する工程と、前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する工程とを含むガスセンサー素子の製造方法であって、被毒防止層用組成物を充填した凹状の成形型に前記センサー部およびヒーター部を挿入し、前記被毒防止層用組成物を固化させて前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆し、ついで前記被毒防止層で被覆したセンサー部およびヒーター部を凹状の成形型から抜き出し、前記被毒防止層に熱処理を施して被毒防止層を前記センサー部およびヒーター部に焼き付けることを特徴とするガスセンサー素子の製造方法。
(10)前記凹状の成形型が金属型である前記(9)記載のガスセンサー素子の製造方法。
(11)前記凹状の成形型が樹脂型である前記(9)記載のガスセンサー素子の製造方法。
(12)前記被毒防止用組成物が熱硬化性樹脂を含有する前記(9)〜(11)のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。
(13)前記被毒防止用組成物が熱可塑性樹脂を含有する前記(9)〜(11)のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。
(9) a step of forming a sensing electrode on one side of the solid electrolyte layer and a reference electrode on the other side to form a sensor unit; a step of embedding a heating element inside to form a heater unit; and the heater A method of manufacturing a gas sensor element, comprising: a step of contacting a portion with the solid electrolyte layer on the reference electrode side and integrally forming the sensor portion; and a step of covering the sensor portion and the heater portion with a poisoning prevention layer. The sensor part and the heater part are inserted into a concave mold filled with the composition for the poisoning prevention layer, and the composition for the poisoning prevention layer is solidified to prevent the sensor part and the heater part from being poisoned. Then, the sensor part and the heater part covered with the poisoning prevention layer are extracted from the concave mold, and the poisoning prevention layer is subjected to heat treatment to burn the poisoning prevention layer onto the sensor part and the heater part. With Method for manufacturing a gas sensor element characterized Rukoto.
(10) The method for producing a gas sensor element according to (9), wherein the concave mold is a metal mold.
(11) The method for producing a gas sensor element according to (9), wherein the concave mold is a resin mold.
(12) The method for producing a gas sensor element according to any one of (9) to (11), wherein the poisoning prevention composition contains a thermosetting resin.
(13) The method for producing a gas sensor element according to any one of (9) to (11), wherein the poisoning prevention composition contains a thermoplastic resin.

(14)固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してセンサー部を形成する工程と、内部に発熱体を埋設してヒーター部を形成する工程と、前記ヒーター部を前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部に接合する工程と、前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する工程とを含むガスセンサー素子の製造方法であって、前記センサー部およびヒーター部を、剪断速度50(1/S)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが200Pa以上である被毒防止層用組成物に浸漬することを特徴とするガスセンサー素子の製造方法。
(15)前記被毒防止層用組成物の剪断速度50(1/S)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが300Pa以上である前記(14)記載のガスセンサー素子の製造方法。
(16)前記被毒防止層用組成物が粒状有機物を含有する前記(14)または(15)記載のガスセンサー素子の製造方法。
(17)前記被毒防止層用組成物がセラミックゾルを含有する前記(14)〜(16)のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。
(14) forming a sensing electrode on one side of the solid electrolyte layer, forming a reference electrode on the other side to form a sensor part, forming a heater part by embedding a heating element therein, and the heater A method of manufacturing a gas sensor element, comprising: a step of contacting a portion with a solid electrolyte layer on the reference electrode side and joining to a sensor portion; and a step of covering the sensor portion and the heater portion with a poisoning prevention layer. The sensor part and the heater part are immersed in the composition for poisoning prevention layer in which the difference ΔT between the shear stress at the time of ascending and the shear stress at the time of descending at a shear rate of 50 (1 / S) is 200 Pa or more. A manufacturing method of a gas sensor element characterized by the above.
(15) The gas sensor according to (14), wherein the difference ΔT between the shear stress during ascending and the shear stress during descending at a shear rate of 50 (1 / S) of the composition for poisoning prevention layer is 300 Pa or more. Device manufacturing method.
(16) The method for producing a gas sensor element according to the above (14) or (15), wherein the composition for poisoning prevention layer contains a granular organic substance.
(17) The method for producing a gas sensor element according to any one of (14) to (16), wherein the composition for poisoning prevention layer contains a ceramic sol.

上記(1)によれば、センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内に最大値Tmaxを有するので、被毒防止層の厚みが、ガスセンサー素子の端部に極端に偏ることがなく、高い被毒耐久性を有すると共に、被水による急激な熱衝撃が生じても、センサー部およびヒーター部までの温度勾配が低減されるので、熱衝撃によるガスセンサー素子の破壊を防止することができ、また、ガスセンサー素子の先端部が偏って極端に厚い場合に生じる振動による被毒防止層の破損を防止することができる。その結果、長期にわたり高い検知能力を有するガスセンサー素子が得られるという効果がある。   According to the above (1), since the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side has the maximum value Tmax within the range of the heating part length L of the heating element, the thickness of the poisoning prevention layer is determined by the gas sensor element. Because it has a high poisoning durability and a sudden thermal shock due to water, the temperature gradient to the sensor unit and heater unit is reduced. It is possible to prevent the gas sensor element from being broken, and it is possible to prevent the poisoning prevention layer from being broken due to vibration that occurs when the tip of the gas sensor element is biased and extremely thick. As a result, there is an effect that a gas sensor element having a high detection capability over a long period of time can be obtained.

上記(2)によれば、発熱部長さLの範囲で、被毒防止層の厚みを0.4Tmax以上とすることで、被毒防止層の厚みに極端な偏りがなく、被水による急激な熱衝撃が効果的に低減され、ガスセンサー素子の破壊を確実に防止することができる。上記(3)によれば、前記Tmaxとなる部分を発熱部長さLの範囲内で先端側に形成することで、例えば、測定ガスがガスセンサー素子の先端側から導入された場合でも、熱衝撃を十分に緩和することができる。また、被毒物質が付着しやすい先端側の被毒物質を効率よく捕集することができる。上記(4)によれば、高い被毒耐久性および高い被水耐久性を有する被毒防止層でセンサー部およびヒーター部が被覆された酸素センサー素子を得ることができる。   According to the above (2), by setting the thickness of the poisoning prevention layer to 0.4 Tmax or more in the range of the heat generating portion length L, there is no extreme bias in the thickness of the poisoning prevention layer, and abrupt due to water exposure. Thermal shock is effectively reduced, and destruction of the gas sensor element can be reliably prevented. According to the above (3), the portion corresponding to the Tmax is formed on the tip side within the range of the heat generating portion length L. For example, even when the measurement gas is introduced from the tip side of the gas sensor element, the thermal shock Can be sufficiently relaxed. In addition, the poisoning substance on the tip side to which the poisoning substance easily adheres can be efficiently collected. According to the above (4), it is possible to obtain an oxygen sensor element in which the sensor unit and the heater unit are covered with the poisoning prevention layer having high poisoning durability and high water durability.

上記(5)によれば、前記被毒防止層が、少なくとも気孔径が10〜100μmの略球状の気孔を有するので、前記被毒防止層のガス透過性を維持しつつ、厚みを厚くできるので、被水による急激な熱衝撃が効果的に低減され、ガスセンサー素子の破壊を確実に防止することができる。また、保温性に優れるため、エンスト等の後の再始動時に活性化時間を短くできる。   According to the above (5), since the poisoning prevention layer has substantially spherical pores having a pore diameter of 10 to 100 μm, the thickness can be increased while maintaining the gas permeability of the poisoning prevention layer. Thus, the rapid thermal shock due to water is effectively reduced, and the destruction of the gas sensor element can be surely prevented. Moreover, since it is excellent in heat retention, activation time can be shortened at the time of restart after an engine stall etc.

上記(6)によれば、前記被毒防止層の断面において、全断面積Sに対する前記気孔の占有面積Svの比Sv/Sが0.05〜0.70であるので、効果的に前記被毒防止層のガス透過性を維持しつつ、厚みを厚くできるので、被水による急激な熱衝撃が効果的に低減され、ガスセンサー素子の破壊を確実に防止することができる。 According to the above (6), in the cross section of the poisoning prevention layer, the ratio S v / S of the occupied area S v of the pores to the total cross sectional area S is 0.05 to 0.70. Since the thickness can be increased while maintaining the gas permeability of the poisoning prevention layer, the rapid thermal shock due to the water can be effectively reduced, and the destruction of the gas sensor element can be surely prevented.

上記(7)によれば、少なくとも前記長尺板状のガスセンサー素子の長手方向に対して直交する方向の幅がセンサー部において、2.0〜3.5mmであるので、センサーを小型化でき、材料コストを低減することができる。上記(8)によれば、前記被毒防止層を、焼成後焼失または気化する気孔形成剤を含有したセラミック粉末からなるスラリーを用いて形成することにより、前記被毒防止層を効率よく製造することができる。   According to the above (7), at least the width in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the long plate-like gas sensor element is 2.0 to 3.5 mm in the sensor portion, so that the sensor can be miniaturized. , Material cost can be reduced. According to said (8), the said poisoning prevention layer is efficiently manufactured by forming the said poisoning prevention layer using the slurry which consists of a ceramic powder containing the pore formation agent burnt down or vaporized after baking. be able to.

上記(9)によれば、被毒防止層用組成物が充填された所定の成形型にセンサー部およびヒーター部を挿入し、この状態で被毒防止層用組成物を固化してセンサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆するので、被毒防止層の厚みに偏りがなく、高い被毒耐久性と高い被水耐久性を有する被毒防止層を備えたガスセンサー素子を簡単に効率よく製造することができる。しかも、被毒防止層の形状を簡単に制御できるので、形状にバラツキがなく、製造歩留まりが向上すると共に、高価な溶射装置を必要としないので、コストダウンを図ることができる。   According to the above (9), the sensor part and the heater part are inserted into a predetermined mold filled with the composition for poisoning prevention layer, and in this state, the composition for poisoning prevention layer is solidified. Since the heater part is covered with a poisoning prevention layer, there is no bias in the thickness of the poisoning prevention layer, and gas sensor elements equipped with a poisoning prevention layer with high poisoning durability and high water durability can be used easily and efficiently. Can be manufactured well. In addition, since the shape of the poisoning prevention layer can be easily controlled, there is no variation in shape, the production yield is improved, and an expensive thermal spraying device is not required, so that the cost can be reduced.

上記(10)によれば、金属型は熱伝導率が高いので、効率よく被毒防止用組成物の温度を制御することができる。上記(11)によれば、被毒防止層の焼き付け工程で、樹脂型自体を焼失可能な点から脱型工程を簡略化することができ、脱型時の破損を予防することができる。しかも、成形型が金属型の場合よりも安価にガスセンサー素子を製造することができる。上記(12)によれば、被毒防止用組成物が熱硬化性樹脂を含有する場合には、焼き付け前の被毒防止層の強度が高いので、取り扱い時における被毒防止層の破損を防止することができる。上記(13)によれば、被毒防止用組成物が熱可塑性樹脂を含有する場合には、固化速度が速いので、短時間で成形型から脱型でき、タクトタイムを短縮化することができる。   According to the above (10), since the metal mold has high thermal conductivity, the temperature of the poisoning prevention composition can be controlled efficiently. According to (11) above, the demolding process can be simplified from the point that the resin mold itself can be burned out in the baking process of the poisoning prevention layer, and damage during demolding can be prevented. In addition, the gas sensor element can be manufactured at a lower cost than when the mold is a metal mold. According to (12) above, when the poisoning prevention composition contains a thermosetting resin, the strength of the poisoning prevention layer before baking is high, thus preventing damage to the poisoning prevention layer during handling. can do. According to the above (13), when the poisoning-preventing composition contains a thermoplastic resin, the solidification rate is fast, so that it can be removed from the mold in a short time, and the tact time can be shortened. .

上記(14)によれば、レオロジー特性における剪断応力の差ΔTが所定の値に制御された被毒防止層用組成物にセンサー部およびヒーター部を浸漬するので、乾燥工程において前記被毒防止層用組成物の垂れを防止でき、被毒防止層の厚みの偏りが抑制され、高い被毒耐久性と高い被水耐久性を有する被毒防止層を備えたガスセンサー素子を簡単に効率よく製造することができる。しかも、高価な溶射装置を必要とせず、製造歩留まりが向上するので、コストダウンを図ることができる。上記(15)によれば、被毒防止層用組成物の垂れを確実に防止できる。上記(16),(17)によれば、剪断応力の差ΔTを高めることができる。   According to the above (14), since the sensor part and the heater part are immersed in the composition for poisoning prevention layer whose shear stress difference ΔT in rheological characteristics is controlled to a predetermined value, the poisoning prevention layer in the drying process. Gas sensor element with a poisoning prevention layer that can prevent sagging of the composition for use, suppress the uneven thickness of the poisoning prevention layer, and have high poisoning durability and high water durability. can do. In addition, an expensive thermal spraying device is not required and the manufacturing yield is improved, so that the cost can be reduced. According to the above (15), the sagging of the composition for poisoning prevention layer can be reliably prevented. According to the above (16) and (17), the shear stress difference ΔT can be increased.

以下、本発明にかかるガスセンサー素子およびその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
<ガスセンサー素子>
図1(a),(b)は、本発明のガスセンサー素子の一実施形態にかかる酸素センサー素子を示す概略図であり、図2(a),(b)は、この実施形態の酸素センサー素子の発熱体を示す平面図であり、図3は、この実施形態の酸素センサー素子の概略断面図である。図1,図2,図3に示すように、本実施形態にかかる酸素センサー素子1は長尺板状であり、酸素濃度を検知する機能を有するセンサー部Aと、このセンサー部Aを加熱するためのヒーター部Bと、センサー部Aおよびヒーター部Bを被覆した被毒防止層2から構成されている。本発明は、上記酸素センサー素子に限定されるものではなく、例えばNOx、CO2センサー素子等にも好適に用いることができるが、製造のしやすさの上で、酸素センサー素子が特に好適である。
Hereinafter, a gas sensor element and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Gas sensor element>
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing an oxygen sensor element according to an embodiment of the gas sensor element of the present invention. FIGS. 2A and 2B are oxygen sensors of this embodiment. It is a top view which shows the heat generating body of an element, FIG. 3 is a schematic sectional drawing of the oxygen sensor element of this embodiment. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the oxygen sensor element 1 according to the present embodiment is in the shape of a long plate, and the sensor unit A having a function of detecting the oxygen concentration and the sensor unit A are heated. And a poisoning prevention layer 2 covering the sensor part A and the heater part B. The present invention is not limited to the oxygen sensor element described above, and can be suitably used, for example, for NOx, CO 2 sensor elements, etc., but the oxygen sensor element is particularly suitable for ease of manufacturing. is there.

(センサー部)
図3に示すように、センサー部Aは、平板状のジルコニアからなる酸素イオン導電性を有する固体電解質層9と、この固体電解質層9の片面に形成された空気に接する基準電極10と、他面に形成された排気ガスと接する検知電極11とで構成されている。さらに、前記検知電極11の上部には保護層3が形成されている。そして、固体電解質層9は、後述する先端が封止された平板状の中空形状を有するヒーター基体4と一体化されており、この中空部が大気導入孔12を形成している。また、図3に示すように、長尺板状のガスセンサー素子1の長手方向に対して直交する方向の幅Wは、センサー部Aにおいて2.0〜3.5mmであることが好ましい。
(Sensor part)
As shown in FIG. 3, the sensor part A includes a solid electrolyte layer 9 made of flat zirconia and having oxygen ion conductivity, a reference electrode 10 in contact with air formed on one side of the solid electrolyte layer 9, and the like. The detection electrode 11 is in contact with the exhaust gas formed on the surface. Further, a protective layer 3 is formed on the detection electrode 11. The solid electrolyte layer 9 is integrated with a heater base 4 having a flat plate-like hollow shape whose end is sealed, which will be described later, and this hollow portion forms an air introduction hole 12. As shown in FIG. 3, the width W in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the long plate-like gas sensor element 1 is preferably 2.0 to 3.5 mm in the sensor portion A.

(ヒーター部)
図3に示すように、ヒーター部Bは、センサー部Aを所定の温度に加熱して機能させるために設けられており、セラミック絶縁層であるヒーター基体4中には、発熱体5が埋設されている。そして、図2(a),(b)に示すように、発熱体5は発熱部6とリード部7からなり、発熱部6はリード部7に比較して線幅が細く、または厚みが薄くするなどして通電時の抵抗が高くなるように設定されている。発熱部6のパターン形状は、複数回折り返したミアンダ構造であるのが好ましい。本発明における発熱体の発熱部長さLとは、例えば、前記折り返し部分間の長さを意味する。すなわち、通電時に発熱して温度分布が特に高温になる部分に相当している。
(Heater part)
As shown in FIG. 3, the heater part B is provided to heat the sensor part A to a predetermined temperature and to function, and a heating element 5 is embedded in the heater base 4 that is a ceramic insulating layer. ing. 2A and 2B, the heating element 5 includes a heating part 6 and a lead part 7. The heating part 6 has a narrower line width or a smaller thickness than the lead part 7. For example, the resistance during energization is set high. It is preferable that the pattern shape of the heat generating portion 6 has a meander structure that is folded back multiple times. The heating part length L of the heating element in the present invention means, for example, the length between the folded portions. That is, it corresponds to a portion where the temperature distribution becomes particularly high due to heat generation when energized.

(被毒防止層)
被毒防止層2は、主に検知するガスに含有されている汚染物質による被毒を防止したり、ガスセンサーの使用環境下で、検知するガスに含有されている水分による被水時の熱衝撃を緩和する機能を有している。後述の保護層と比較して、さらに多孔質であり、ガス自体は透過する組織を有している。本発明におけるセンサー部側の被毒防止層の厚みTとは、図3に示すように、センサー部Aの表面から垂直方向の厚みを意味する。そして、図1(b)に示すように、酸素センサー素子1の長手方向の断面において、センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱部長さLの範囲内で最大値Tmaxとなることが本発明の大きな特徴である。
(Poison prevention layer)
The poisoning prevention layer 2 mainly prevents the poisoning due to the pollutants contained in the gas to be detected, or the heat at the time of the flooding due to the moisture contained in the gas to be detected in the usage environment of the gas sensor. Has the function of mitigating impact. Compared to a protective layer described later, it is more porous and the gas itself has a permeable structure. In the present invention, the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor portion side means a thickness in a direction perpendicular to the surface of the sensor portion A as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 1B, in the longitudinal section of the oxygen sensor element 1, the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side becomes the maximum value Tmax within the range of the heat generating unit length L. This is a major feature of the present invention.

これにより、被毒防止層がガスセンサー素子の先端側に極端に厚く形成されることがなく、被毒防止層の厚みの偏りが少なくなり、高い被毒耐久性を有すると共に、急激な熱衝撃による影響を受けにくく、高い被水耐久性が得られる。また、前記センサー部側の被毒防止層2の厚みTが、発熱部長さLの範囲内で最大0.4Tmax≦T≦Tmaxであるのが好ましい。被毒防止層の厚みTが上記範囲外にあると、被毒防止層の厚みの偏りが大きくなるので、被毒耐久性が低下すると共に、被水による熱衝撃を防止する効果が低減するので好ましくない。また、発熱部長さLの範囲内で、Tmaxがガスセンサー素子の先端側にある場合は、被毒物質が付着しやすい先端側の被毒物質を効率よく捕集できる点から好ましい。本発明におけるセンサー部側の被毒防止層の厚みTは、例えば後述のように、マイクロフォーカスX線探傷装置にて非破壊で測定して得られる値である。   As a result, the poisoning prevention layer is not formed extremely thick on the tip side of the gas sensor element, the deviation of the thickness of the poisoning prevention layer is reduced, and the poisoning prevention layer has high poisoning durability and a rapid thermal shock. High water durability is obtained. Moreover, it is preferable that the thickness T of the poisoning prevention layer 2 on the sensor part side is 0.4 Tmax ≦ T ≦ Tmax at the maximum within the range of the heat generating part length L. If the thickness T of the poisoning prevention layer is outside the above range, the thickness deviation of the poisoning prevention layer becomes large, so that the poisoning durability is lowered and the effect of preventing thermal shock due to water is reduced. It is not preferable. Further, it is preferable that Tmax is on the tip side of the gas sensor element within the range of the heat generating portion length L, since the poisoning substance on the tip side to which the poisoning substance easily adheres can be efficiently collected. The thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor portion side in the present invention is a value obtained by nondestructive measurement with a microfocus X-ray flaw detector, for example, as will be described later.

被毒防止層2は、例えばアルミナ、スピネル、チタニア、およびその混合物等が使用できる。厚みは適宜選択可能であり、厚みTが500μmを超えてもよい。本発明では、特に、高い被水耐久性を得る上で、厚みTは700μm以上であるのが好ましい。また、被毒防止層2の形状は図1〜3に限定されるものではなく、例えば後述する図8(c)に示した被毒防止層33のような形状であってもよい。   As the poisoning prevention layer 2, for example, alumina, spinel, titania, and a mixture thereof can be used. The thickness can be selected as appropriate, and the thickness T may exceed 500 μm. In the present invention, in particular, the thickness T is preferably 700 μm or more in order to obtain high water durability. Moreover, the shape of the poisoning prevention layer 2 is not limited to FIGS. 1-3, For example, a shape like the poisoning prevention layer 33 shown in FIG.8 (c) mentioned later may be sufficient.

(固体電解質層)
固体電解質層9は、ZrO2(ジルコニア)を含有するセラミックスからなり、安定化剤として、Y23およびYb23、Sc23、Sm23、Nd23、Dy23等の希土類酸化物を酸化物換算で1〜30モル%、好ましくは3〜15モル%含有する部分安定化ZrO2あるいは安定化ZrO2を用いることができる。また、ZrO2中のZrを1〜20原子%をCeで置換されたZrO2を用いるのが、イオン導電性が大きくなり、応答性がさらに改善される上で好ましい。さらに、焼結性を改善する目的で、上記ZrO2に対して、Al23やSiO2を添加含有させることができるが、多量に含有させると、高温におけるクリープ特性が悪くなることから、Al23およびSiO2の添加量は総量で5重量%以下、特に2重量%以下であることが望ましい。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 9 is made of a ceramic containing ZrO 2 (zirconia), and Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Dy 2 are used as stabilizers. O 3, 1 to 30 mol% of rare earth oxide in terms of oxide, preferably can be used partially stabilized ZrO 2 or stabilized ZrO 2 containing 3 to 15 mol%. Moreover, it is preferable to use ZrO 2 in which 1 to 20 atomic% of Zr in ZrO 2 is substituted with Ce in order to increase the ionic conductivity and further improve the responsiveness. Furthermore, for the purpose of improving the sinterability, Al 2 O 3 and SiO 2 can be added to the ZrO 2 , but if it is contained in a large amount, the creep properties at high temperatures are deteriorated. The total amount of Al 2 O 3 and SiO 2 is preferably 5% by weight or less, particularly 2% by weight or less.

(電極)
固体電解質層9の両面にそれぞれ被着形成される基準電極10,検知電極11は、いずれも白金、あるいは白金と、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよび金の群から選ばれる1種との合金が用いられる。また、センサー動作時の電極中の金属の粒成長を防止する目的と、応答性に係わる白金粒子と固体電解質と気体との、いわゆる3相界面の接点を増大する目的で、上述のセラミック固体電解質成分を1〜50体積%、特に10〜30体積%の割合で上記電極中に混合してもよい。また、電極形状としては、四角形でも楕円形でもよい。また、電極の厚さは、3〜20μm、特に5〜10μmが好ましい。
(electrode)
The reference electrode 10 and the detection electrode 11 deposited and formed on both surfaces of the solid electrolyte layer 9 are both platinum or an alloy of platinum and one selected from the group of rhodium, palladium, ruthenium and gold. . Further, for the purpose of preventing metal grain growth in the electrode during sensor operation and for increasing the contact at the so-called three-phase interface between platinum particles, solid electrolyte and gas related to responsiveness, the above-mentioned ceramic solid electrolyte is used. The components may be mixed in the electrode in a proportion of 1 to 50% by volume, particularly 10 to 30% by volume. Further, the electrode shape may be a quadrangle or an ellipse. The thickness of the electrode is preferably 3 to 20 μm, particularly preferably 5 to 10 μm.

(ヒーター基体)
発熱体5を埋設する絶縁セラミックであるヒーター基体4は、アルミナセラミックスからなる相対密度が80%以上、開気孔率が5%以下の緻密質なセラミックスによって構成されていることが望ましい。この際、焼結性を改善する目的でMg、Ca、Siを総和で1〜10質量%含有していてもよいが、Na、K等のアルカリ金属の含有量としては、マイグレーションして発熱体5の電気絶縁性を悪くするため、前記アルカリ金属は酸化物換算で100ppm以下に制御することが望ましい。また、相対密度を上記の範囲とすることによって、基板強度が高くなる結果、酸素センサー自体の機械的な強度を高めることができる。
(Heater base)
The heater base 4, which is an insulating ceramic in which the heating element 5 is embedded, is preferably composed of a dense ceramic made of alumina ceramics with a relative density of 80% or more and an open porosity of 5% or less. At this time, Mg, Ca, and Si may be contained in a total amount of 1 to 10% by mass for the purpose of improving the sinterability. However, the content of alkali metals such as Na and K is migrated to generate a heating element. In order to deteriorate the electrical insulation of 5, the alkali metal is desirably controlled to 100 ppm or less in terms of oxide. In addition, by setting the relative density within the above range, the substrate strength increases, and as a result, the mechanical strength of the oxygen sensor itself can be increased.

(保護層)
検知電極11の表面に形成される保護層3は、主に検知電極を直接保護すると同時に、ガス応答性を制御する目的で設けられている。厚さ10〜400μmで、気孔率が10〜60%のジルコニア、アルミナ、γ−アルミナおよびスピネルの群から選ばれる少なくとも1種によって形成されていることが望ましい。保護層3の厚さが10μmより薄いか、あるいは気孔率が60%を超えると、前記被毒防止層で捕集しきれなかったわずかな電極被毒物質P、Si等が容易に電極に達して電極性能が低下する。また、前記保護層3の厚さが400μmを超えるか、あるいは気孔率が10%より小さくなるとガスの前記保護層3中の拡散速度が遅くなり、電極のガス応答性が悪くなる。特に、前記保護層3の厚さとしては気孔率にもよるが20〜350μmが適当である。なお、保護層3は必要に応じて形成すればよい。
(Protective layer)
The protective layer 3 formed on the surface of the detection electrode 11 is provided mainly for the purpose of directly protecting the detection electrode and at the same time controlling the gas responsiveness. It is desirable to be formed of at least one selected from the group consisting of zirconia, alumina, γ-alumina and spinel having a thickness of 10 to 400 μm and a porosity of 10 to 60%. When the thickness of the protective layer 3 is less than 10 μm or the porosity exceeds 60%, the slight electrode poisoning substances P, Si, etc. that could not be collected by the poisoning prevention layer easily reach the electrode. Electrode performance is reduced. Further, if the thickness of the protective layer 3 exceeds 400 μm or the porosity is less than 10%, the diffusion rate of gas in the protective layer 3 is slowed, and the gas responsiveness of the electrode is deteriorated. In particular, the thickness of the protective layer 3 is appropriately 20 to 350 μm although it depends on the porosity. The protective layer 3 may be formed as necessary.

(発熱体)
発熱体5は、発熱部6および発熱体リード部7で構成されており、発熱部6および発熱体リード部7の材料としては、例えば金属として白金単体、あるいは白金とロジウム、パラジウム、ルテニウムの群から選ばれる1種との合金を用いることができる。この場合、発熱部6と発熱体リード部7の抵抗比率は室温において、9:1〜7:3の範囲に制御することが好ましい。また、発熱体5は、タングステンを主成分とする発熱部および発熱体リード部から構成されていてもよい。
(Heating element)
The heating element 5 is composed of a heating part 6 and a heating element lead part 7, and as the material of the heating part 6 and the heating element lead part 7, for example, platinum alone as a metal, or a group of platinum and rhodium, palladium, ruthenium An alloy with one selected from the group consisting of: In this case, it is preferable to control the resistance ratio between the heat generating portion 6 and the heat generating lead portion 7 within a range of 9: 1 to 7: 3 at room temperature. Moreover, the heat generating body 5 may be comprised from the heat generating part which has tungsten as a main component, and a heat generating body lead part.

本実施形態の酸素センサー素子は、発熱体5に通電して固体電解質層9を400〜1000℃程度に加熱した状態で、大気導入孔12に基準大気(酸素)が導入され、検知電極11が排ガス等の測定雰囲気中に配置される。そして、検知電極11と基準電極10との間で発生する起電力を測定して、排気ガス中の酸素濃度を測定する。なお、測定方式としては、例えば検知電極11と基準電極10との間で発生する起電力を測定して排気ガス中の酸素濃度を測定する濃淡電池型、一定電圧を印加し電流を検出して酸素濃度を測定する限界電流型などが挙げられる。   In the oxygen sensor element of the present embodiment, the reference air (oxygen) is introduced into the air introduction hole 12 in a state where the heating element 5 is energized and the solid electrolyte layer 9 is heated to about 400 to 1000 ° C. It arrange | positions in measurement atmospheres, such as waste gas. Then, the electromotive force generated between the detection electrode 11 and the reference electrode 10 is measured, and the oxygen concentration in the exhaust gas is measured. As a measurement method, for example, a concentration cell type in which an electromotive force generated between the detection electrode 11 and the reference electrode 10 is measured to measure an oxygen concentration in exhaust gas, a current is detected by applying a constant voltage. For example, a limiting current type for measuring the oxygen concentration may be used.

次に、他の実施形態にかかる酸素センサー素子について図面を参照して詳細に説明する。図4は、この実施形態にかかる酸素センサー素子の概略断面図であり、図5は、全断面積Sを説明するための図であり、図6は、占有面積Svを説明するための図である。なお、図4においては、前述した図1〜3の構成と同一または同等な部分には同一の参照符号を付して説明は省略する。図4に示すように、この実施形態にかかる酸素センサー素子61は、被毒防止層62が、少なくとも気孔径が10〜100μmの略球状の気孔63を含有している。これにより、ガス透過性を阻害せず、かつガス応答性を維持しながら被毒防止層62の厚みを厚くできるので、被水による急激な熱衝撃に強く、しかも保温性に優れた酸素センサー素子61とすることができる。これに対し、前記気孔径が10μm未満であると、ガス応答性が鈍感になりやすく、100μmを超えると、被毒物質を効果的に捕集することができなくなるので好ましくない。 Next, oxygen sensor elements according to other embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the oxygen sensor element according to this embodiment, FIG. 5 is a view for explaining the total cross-sectional area S, and FIG. 6 is a view for explaining the occupied area Sv . It is. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those in FIGS. As shown in FIG. 4, in the oxygen sensor element 61 according to this embodiment, the poisoning prevention layer 62 includes at least approximately spherical pores 63 having a pore diameter of 10 to 100 μm. As a result, the thickness of the poisoning prevention layer 62 can be increased while maintaining gas responsiveness without impeding gas permeability, so that the oxygen sensor element is resistant to sudden thermal shock due to moisture and has excellent heat retaining properties. 61. On the other hand, if the pore diameter is less than 10 μm, gas responsiveness tends to be insensitive, and if it exceeds 100 μm, poisonous substances cannot be collected effectively, which is not preferable.

被毒防止層62は、焼成後焼失または気化する気孔形成剤を含有したセラミック粉末からなるスラリーを用いて形成することができる。前記気孔成剤としては、例えば、有機質のポア材として樹脂ビーズ、より具体的には、ポリエチレン系ビーズ等が挙げられる。   The poisoning prevention layer 62 can be formed using a slurry made of ceramic powder containing a pore-forming agent that burns down or vaporizes after firing. Examples of the pore forming agent include resin beads as an organic pore material, and more specifically, polyethylene beads.

また、被毒防止層62の断面において、全断面積Sに対する気孔63の占有面積Svの比Sv/Sが0.05〜0.70であるのがよい。これにより、効果的に前記被毒防止層62のガス透過性を維持しつつ、被毒防止層62の厚みを厚くできるので、被水による急激な熱衝撃が効果的に低減され、酸素センサー素子61の破壊を確実に防止することができる。 In the cross section of the poisoning prevention layer 62, the ratio S v / S of the occupied area S v of the pores 63 to the total cross sectional area S is preferably 0.05 to 0.70. Thus, the thickness of the poisoning prevention layer 62 can be increased while effectively maintaining the gas permeability of the poisoning prevention layer 62, so that a rapid thermal shock due to moisture is effectively reduced, and the oxygen sensor element. The destruction of 61 can be reliably prevented.

ここで、全断面積Sは、図5に示すように、酸素センサー素子61のうち、気孔63,センサー部A,ヒーター部Bを除いた被毒防止層62のみの断面積であって、発熱部長さLの範囲内における断面積を意味する。また、占有面積Svは、図6に示すように、前記断面積を測定する断面であって、気孔径が10〜100μmの略球状である気孔63の総面積を意味し、Sv=ΣSviで表すことができる。 Here, the total cross-sectional area S is a cross-sectional area of only the poisoning prevention layer 62 excluding the pores 63, the sensor part A, and the heater part B in the oxygen sensor element 61 as shown in FIG. The cross-sectional area within the range of the part length L is meant. Further, as shown in FIG. 6, the occupied area S v is a cross section for measuring the cross sectional area, and means a total area of the substantially spherical pores 63 having a pore diameter of 10 to 100 μm, and S v = ΣS It can be represented by vi .

<ガスセンサー素子の製造方法>
次に、前記一実施形態にかかる酸素センサー素子の製造方法について、図7のセンサー部およびヒーター部を示す分解斜視図、図8の被毒防止層で被覆する際の手順を示す概略図をもとに説明する。
(センサー部)
まず、図7に示すように、固体電解質層用のグリーンシート13を作製する。このグリーンシート13は、例えば部分安定化ジルコニアの酸素イオン導電性を有するセラミック固体電解質粉末に対して、適宜、成形用有機バインダーを添加してドクターブレード法、押出成形、静水圧成形(ラバープレス)あるいはプレス形成などの周知の方法により作製される。
<Manufacturing method of gas sensor element>
Next, with respect to the method for manufacturing the oxygen sensor element according to the embodiment, an exploded perspective view showing the sensor part and the heater part of FIG. 7 and a schematic view showing a procedure for covering with the poisoning prevention layer of FIG. And explained.
(Sensor part)
First, as shown in FIG. 7, the green sheet 13 for solid electrolyte layers is produced. For example, the green sheet 13 may be formed by appropriately adding an organic binder for molding to a ceramic solid electrolyte powder having oxygen ion conductivity, such as partially stabilized zirconia, by a doctor blade method, extrusion molding, or isostatic pressing (rubber press). Or it produces by well-known methods, such as press formation.

次に、上記のグリーンシート13の両面に、それぞれ測定電極11および基準電極10となるパターン14,15やリードパターン16、17や電極パッド18、スルーホール(図示せず)などを、例えば白金を含有する導電性ペーストを用いてスラリーデッィプ法、あるいはスクリーン印刷、パット印刷、ロール転写等で印刷形成し、センサー部Aを作製する。スルーホールは素子内部のリードパターンと電極パッドを電気的に接続し、出力信号を素子外部へ伝達する役割を有している。そして、測定電極11となるパターン14の表面に保護層3を形成するための多孔質スラリー19を印刷塗布して形成する。   Next, patterns 14 and 15, lead patterns 16 and 17, electrode pads 18, through holes (not shown), which are to be the measurement electrode 11 and the reference electrode 10, respectively, are formed on both surfaces of the green sheet 13, for example, platinum. The sensor portion A is manufactured by printing using the contained conductive paste by a slurry dip method, screen printing, pad printing, roll transfer, or the like. The through hole has a role of electrically connecting the lead pattern inside the element and the electrode pad, and transmitting an output signal to the outside of the element. And the porous slurry 19 for forming the protective layer 3 on the surface of the pattern 14 used as the measurement electrode 11 is formed by printing.

この時に使用する白金を含有する導電性ペーストは、上述のセラミック固体電解質成分からなるジルコニアを1〜50体積%、特に10〜30体積%の割合で包含する白金粒子を用いて、その他に、エチルセルロース等の有機樹脂成分を含有するものが望ましい。このような内部にジルコニア相を包含した白金粒子を作製するには、例えば白金粉末と、比表面積がBET値で30m2/g以上のジルコニア微粉末と、バインダーを加え3本ロールなどを用いて12時間以上混合することにより白金粉末内にジルコニアを収容することができる。 The conductive paste containing platinum used at this time is platinum particles containing 1 to 50% by volume, particularly 10 to 30% by volume of zirconia composed of the ceramic solid electrolyte component described above. Those containing organic resin components such as are desirable. In order to produce such platinum particles including a zirconia phase inside, for example, a platinum powder, a zirconia fine powder having a specific surface area of 30 m 2 / g or more in BET value, a binder and a three roll are used. By mixing for 12 hours or more, zirconia can be accommodated in the platinum powder.

(ヒーター部)
ヒータ部Bは、絶縁セラミックのグリーンシート20を作製する。このグリーンシート20は、例えばアルミナの絶縁セラミック粉末に対して、適宜、成形用有機バインダーを添加してドクターブレード法や、押出成形や、静水圧成形(ラバープレス)あるいはプレス形成などの周知の方法により作製される。次に、上記のグリーンシート20の片面に、それぞれ発熱体5となるパターン21やリードパターン22、他面に電極パッド23、スルホール(図示せず)などを、例えば白金を含有する導電性ペーストを用いてスラリーデッィプ法、あるいはスクリーン印刷、パット印刷、ロール転写等で印刷形成する。スルーホールは素子内部のリードパターンと電極パッドを電気的に接続し、ヒーターに電圧を印加可能にする役割を有している。また、印刷厚みは10〜20μmが好適に使用できる。この際、発熱体の印刷用ペーストは、グラインドゲージによる測定値で10μm以下、好ましくは8μm以下とするのがよい。
(Heater part)
The heater part B produces an insulating ceramic green sheet 20. This green sheet 20 is a known method such as a doctor blade method, extrusion molding, isostatic pressing (rubber press) or press formation by appropriately adding a molding organic binder to, for example, an insulating ceramic powder of alumina. It is produced by. Next, a pattern 21 and a lead pattern 22 to be the heating elements 5 are formed on one side of the green sheet 20, an electrode pad 23, a through hole (not shown), etc. are formed on the other side, and a conductive paste containing platinum, for example. It is used for printing by slurry dip method, screen printing, pad printing, roll transfer or the like. The through hole has a role of electrically connecting the lead pattern inside the element and the electrode pad to enable voltage application to the heater. Moreover, 10-20 micrometers can be used conveniently for printing thickness. At this time, the printing paste for the heating element is 10 μm or less, preferably 8 μm or less as measured by a grind gauge.

また、基準電極10に空気を供給するための空気導入孔12は、予めパンチ等により孔を開けたアルミナのグリーンシート24と、孔の開いていないアルミナのグリーンシート25に、アクリル樹脂や有機溶媒などの接着剤を介在させるか、あるいはローラ等で加熱下で圧力を加えながら機械的に接着すればよい。また、発熱体が印刷されたグリーンシート20も同時に接着し、積層することによりヒータ部Bを作製する。   The air introduction hole 12 for supplying air to the reference electrode 10 includes an acrylic resin or an organic solvent formed on an alumina green sheet 24 that has been previously punched and an alumina green sheet 25 that has no holes. The adhesive may be bonded mechanically while applying pressure under heating with a roller or the like. In addition, the green sheet 20 on which the heating element is printed is also bonded and laminated at the same time to produce the heater part B.

(センサー部およびヒータ部の一体化・焼成)
上記で得られたセンサー部Aとヒータ部Bをアクリル樹脂や有機溶媒などの接着剤を介在させるか、あるいはローラ等で加熱下で圧力を加えながら両者を機械的に接着することにより接着一体化した後、これらを焼成し、センサー部およびヒータ部の焼成体26を得る。焼成は、大気中または不活性ガス雰囲気中、900〜1500℃の温度範囲で1〜10時間焼成する。なお、焼成時には、焼成時のセンサー部Aの反りを抑制するため、錘として平滑なアルミナ等の基板を積層体の上に置くことにより反り量を低減することができる。
(Integration and firing of sensor and heater)
Sensor unit A and heater unit B obtained above are bonded and integrated by interposing an adhesive such as acrylic resin or organic solvent, or by mechanically bonding the two while applying pressure under heating with a roller or the like. Then, these are fired to obtain a fired body 26 of the sensor part and the heater part. Firing is performed in the air or in an inert gas atmosphere at a temperature of 900 to 1500 ° C. for 1 to 10 hours. At the time of firing, in order to suppress warping of the sensor part A during firing, the amount of warpage can be reduced by placing a smooth substrate such as alumina on the laminate as a weight.

また、センサー部Aとヒータ部Bを同時焼成して一体化する場合には、両者の熱膨張係数差による応力の発生を低減するために、例えば、センサー部Aを形成する固体電解質成分とヒータ部のセラミック絶縁層を形成する絶縁成分との複合材料を介在させることが望ましい。なお、上記の方法では、センサー部Aとヒータ部Bを同時焼成して形成した場合について説明したが、センサー部Aとヒータ部Bとはそれぞれ別体で焼成した後、ガラスなどの適当な無機接合材によって接合することによって一体化することも可能である。   Further, when the sensor part A and the heater part B are simultaneously fired and integrated, in order to reduce the occurrence of stress due to the difference in thermal expansion coefficient between them, for example, the solid electrolyte component forming the sensor part A and the heater It is desirable to interpose a composite material with an insulating component forming the ceramic insulating layer of the part. In the above-described method, the case where the sensor part A and the heater part B are formed by simultaneous firing has been described. However, after the sensor part A and the heater part B are separately fired, appropriate inorganic materials such as glass are used. It is also possible to integrate by bonding with a bonding material.

(被毒防止層)
ついで、センサー部Aおよびヒータ部Bを被毒防止層で被覆する。具体的には、図8(a)に示すように、被毒防止用組成物32を凹状の成形型31に充填する。成形型31の材質は金属、樹脂等を使用できる。金属としては、例えばアルミ、ジュラルミン、鉄、炭素鋼、ステンレス、銅等を使用することができる。樹脂としては、例えばテフロン(登録商標)、PVC、PE、PP等を使用することができる。また、離型性改善のために、表面処理を施しても良い。
(Poison prevention layer)
Next, the sensor part A and the heater part B are covered with a poisoning prevention layer. Specifically, as shown in FIG. 8A, the concave mold 31 is filled with the poisoning prevention composition 32. The material of the mold 31 can be metal, resin, or the like. As the metal, for example, aluminum, duralumin, iron, carbon steel, stainless steel, copper or the like can be used. As the resin, for example, Teflon (registered trademark), PVC, PE, PP or the like can be used. Further, a surface treatment may be applied to improve the releasability.

被毒防止層用組成物32は、セラミック材料、溶媒および樹脂等からなり、成形型31内で固化するものであればよい。ここで、固化するとは、前記樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、硬化の意味であり、樹脂が反応により三次元網目構造を形成しつつ、固化することをいう。また、前記樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、冷却による固化を意味する。   The composition 32 for poisoning prevention layer should just consist of a ceramic material, a solvent, resin, etc., and should solidify within the shaping | molding die 31. FIG. Here, solidifying means curing when the resin is a thermosetting resin, and means that the resin solidifies while forming a three-dimensional network structure by reaction. When the resin is a thermoplastic resin, it means solidification by cooling.

前記セラミック材料としては、例えばアルミナ、スピネル、チタニアおよびその混合物等を使用することができる。前記溶媒としては、例えば炭化水素系有機物、アルコール類等有機溶剤、フタル酸エステル等の可塑剤を適宜選択することができる。炭化水素系有機物としては、その融点が20℃以下の炭化水素系有機物が好ましく、例えば炭素数が10〜16のパラフィン混合物、鉱精油や炭素数が10のノルマル炭化水素、スチレン、ビニルトルエン等が好ましい。アルコール類としては、例えば炭素数が12〜9の低級アルコール類、エトキシエタノール、エトキシエトキシエタノール、エトキシブトキシエタノール等のアルキレンオキシド系アルコールが好ましい。フタル酸エステルとしては、例えばフタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸メチルブチル等を挙げることができる。   As the ceramic material, for example, alumina, spinel, titania and a mixture thereof can be used. As the solvent, for example, organic solvents such as hydrocarbon organic substances and alcohols, and plasticizers such as phthalate esters can be appropriately selected. As the hydrocarbon-based organic material, a hydrocarbon-based organic material having a melting point of 20 ° C. or less is preferable, and examples thereof include paraffin mixtures having 10 to 16 carbon atoms, mineral oil, normal hydrocarbons having 10 carbon atoms, styrene, vinyl toluene, and the like. preferable. As the alcohols, for example, lower alcohols having 12 to 9 carbon atoms, alkylene oxide alcohols such as ethoxyethanol, ethoxyethoxyethanol, ethoxybutoxyethanol and the like are preferable. Examples of the phthalic acid ester include diethyl phthalate, dioctyl phthalate, and methylbutyl phthalate.

前記樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば不飽和重合体、ビニル基又はアクロイル基又はメタクロイル基を有する架橋結合体等を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、例えばパラフィンワックス、蝋、ヒドロオキシ脂肪酸、アルキレンオキシド誘導体、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等を挙げることができる。ヒドロオキシ脂肪酸としては、例えば8−ヒドロキシステアリン酸、6−ヒドロキシステアリン酸等が、アルキレンオキシド誘導体としては、例えばポリエチレングリコール等が、脂肪酸エステルとしては、例えば6−ヒドロキシステアリン酸エチレングリコールエステル、6−ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド等が、また、脂肪酸アミドとしては、例えばアセトアミド等が挙げられ、いずれか一種以上からなるものが好ましい。   Examples of the resin include a thermosetting resin and a thermoplastic resin. Examples of the thermosetting resin include an unsaturated polymer, a crosslinked product having a vinyl group, an acroyl group, or a methacryloyl group. Examples of the thermoplastic resin include paraffin wax, wax, hydroxy fatty acid, alkylene oxide derivative, fatty acid ester, and fatty acid amide. Examples of the hydroxy fatty acid include 8-hydroxy stearic acid and 6-hydroxy stearic acid, examples of the alkylene oxide derivative include polyethylene glycol, and examples of the fatty acid ester include 6-hydroxy stearic acid ethylene glycol ester and 6-hydroxy stearic acid. For example, stearic acid triglyceride and the like, and examples of the fatty acid amide include acetamide.

次に、図8(b)に示すように、前記被毒防止層用組成物32を充填した成形型31に、センサー部およびヒータ部の焼成体26を矢印の方向に沿って所定位置まで挿入する。挿入は、真空中で挿入してもよく、あるいは挿入後に真空引きして脱泡処理を施しても良い。焼成体26を挿入する位置は、少なくとも保護層19が浸漬する位置であるのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 8B, the sensor unit and the fired body 26 of the heater unit are inserted into the molding die 31 filled with the poisoning prevention layer composition 32 in the direction of the arrow to a predetermined position. To do. Insertion may be performed in a vacuum, or vacuuming may be performed after insertion to perform a defoaming process. The position where the fired body 26 is inserted is preferably at least a position where the protective layer 19 is immersed.

その後、前記被毒防止層用組成物32が熱硬化性樹脂を含有する場合には、加熱処理を施して硬化させ、固化することができる。加熱処理温度は特に限定されるものではないが、ハンドリング性から、60〜120℃程度が好ましい。また、熱可塑性樹脂を含有している場合には、冷却して固化することができる。冷却する前の被毒防止層用組成物32の温度としては、ハンドリング性の上で60〜120℃程度が好ましい。そして、溶媒を揮発乾燥させることにより、焼付け前の被毒防止層が形成された酸素センサー素子27を得ることができる。   Then, when the said poisoning prevention layer composition 32 contains a thermosetting resin, it can be heat-processed and hardened | cured and solidified. Although heat processing temperature is not specifically limited, About 60-120 degreeC is preferable from handling property. Moreover, when it contains a thermoplastic resin, it can be cooled and solidified. As temperature of the composition 32 for poisoning prevention layers before cooling, about 60-120 degreeC is preferable on handling property. And the oxygen sensor element 27 in which the poisoning prevention layer before baking was formed can be obtained by volatilizing and drying a solvent.

ついで、図8(c)に示すように、酸素センサー素子27を成形型31から抜き出し、焼き付け前の被毒防止層が形成された酸素センサー素子27に熱処理を施し、被毒防止層33を焼き付け、被毒防止層33と焼成体26を一体化して酸素センサー素子27を得ることができる。前記熱処理の温度および時間は、特に限定されるものではなく適宜選択できるが、酸素センサー素子におけるヒーターの過焼結を防止する上で、大気中500〜1000℃の温度範囲で10分〜5時間程度の熱処理を施すのがよい。   Next, as shown in FIG. 8C, the oxygen sensor element 27 is extracted from the mold 31, and the oxygen sensor element 27 on which the poisoning prevention layer before baking is formed is subjected to heat treatment, and the poisoning prevention layer 33 is baked. The oxygen sensor element 27 can be obtained by integrating the poisoning prevention layer 33 and the fired body 26. The temperature and time of the heat treatment are not particularly limited and can be selected as appropriate. However, in order to prevent oversintering of the heater in the oxygen sensor element, the temperature ranges from 500 to 1000 ° C. in the atmosphere for 10 minutes to 5 hours. It is better to apply a degree of heat treatment.

本発明は、凹状の成形型31に限定されるものではなく、例えば図9に示すような凹状の成形型34であってもよい。成形型34は、略左右対称な一対の成形型34a,34bを組み合わせることにより構成されており、センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱部長さLの範囲内で最大となるような凹状の形状を有する。成形型34を用いる場合には、被毒防止装用組成物を成形型34に充填し、ついで、この成形型34に前記センサー部およびヒーター部の焼成体を所定位置まで挿入し、被毒防止装用組成物を固化させた後、成形型34a,34bをそれぞれ取り外し、焼付け前の被毒防止層が形成された酸素センサー素子を作製することができる。そして、前記したのと同様の方法で、酸素センサー素子を得ることができる。なお、成形型34が樹脂型である場合には、型を焼失させることができるので、略左右対称な一対の成形型34a,34bを組み合わせた構成に限定されることなく、成形型34a,34bが一体に形成された成形型であってもよい。   The present invention is not limited to the concave mold 31 and may be, for example, a concave mold 34 as shown in FIG. The mold 34 is configured by combining a pair of substantially symmetrical molds 34a and 34b so that the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side is maximized within the range of the heat generating part length L. It has a concave shape. When the molding die 34 is used, the poisoning prevention wearing composition is filled into the molding die 34, and then the fired bodies of the sensor part and the heater part are inserted into the molding die 34 to a predetermined position, and the poisoning prevention wearing is performed. After the composition is solidified, the molds 34a and 34b can be removed to produce an oxygen sensor element in which a poisoning prevention layer before baking is formed. An oxygen sensor element can be obtained by the same method as described above. Note that when the mold 34 is a resin mold, the mold can be burned out. Therefore, the molds 34a and 34b are not limited to a configuration in which a pair of substantially symmetrical molds 34a and 34b are combined. May be a integrally formed mold.

<ガスセンサー素子の他の製造方法>
次に、前記一実施形態にかかる酸素センサー素子の他の製造方法について、図10の被毒防止層で被覆する際の手順を示すブロック図、図11の剪断応力と剪断速度との関係を示すグラフ、図12の被毒防止層で被覆する際の手順を示す概略図をもとに説明する。
<Other manufacturing method of gas sensor element>
Next, with respect to another method for manufacturing the oxygen sensor element according to the embodiment, a block diagram showing a procedure when the oxygen sensor element is coated with the poisoning prevention layer shown in FIG. 10, and a relationship between the shear stress and the shear rate shown in FIG. A description will be given based on a graph and a schematic diagram showing a procedure for coating with the poisoning prevention layer of FIG.

まず、図10、図12(a)に示すように、容器40内で被毒防止用組成物41として、セラミック材料、溶媒、有機バインダーおよびチキソトロピー付与材を調合する。前記セラミック材料としては、例えばアルミナ、スピネル、チタニア等を使用することができる。前記溶媒としては、例えば水、トルエン等の有機溶剤を適宜選択することができる。本発明では、特に、表面張力が高く、かつセンサー部側の被毒防止層の厚みTが発熱部長さLの範囲内で最大値Tmaxとなるように被毒防止層を形成する上で、水を使用するのが好ましい。また、必要に応じて、被毒防止層の気孔率を制御するために、焼失可能な有機質のポア材等を添加することもできる。   First, as shown in FIGS. 10 and 12A, a ceramic material, a solvent, an organic binder, and a thixotropy imparting material are prepared as a poisoning prevention composition 41 in a container 40. As the ceramic material, for example, alumina, spinel, titania or the like can be used. As said solvent, organic solvents, such as water and toluene, can be selected suitably, for example. In the present invention, in particular, when forming the poisoning prevention layer so that the surface tension is high and the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side is the maximum value Tmax within the range of the heating part length L, Is preferably used. Moreover, in order to control the porosity of a poisoning prevention layer, the organic pore material etc. which can be burned out can also be added as needed.

前記有機バインダーとしては、例えばPVA等の水系バインダー、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等の溶剤系バインダー等を適宜選択することができる。チキソトロピー付与材としては、例えばアクリル系、ポリエチレン系等の粒状有機物や、アルミナゾル、チタニアゾル等のセラミックゾル等を用いることができる。ついで、前記で調合した被毒防止用組成物を撹拌混合する。撹拌混合する手段としては、例えば公知のボールミル混合、ロール混合、遠心混合等を用いることができる。本発明では、特に、遠心混合が簡便さの上で好適に使用できる。   As the organic binder, for example, an aqueous binder such as PVA, a solvent binder such as an acrylic resin and a butyral resin, and the like can be appropriately selected. As the thixotropy-imparting material, for example, an organic material such as acrylic or polyethylene, or a ceramic sol such as alumina sol or titania sol can be used. Next, the poisoning composition prepared above is stirred and mixed. As a means for stirring and mixing, for example, known ball mill mixing, roll mixing, centrifugal mixing and the like can be used. In the present invention, in particular, centrifugal mixing can be suitably used in terms of simplicity.

図11に示すように、上記で得られた被毒防止用組成物41は、粘度計にて剪断速度を0(1/s)から200(1/s)まで昇速し、200(1/s)にて1分間程度保持した後、200(1/s)から0(1/s)に降速した際の50(1/s)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが200Pa以上である。これにより、ディッピングによって被毒防止層を形成する場合でも、乾燥工程において被毒防止層用組成物の垂れを防止することができる。本発明では、特に、保護層を厚く形成しやすい点から、昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが300Pa以上であることが望ましい。本発明における剪断応力は、粘度計で測定して得られる値であり、例えば後述のように、ハーケ社製の商品名「RS100」によって測定することができる。   As shown in FIG. 11, the poisoning prevention composition 41 obtained above was increased in shear rate from 0 (1 / s) to 200 (1 / s) with a viscometer, and 200 (1 / s) for about 1 minute and then descending from 200 (1 / s) to 0 (1 / s) at 50 (1 / s) at the time of ascending and shearing stress at the time of descending The difference ΔT is 200 Pa or more. Thereby, even when forming a poisoning prevention layer by dipping, dripping of the composition for poisoning prevention layer can be prevented in the drying step. In the present invention, it is desirable that the difference ΔT between the shear stress at the time of ascending and the shear stress at the time of descending is 300 Pa or more, particularly from the viewpoint that the protective layer can be easily formed thick. The shear stress in the present invention is a value obtained by measuring with a viscometer, and can be measured by, for example, a trade name “RS100” manufactured by Haake, as described later.

次に、図12(a),(b)に示すように、前記した製造方法と同様の方法で作製したセンサー部およびヒーター部の焼成体26を被毒防止用組成物41に、図12(a)に示す矢印の方向に沿って所定位置まで浸漬する。焼成体26を浸漬する位置は、少なくとも保護層19が浸漬する位置であるのが好ましい。なお、浸漬時間や温度等は適宜選択できる。   Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the fired body 26 of the sensor part and the heater part produced by the same method as the above-described manufacturing method is used as the poisoning prevention composition 41, as shown in FIG. Immerse to a predetermined position along the direction of the arrow shown in a). The position where the fired body 26 is immersed is preferably at least the position where the protective layer 19 is immersed. In addition, immersion time, temperature, etc. can be selected suitably.

そして、図12(c)に示すように、焼成体26を矢印の方向に沿って引き上げ、乾燥することにより、センサー部およびヒーター部が被毒防止層42で被覆された酸素センサー素子43が得られる。その際、引き上げ速度を調整することにより、前記センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱部長さLの範囲内で最大となるように形成することができる。なお、浸漬時間や温度等は適宜選択できるが、例えば室温〜100℃程度の比較的低温で乾燥するのが、被毒防止層42の割れを防止する上で好ましい。ついで、乾燥した後、被毒防止層42を焼付けする。焼付け時間や温度等は適宜選択できるが、酸素センサー素子におけるヒーターの過焼結を防止する上で、大気中500〜1000℃の温度範囲で10分〜5時間程度の熱処理を施すのがよい。   And as shown in FIG.12 (c), the oxygen sensor element 43 by which the sensor part and the heater part were coat | covered with the poisoning prevention layer 42 was obtained by pulling up the baking body 26 along the direction of the arrow, and drying. It is done. At this time, by adjusting the pulling speed, the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side can be formed to be the maximum within the range of the heat generating part length L. In addition, although immersion time, temperature, etc. can be selected suitably, it is preferable to prevent the poisoning prevention layer 42 from cracking, for example, drying at a relatively low temperature of about room temperature to 100 ° C. Next, after drying, the poisoning prevention layer 42 is baked. Although baking time, temperature, etc. can be selected suitably, in order to prevent the oversintering of the heater in an oxygen sensor element, it is good to perform the heat processing for about 10 minutes-about 5 hours in the temperature range of 500-1000 degreeC in air | atmosphere.

本発明は、被毒防止用組成物41に限定されるものではなく、浸漬法で用いることができる各種の公知の被毒防止用組成物にセンサー部およびヒーター部の焼成体26を浸漬し、酸素センサー素子を作製する場合であっても好適に用いることができる。この場合の酸素センサー素子の製造方法は、上記した被毒防止用組成物41を用いる場合と同様にして製造することができる。   The present invention is not limited to the poisoning prevention composition 41, and the sensor part and the heater part fired body 26 are soaked in various known poisoning prevention compositions that can be used in the dipping method. Even when producing an oxygen sensor element, it can be suitably used. The method for producing the oxygen sensor element in this case can be produced in the same manner as in the case of using the poisoning prevention composition 41 described above.

以下、実施例を挙げて本発明のガスセンサー素子およびその製造方法について、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and the gas sensor element of this invention and its manufacturing method are demonstrated still in detail, this invention is not limited to a following example.

[実施例1〜8]
<酸素センサー素子の作製>
(ヒーター部)
図1,図3,図5に示した酸素センサー素子を作製した。具体的には、市販の純度が99.9%で平均粒子径が0.5μmアルミナ粉末(シリカ0.1重量%含有)と、平均粒子径が0.5μmを有する白金粉末を準備した。ついで、アルミナ粉末にブチラール系のバインダーとトルエンとエタノールを添加してスラリーを作製し、ドクターブレード法により、シートの厚さが0.3mmになるようなアルミナのグリーンシートを作製した。
[Examples 1 to 8]
<Production of oxygen sensor element>
(Heater part)
The oxygen sensor element shown in FIGS. 1, 3, and 5 was produced. Specifically, alumina powder having a commercial purity of 99.9% and an average particle size of 0.5 μm (containing 0.1% by weight of silica) and a platinum powder having an average particle size of 0.5 μm were prepared. Subsequently, a butyral binder, toluene, and ethanol were added to the alumina powder to prepare a slurry, and an alumina green sheet having a sheet thickness of 0.3 mm was prepared by a doctor blade method.

上記のアルミナ粉末を40体積%含有する白金粉末からなるペーストを作製し、これを用いてアルミナのグリーンシート表面に焼成後の抵抗値が室温で約7.5Ωになるようにヒータパターンおよびリードパターンをスクリーン印刷で印刷した。そして、これらのヒータパターンおよびリードパターンの上面にアルミナのグリーンシートを2枚、大気導入孔に相当する部分を金型で打ち抜いたアルミナのグリーンシート3枚を積層して熱圧着し、ヒータを含有した積層体(ヒーター部B)を作製した。   A paste made of platinum powder containing 40% by volume of the above-mentioned alumina powder was prepared, and a heater pattern and a lead pattern were used so that the resistance value after firing on the surface of the alumina green sheet was about 7.5Ω at room temperature. Was printed by screen printing. Then, two alumina green sheets on the upper surface of these heater patterns and lead patterns, and three alumina green sheets punched with a die corresponding to the air introduction hole are laminated and thermocompression-bonded to contain a heater. A laminated body (heater part B) was prepared.

(センサー部)
平均粒子径が0.5μmのジルコニア粉末を準備し、ブチラール系のバインダー、トルエンおよびエタノールを混合してスラリーを作製した。ついで、ドクターブレード法により、厚さ0.3mmのジルコニアのグリーンシート13を作製した。そして、グリーンシート13の両面に、それぞれ検知電極11および基準電極10となるパターン14,15、リードパターン16,17、電極パッド18、スルホール(図示せず)などを、ジルコニアを15体積%の割合で包含する白金を含有した導電性ペーストを用いてスクリーン印刷で印刷形成し、パターン14の表面に、平均粒径5μmのポリエチレン系ビーズを含有する多孔質アルミナスラリー19を印刷塗布して保護層3を形成し、センサー部Aを作製した。
(Sensor part)
A zirconia powder having an average particle size of 0.5 μm was prepared, and a butyral binder, toluene and ethanol were mixed to prepare a slurry. Next, a zirconia green sheet 13 having a thickness of 0.3 mm was prepared by a doctor blade method. Then, the patterns 14 and 15, the lead patterns 16 and 17, the electrode pads 18, the through holes (not shown) and the like that become the detection electrode 11 and the reference electrode 10, respectively, and zirconia in a ratio of 15% by volume on both surfaces of the green sheet 13 Is formed by screen printing using a conductive paste containing platinum contained in the above, and a porous alumina slurry 19 containing polyethylene beads having an average particle diameter of 5 μm is printed on the surface of the pattern 14 and applied to the protective layer 3. The sensor part A was produced.

(一体化・焼成)
上記で得られた積層体(ヒーター部B)およびセンサー部Aを、アルミナ粉末、ブチラール樹脂および溶剤からなる密着液にて接合して一体化し、ついで焼成してヒーター部およびセンサー部の焼成体を得た。焼成は大気中1500℃で2時間行った。
(Integrated / fired)
The laminated body (heater part B) and sensor part A obtained above are joined and integrated with an adhesion liquid composed of alumina powder, butyral resin and solvent, and then fired to obtain fired bodies of the heater part and sensor part. Obtained. Firing was performed at 1500 ° C. in the atmosphere for 2 hours.

(被毒防止層)
表1に示す組み合わせでセラミック材料、樹脂、溶媒を遠心撹拌機(公転2000rpm、自転800rpm)で混合撹拌し、被毒防止層用組成物を作製した。ついで、得られた被毒防止層用組成物に、上記で得られた焼成体を、保護層が被覆される位置まで挿入し、10秒間浸漬した後、表1,図14に示すような引き上げ速度で引き上げ、室温で乾燥させた(浸漬法)。その後、大気中950℃で焼き付けて酸素センサー素子を得た。なお、表1,図14中における「位置L2」は、発熱部長さLの先端である位置L5から75%の位置を意味し、「位置L4」は、発熱部長さLにおいて位置L5から25%の位置を意味する。
(Poison prevention layer)
A ceramic material, a resin, and a solvent were mixed and stirred with a centrifugal stirrer (revolution 2000 rpm, rotation 800 rpm) in the combinations shown in Table 1 to prepare a composition for a poisoning prevention layer. Next, the fired body obtained above is inserted into the obtained composition for poisoning prevention layer to a position where the protective layer is coated, immersed for 10 seconds, and then pulled up as shown in Table 1 and FIG. It pulled up at speed and dried at room temperature (immersion method). Then, it baked at 950 degreeC in air | atmosphere, and obtained the oxygen sensor element. Note that “position L2” in Table 1 and FIG. 14 means a position 75% from position L5, which is the tip of the heat generating portion length L, and “position L4” means 25% from position L5 in the heat generating portion length L. Means the position of

上記実施例1〜8の各酸素センサー素子5個について、発熱部長さLの各位置に相当するセンサー部側の被毒防止層の厚みTを測定し、被水耐久性を評価した。各特性の評価方法を以下に示すと共に、その評価結果を表1に示す。   For each of the five oxygen sensor elements of Examples 1 to 8, the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side corresponding to each position of the heat generating unit length L was measured, and the water resistance durability was evaluated. The evaluation method of each characteristic is shown below, and the evaluation results are shown in Table 1.

<被毒防止層の厚みTの測定方法>
センサー素子の発熱部長さLの各位置に相当するセンサー部側の被毒防止層の厚みTを、マイクロフォーカスX線探傷装置にて非破壊で測定し、発熱部長さLの各位置に相当する平均厚みを求めた(n=5)。なお、表1,図14中における「位置L5」は、発熱部長さLの先端部を意味し、「位置L3」は、発熱部長さLにおいて位置L5から50%の位置を意味し、「位置L1」は、発熱部長さLの後端部を意味する。
<Measurement method of thickness T of poisoning prevention layer>
The thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side corresponding to each position of the heat generating part length L of the sensor element is measured nondestructively with a microfocus X-ray flaw detector, and corresponds to each position of the heat generating part length L. The average thickness was determined (n = 5). Note that “position L5” in Table 1 and FIG. 14 means the tip of the heat generating portion length L, and “position L3” means a position 50% from the position L5 in the heat generating portion length L. “L1” means the rear end portion of the heat generating portion length L.

<被水耐久性の評価方法>
センサー部側の最高発熱部分が400℃になるように加熱したセンサー素子のセンサー部側の最高発熱部分に、10μlの水滴を繰り返し滴下し、センサー部の基準電極と外部との絶縁抵抗が500MΩ未満になるまでの繰り返し回数を測定し、その平均繰り返し回数を求めた(n=5)。
<Evaluation method of water durability>
10 μl of water droplets are repeatedly dropped onto the sensor element side of the sensor element that has been heated so that the maximum heat generation part on the sensor side is 400 ° C., and the insulation resistance between the reference electrode of the sensor part and the outside is less than 500 MΩ The number of repetitions until the value was measured and the average number of repetitions was determined (n = 5).

Figure 0004758117
表1から、実施例1〜8の酸素センサー素子は、被水耐久性に優れているのがわかる。
Figure 0004758117
From Table 1, it can be seen that the oxygen sensor elements of Examples 1 to 8 are excellent in water resistance.

[実施例9〜17]
<酸素センサー素子の作製>
表2に示すようなセラミック材料、樹脂、溶媒を用いた以外は、実施例1〜8と同様にして、被毒防止層用組成物、ヒーター部およびセンサー部の焼成体を得た。ついで、得られた被毒防止層用組成物を表2に示した材質で、かつその表面が離型処理された凹状の成形型に充填した。ついで、この成形型に前記焼成体を保護層が被覆される位置まで挿入し、80℃の加熱固化あるいは80℃から室温までの冷却固化をした後、大気中950℃で焼き付け、酸素センサー素子を得た。なお、前記成形型は、図8に示した型31を用いた。
[Examples 9 to 17]
<Production of oxygen sensor element>
Except having used the ceramic material, resin, and solvent as shown in Table 2, it carried out similarly to Examples 1-8, and obtained the poisoning prevention layer composition, the heater part, and the sintered body of the sensor part. Next, the obtained composition for poisoning prevention layer was filled into a concave mold made of the materials shown in Table 2 and the surface of which was subjected to mold release treatment. Next, the fired body is inserted into the mold until the protective layer is covered, and after solidified by heating at 80 ° C. or cooling from 80 ° C. to room temperature, it is baked at 950 ° C. in the atmosphere to provide an oxygen sensor element. Obtained. Note that the mold 31 shown in FIG. 8 was used as the mold.

上記実施例9〜17の各酸素センサー素子5個について、厚みのバラツキと、上記実施例1〜8と同様にして被水耐久性を評価した。厚みのバラツキの評価方法を以下に示すと共に、評価結果を表2に併せて示す。   For each of the five oxygen sensor elements in Examples 9 to 17, the variation in thickness and the wet durability were evaluated in the same manner as in Examples 1 to 8. The evaluation method of thickness variation is shown below, and the evaluation results are also shown in Table 2.

<厚みのバラツキの評価方法>
発熱体Lの中央位置でのセンサー部側の被毒防止層の厚みを、マイクロフォーカスX線探傷装置にて非破壊で測定し、厚みのバラツキを求めた(n=5)。
<Evaluation method of thickness variation>
The thickness of the poisoning prevention layer on the sensor portion side at the central position of the heating element L was measured nondestructively with a microfocus X-ray flaw detector, and the thickness variation was determined (n = 5).

Figure 0004758117
表2から、実施例9〜17のセンサー素子は、被毒防止層の厚みにバラツキがなく、被水耐久性が高いのがわかる。
Figure 0004758117
From Table 2, it can be seen that the sensor elements of Examples 9 to 17 have no variation in the thickness of the poisoning prevention layer and have high water resistance.

[実施例18〜29]
<酸素センサー素子の作製>
表3に示すようなセラミック材料、チキソトロピ付与材、溶媒を用いた以外は、実施例1〜8と同様にして、被毒防止層用組成物、ヒーター部およびセンサー部の焼成体を得た。
[Examples 18 to 29]
<Production of oxygen sensor element>
Except having used the ceramic material, the thixotropy imparting material, and the solvent as shown in Table 3, the poisoning prevention layer composition, the fired part of the heater part and the sensor part were obtained in the same manner as in Examples 1-8.

(被毒防止層)
表3に示す組み合わせでセラミック材料、チキソトロピー付与材および溶媒を遠心撹拌機(公転2000rpm、自転800rpm)で混合撹拌し、被毒防止層用組成物を作製した。ついで、得られた被毒防止層用組成物の剪断応力をハーケ社製の商品名「RS100」で測定した。測定は、剪断速度を0(1/s)から200(1/s)まで昇速し、200(1/s)にて1分間保持した後、200(1/s)から0(1/s)に降速した際、50(1/s)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力を測定し、昇速時と降速時の剪断応力の差ΔTを算出した。その結果を表3に示す。
(Poison prevention layer)
A ceramic material, a thixotropy-imparting material and a solvent were mixed and stirred with a centrifugal stirrer (revolution 2000 rpm, rotation 800 rpm) in the combinations shown in Table 3 to prepare a composition for a poisoning prevention layer. Subsequently, the shear stress of the obtained composition for poisoning prevention layer was measured by a trade name “RS100” manufactured by HAAKE. In the measurement, the shear rate was increased from 0 (1 / s) to 200 (1 / s), held at 200 (1 / s) for 1 minute, and then from 200 (1 / s) to 0 (1 / s ), The shear stress at the time of ascending and the shear stress at the time of descending at 50 (1 / s) were measured, and the difference ΔT between the shearing stress at the time of ascending and the descending speed was calculated. The results are shown in Table 3.

上記被毒防止層用組成物に前記焼成体を室温で10秒間浸漬した後、室温で乾燥した。この際、実施例1〜8と同様にして、ガスセンサー素子の発熱部長さLの各位置に相当するセンサー部側の被毒防止層の厚みTを求めた(n=20)。測定結果を、表3に併せて示す。ついで、大気中950℃で1時間焼付け、酸素センサー素子を得た。評価は、焼成前で室温乾燥後のセンサー素子で行った。評価方法を以下に示すと共に、その結果を表3に併せて示す。   The fired body was immersed in the composition for poisoning prevention layer at room temperature for 10 seconds and then dried at room temperature. At this time, similarly to Examples 1 to 8, the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor unit side corresponding to each position of the heat generating unit length L of the gas sensor element was obtained (n = 20). The measurement results are also shown in Table 3. Subsequently, it baked at 950 degreeC in air | atmosphere for 1 hour, and the oxygen sensor element was obtained. The evaluation was performed with the sensor element after drying at room temperature before firing. The evaluation method is shown below, and the results are also shown in Table 3.

Figure 0004758117
表3から、実施例18〜29の酸素センサー素子は、被水耐久性に優れているのがわかる。
Figure 0004758117
From Table 3, it can be seen that the oxygen sensor elements of Examples 18 to 29 are excellent in water resistance.

(a),(b)は、本発明の一実施形態にかかる酸素センサー素子を示す概略図である。(A), (b) is the schematic which shows the oxygen sensor element concerning one Embodiment of this invention. (a),(b)は、一実施形態にかかる酸素センサー素子の発熱体を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the heat generating body of the oxygen sensor element concerning one Embodiment. 一実施形態にかかる酸素センサー素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the oxygen sensor element concerning one Embodiment. 他の実施形態にかかる酸素センサー素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the oxygen sensor element concerning other embodiment. 他の実施形態にかかる全断面積Sを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the total cross-sectional area S concerning other embodiment. 他の実施形態にかかる占有面積Svを説明するための図である。It is a diagram for explaining the area occupied S v according to another embodiment. センサー部およびヒーター部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a sensor part and a heater part. (a),(b),(c)は、被毒防止層で被覆する際の手順を示す概略図である。(A), (b), (c) is the schematic which shows the procedure at the time of coat | covering with a poisoning prevention layer. 本発明にかかる他の凹状の成形型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other concave shaping | molding die concerning this invention. 被毒防止層で被覆する際の手順を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the procedure at the time of coat | covering with a poisoning prevention layer. 剪断応力と剪断速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a shear stress and a shear rate. 被毒防止層で被覆する際の手順を示す概略図である。It is the schematic which shows the procedure at the time of coat | covering with a poisoning prevention layer. 実施例1〜8における発熱部長さLの各位置を示す図である。It is a figure which shows each position of the heat generating part length L in Examples 1-8. 従来の浸漬法で作製したガスセンサー素子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the gas sensor element produced with the conventional immersion method.

符号の説明Explanation of symbols

1,27,61 酸素センサー素子
2,33,42,62 被毒防止層
3 保護層
4 ヒーター基体
5 発熱体
6 発熱部
7 リード部
9 固体電解質層
10 基準電極
11 検知電極
12 大気導入孔
13 固体電解質層用のグリーンシート
19 多孔質スラリー
20 絶縁セラミックのグリーンシート
26 センサー部およびヒータ部の焼成体
31,34 凹状の成形型
32,41 被毒防止用組成物
63 気孔
1, 27, 61 Oxygen sensor element 2, 33, 42, 62 Poisoning prevention layer 3 Protective layer 4 Heater base 5 Heating element 6 Heating part 7 Lead part 9 Solid electrolyte layer 10 Reference electrode 11 Detection electrode 12 Air introduction hole 13 Solid Green sheet for electrolyte layer 19 Porous slurry 20 Green sheet of insulating ceramic 26 Sintered body of sensor part and heater part 31, 34 Concave mold 32, 41 Poisoning prevention composition 63 Pore

Claims (17)

固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してなるセンサー部と、前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部と一体に形成され内部に発熱体を埋設したヒーター部と、前記センサー部およびヒーター部を被覆した被毒防止層とを備えた長尺板状のガスセンサー素子であって、
前記センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内に最大値Tmaxを有することを特徴とするガスセンサー素子。
A sensor part in which a detection electrode is formed on one side of the solid electrolyte layer and a reference electrode is formed on the other side, and a heating element formed integrally with the sensor part in contact with the solid electrolyte layer on the reference electrode side A gas sensor element having a long plate-like shape, comprising a heater section embedded with a poisoning prevention layer covering the sensor section and the heater section,
The gas sensor element characterized in that a thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side has a maximum value Tmax within a range of a heat generating part length L of the heat generating element.
前記センサー部側の被毒防止層の厚みTが、発熱体の発熱部長さLの範囲内で0.4Tmax≦T≦Tmaxである請求項1記載のガスセンサー素子。   2. The gas sensor element according to claim 1, wherein the thickness T of the poisoning prevention layer on the sensor part side is 0.4Tmax ≦ T ≦ Tmax within the range of the heat generating part length L of the heat generating element. 前記Tmaxが、発熱体の発熱部長さLの範囲内で先端側に存在する請求項1または2記載のガスセンサー素子。   3. The gas sensor element according to claim 1, wherein the Tmax exists on a tip side within a range of a heat generating portion length L of the heat generating element. 前記ガスセンサー素子が酸素センサー素子である請求項1〜3のいずれかに記載のガスセンサー素子。   The gas sensor element according to claim 1, wherein the gas sensor element is an oxygen sensor element. 前記被毒防止層が、少なくとも気孔径が10〜100μmの略球状の気孔を有する請求項1〜4のいずれかに記載のガスセンサー素子。   The gas sensor element according to any one of claims 1 to 4, wherein the poisoning prevention layer has at least a substantially spherical pore having a pore diameter of 10 to 100 µm. 前記被毒防止層の断面において、全断面積Sに対する前記気孔の占有面積Svの比Sv/Sが0.05〜0.70である請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサー素子。 Wherein in the cross section of the poisoning prevention layer, a gas sensor according to claim 1 ratio S v / S of the area occupied by S v of the pore to the total cross-sectional area S is 0.05 to 0.70 element. 少なくとも前記長尺板状のガスセンサー素子の長手方向に対して直交する方向の幅が、センサー部において2.0〜3.5mmである請求項1〜6のいずれかに記載のガスセンサー素子。   The gas sensor element according to any one of claims 1 to 6, wherein a width in a direction orthogonal to a longitudinal direction of at least the long plate-shaped gas sensor element is 2.0 to 3.5 mm in the sensor portion. 前記被毒防止層が、焼成後焼失または気化する気孔形成剤を含有したセラミック粉末からなるスラリーを用いて形成された請求項1〜7のいずれかに記載のガスセンサー素子。   The gas sensor element according to any one of claims 1 to 7, wherein the poisoning prevention layer is formed using a slurry made of a ceramic powder containing a pore-forming agent that burns down or vaporizes after firing. 固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してセンサー部を形成する工程と、内部に発熱体を埋設してヒーター部を形成する工程と、前記ヒーター部を前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部と一体に形成する工程と、前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する工程とを含むガスセンサー素子の製造方法であって、
被毒防止層用組成物を充填した凹状の成形型に前記センサー部およびヒーター部を挿入し、前記被毒防止層用組成物を固化させて前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆し、ついで前記被毒防止層で被覆したセンサー部およびヒーター部を凹状の成形型から抜き出し、前記被毒防止層に熱処理を施して被毒防止層を前記センサー部およびヒーター部に焼き付けることを特徴とするガスセンサー素子の製造方法。
Forming a sensing electrode on one side of the solid electrolyte layer and forming a sensor part by forming a reference electrode on the other side; forming a heater part by embedding a heating element therein; and A method for producing a gas sensor element, comprising: a step of forming a single contact with a solid electrolyte layer on a reference electrode side; and a step of covering the sensor portion and the heater portion with a poisoning prevention layer.
The sensor part and the heater part are inserted into a concave mold filled with the composition for the poisoning prevention layer, the composition for the poisoning prevention layer is solidified, and the sensor part and the heater part are covered with the poisoning prevention layer. Then, the sensor part and the heater part covered with the poisoning prevention layer are extracted from the concave mold, and the poisoning prevention layer is subjected to a heat treatment to burn the poisoning prevention layer onto the sensor part and the heater part. A method for manufacturing a gas sensor element.
前記凹状の成形型が金属型である請求項9記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for manufacturing a gas sensor element according to claim 9, wherein the concave mold is a metal mold. 前記凹状の成形型が樹脂型である請求項9記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for manufacturing a gas sensor element according to claim 9, wherein the concave mold is a resin mold. 前記被毒防止用組成物が熱硬化性樹脂を含有する請求項9〜11のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for producing a gas sensor element according to claim 9, wherein the poisoning prevention composition contains a thermosetting resin. 前記被毒防止用組成物が熱可塑性樹脂を含有する請求項9〜11のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for producing a gas sensor element according to any one of claims 9 to 11, wherein the poisoning prevention composition contains a thermoplastic resin. 固体電解質層の片面に検知電極を形成し、他面に基準電極を形成してセンサー部を形成する工程と、内部に発熱体を埋設してヒーター部を形成する工程と、前記ヒーター部を前記基準電極側の固体電解質層と接面してセンサー部に接合する工程と、前記センサー部およびヒーター部を被毒防止層で被覆する工程とを含むガスセンサー素子の製造方法であって、
前記センサー部およびヒーター部を、剪断速度50(1/S)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが200Pa以上である被毒防止層用組成物に浸漬することを特徴とするガスセンサー素子の製造方法。
Forming a sensing electrode on one side of the solid electrolyte layer and forming a sensor part by forming a reference electrode on the other side; forming a heater part by embedding a heating element therein; and A method for producing a gas sensor element, comprising: a step of contacting a solid electrolyte layer on a reference electrode side and bonding to a sensor portion; and a step of covering the sensor portion and the heater portion with a poisoning prevention layer.
The sensor unit and the heater unit are immersed in a composition for a poisoning prevention layer in which a difference ΔT between a shear stress at ascending speed and a shear stress at descending speed at a shear rate of 50 (1 / S) is 200 Pa or more. A manufacturing method of a gas sensor element characterized by the above.
前記被毒防止層用組成物の剪断速度50(1/S)における昇速時の剪断応力と降速時の剪断応力の差ΔTが300Pa以上である請求項14記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for producing a gas sensor element according to claim 14, wherein the difference ΔT between the shearing stress during ascending and the shearing stress during descending at a shear rate of 50 (1 / S) of the composition for poisoning prevention layer is 300 Pa or more. . 前記被毒防止層用組成物が粒状有機物を含有する請求項14または15記載のガスセンサー素子の製造方法。   The method for producing a gas sensor element according to claim 14 or 15, wherein the composition for poisoning prevention layer contains a granular organic substance. 前記被毒防止層用組成物がセラミックゾルを含有する請求項14〜16のいずれかに記載のガスセンサー素子の製造方法。
The method for producing a gas sensor element according to any one of claims 14 to 16, wherein the composition for poisoning prevention layer contains a ceramic sol.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4567547B2 (en) * 2005-07-29 2010-10-20 日本特殊陶業株式会社 GAS SENSOR ELEMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND GAS SENSOR
DE102008041837B4 (en) 2007-09-07 2021-12-30 Denso Corporation Gas sensor for detecting a gas concentration using a solid electrolyte component
JP2009080099A (en) * 2007-09-07 2009-04-16 Denso Corp Gas sensor element and its manufacturing method
DE102008041795A1 (en) 2007-09-07 2009-04-16 Denso Corp., Kariya-shi Gas sensor element mounted in vehicle for measuring concentration of oxygen, has porous protective layer that covers whole heat-emitting area and other end of porous protective layer protrudes from inner end of heat emitting element
JP2009080110A (en) * 2007-09-07 2009-04-16 Denso Corp Gas sensor element and its manufacturing method
JP5344675B2 (en) * 2007-10-17 2013-11-20 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
US8656756B2 (en) 2007-10-17 2014-02-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
JP5056723B2 (en) * 2008-10-31 2012-10-24 株式会社デンソー Gas sensor element
JP2010164591A (en) * 2010-05-06 2010-07-29 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor element and gas sensor
JP5533767B2 (en) * 2011-04-07 2014-06-25 株式会社デンソー Gas sensor element, method of manufacturing the same, and gas sensor
JP5496983B2 (en) * 2011-10-31 2014-05-21 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element and gas sensor
JP6181517B2 (en) * 2013-10-29 2017-08-16 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element, gas sensor, and method of manufacturing gas sensor element
JP6169946B2 (en) * 2013-10-29 2017-07-26 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element, gas sensor, and method of manufacturing gas sensor element
JP6477022B2 (en) * 2015-03-02 2019-03-06 株式会社デンソー Method for manufacturing gas sensor element
JP6754559B2 (en) 2015-09-29 2020-09-16 日本碍子株式会社 Gas sensor
JP6693486B2 (en) * 2017-08-22 2020-05-13 株式会社デンソー Gas sensor element and gas sensor
JP6957410B2 (en) * 2018-05-23 2021-11-02 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element and gas sensor manufacturing method
WO2020067318A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 日本碍子株式会社 Ceramic structure and sensor element for gas sensor
JP6873220B2 (en) * 2019-12-18 2021-05-19 日本碍子株式会社 Gas sensor
JP7284088B2 (en) * 2019-12-26 2023-05-30 日本碍子株式会社 Sensor element of gas sensor

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0676989B2 (en) * 1986-02-04 1994-09-28 株式会社豊田中央研究所 Limiting current type oxygen sensor
JPH06235714A (en) * 1993-02-10 1994-08-23 Nippondenso Co Ltd Oxygen sensor for exhaust gas from internal-combustion engine
JP3355796B2 (en) * 1993-08-31 2002-12-09 株式会社デンソー Air-fuel ratio detection device and method of manufacturing the same
JP3362517B2 (en) * 1994-08-08 2003-01-07 株式会社デンソー Method for manufacturing oxygen sensor element
JP3296214B2 (en) * 1996-11-05 2002-06-24 トヨタ自動車株式会社 Oxygen sensor
JP4293579B2 (en) * 2000-03-30 2009-07-08 日本特殊陶業株式会社 Multilayer gas detection element and gas sensor
JP2002228626A (en) * 2000-11-30 2002-08-14 Denso Corp Gas sensor element
JP4552349B2 (en) * 2001-04-26 2010-09-29 株式会社デンソー Method for manufacturing gas sensor element
JP4014513B2 (en) * 2002-02-28 2007-11-28 日本特殊陶業株式会社 CERAMIC HEATER, LAMINATED GAS SENSOR ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND GAS SENSOR HAVING LAMINATED GAS SENSOR ELEMENT
JP4383897B2 (en) * 2004-01-08 2009-12-16 日本特殊陶業株式会社 Manufacturing method of laminated gas sensor element

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JP2006250537A (en) 2006-09-21

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