JP4791877B2 - ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、ヒータ素子、及び、ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、通電により所定の電気的機能を果たす電気的機能部（ガスセンサ素子におけるガス検知部、ヒータ素子における発熱部、ヒータ付きガスセンサ素子におけるガス検知部及び発熱部）と、自身の一端でこの電気的機能部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備える板状のセラミック電子機能体、具体的には、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、ヒータ素子、及び、これらの素子のいずれかを備えるガスセンサに関する。

従来より、セラミックヒータ、ガスを電気的に検知するガスセンサ素子、ヒータ付きガスセンサ素子、液体温度センサ素子、液体濃度センサ素子等のセラミック電子機能体が知られている。特許文献１には、これらのセラミック電子機能体の一例である酸素濃度検出器が開示されている。この酸素濃度検出器は、固体電解質シートの両面に標準電極及び検出電極が形成された検出素子と、ヒータ素子とを有し、これらを枠体に組み込んだ構成となっている。この酸素濃度検出器では、ヒータ素子の通電により発熱体で検出素子を昇温させ、固体電解質シートが所定温度を超えると、検出素子が酸素イオン伝導体として作動するようになっている。この酸素濃度検出器は、大気と接触する標準電極と、被検出ガスと接触する検出電極とにおいて両者の酸素による分圧差に基づいて、検出素子の固体電解質シート間に酸素イオンの移動が生じ、被検出ガス中の酸素濃度を測定するようになっている。
この酸素濃度検出器のうち、ヒータ素子の発熱体（電気的機能部）及び導出電極部（電-極リード部）は、その材料となる白金を安価なタングステンに代えて形成されている。

特公平７−８１９８２号公報

ところで、セラミック電子機能体の電気的機能部（例えば、ガスセンサ素子におけるガス検知部、ヒータ素子における発熱部、ヒータ付きガスセンサ素子におけるガス検知部及び発熱部）への通電では、この電気的機能部とセラミック電子機能体（具体的には、ガスセンサ素子、ヒータ素子、ヒータ付きガスセンサ素子）内で電気的に導通する導通路のうち、セラミック電子機能体の外部に露出して配置された電極取出部と、外部機器の金属製の電極端子とを機械的に接触させてこれらを電気的に接続したい場合がある。このように構成した場合にも、導通路（電極取出部を含む）を、安価なタングステン等の卑金属の材質で形成することがある。すると、大気等のガスが電極取出部からセラミック電子機能体内に侵入し導通路と接触して、導通路が酸化する虞がある。
そこで、安価でかつ、導通路を酸化防止するための手法の一つとして、少なくとも電極取出部を、耐酸化性及びガス不透化性を有したプラチナ等の貴金属やこの種の貴金属が含まれた合金で形成して、ガスが電極取出部から導通路に向けて侵入しないようにすることが考えられる。
しかしながら、耐酸化性及びガス不透過性を有した、貴金属を含む合金で電極取出部全体を形成すると、固形成分率が高いため、硬度が高く、電極取出部の表面は滑らかとなり、この電極取出部に電極端子を機械的に接触させても電気的導通が十分に得られない場合がある。特に、外部からの振動等がセラミック電子機能体に伝わるような場合のセラミック電子機能体の実使用では、セラミック電子機能体の電極取り出し部と外部機器の電極端子との間で、この振動等に起因した接続不良が起きる虞がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、導通路の一部に卑金属を主体とする材質を用いながらも、電極取出部から導通路へのガスの侵入を防止し、かつこの電極取出部と外部機器の電極端子との機械的接触が十分に維持可能なヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、ヒータ素子、及び、これらの素子のいずれかを備えるガスセンサを提供することを目的とする。

その解決手段は、ガス検知部を備えるガスセンサ素子部、及び、発熱部を備えるヒータ素子部を有し、上記ガスセンサ素子部及びヒータ素子部は、自身の一端で上記ガス検知部または上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ付きガスセンサ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記ビア導体は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記電極パッドは、耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有するヒータ付きガスセンサ素子である。
あるいは、ガス検知部、自身の一端で上記ガス検知部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるガスセンサ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記ビア導体は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記電極パッドは、耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有するガスセンサ素子である。
ガス検知部、自身の一端で上記ガス検知部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるガスセンサ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記電極パッドは、少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、上記ビア導体被覆部は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記外部露出部は、耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有するガスセンサ素子である。
さらには、発熱部、自身の一端で上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記ビア導体は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記電極パッドは、耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有するヒータ素子である。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子では、電極取出部のうち、ビア導体は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有している。また、電極パッドも耐酸化性を有する材料からなる。
従って、電極パッドが大気等の酸化性のガスにさらされた場合であっても、電極パッド及びビア導体は酸化されない。しかも、ビア導体が、電極パッドから電極リード部へのガスの侵入を防ぐことにより、電極リード部の酸化をも確実に防止できる。

その上、電極パッドのうち、少なくとも自身の外部露出面をなす部分はビア導体より粗である組織を有している。このため、電極パッドの外部露出面をなす部分を押圧すると厚み方向に潰れるなど外力により変形し易い。
従って、ヒータ付きガスセンサ素子におけるガス検知部及び発熱部、ガスセンサ素子におけるガス検知部、あるいは、ヒータ素子における発熱部への通電にあたり、外部機器の電極端子を電極パッドに圧接させてこれらを接続しようとすると、この圧接時の押圧力により電極パッドの外部露出面をなす部分が潰れるように変形して、外部機器の電極端子の一部が電極パッドに食い込む形態となり、電極パッドと外部機器の電極端子との機械的な接触面積を大きく取ることができる。さらに、電極パッドの外部露出面をなす部分が変形することで、外部機器の電極端子が電極パッド上を滑り難くなるため、外部機器の電極端子をより安定した状態で接触させることができる。
従って、電極パッドと外部機器の電極端子との電気的な接続不良の発生が抑制できる。
即ち、本発明のヒータ付きガスセンサ素子では、ガスセンサ素子部及びヒータ素子部それぞれにおける電極取出部について、大気等の酸化性ガスに晒されても自身の酸化が防止できる。このほか、ガスセンサ素子部及びヒータ素子部のそれぞれにおいて、電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入をも防止できる、電極リード部の酸化をも確実に回避することができる。
しかも、ガスセンサ素子部とヒータ素子部それぞれにおいて、電極パッドあるいはその外部露出部を粗の組織としていることで、外部機器の電極端子と電極パッドとの間での電気的接続を適切に維持することができる。
また、本発明のガスセンサ素子では、大気等の酸化性ガスに電極取出部が晒されても、自身の酸化が防止することができている。また、電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入もビア導体あるいはビア導体被覆部によって遮られ、卑金属からなる電極リード部の酸化を確実に回避することができる。
しかも、電極パッドを粗の組織とすることにより、外部機器の電極端子との接続において、両者の機械的接触をより安定した状態にできる。従って、自動車の走行等に起因して、このガスセンサ素子に振動が伝わった場合でも、電極パッドと外部機器の電極端子との間での電気的接続を適切に維持できる。
さらには、ヒータ素子でも、大気等の酸化性ガスに電極取出部が晒されたときでも、電極取出部自身の酸化が防止できるほか、この電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入もビア導体あるいはビア導体被覆部で遮られ、卑金属からなる電極リード部の酸化を確実に回避することができる。
しかも、電極パッドあるいはその外部露出部を粗の組織としていることで、外部機器の電極端子と電極パッドとの間での電気的接続を適切に維持することができる。

なお、本発明の「ヒータ付きガスセンサ素子」における「ガス検知部」及び「発熱部」、「ガスセンサ素子」における「ガス検知部」、あるいは、「ヒータ素子」における「発熱部」の形状、構成や数等は特に限定されない。
また、「電極リード部」は、電極取出部よりも導通路の一端側に位置して電極取出部に接続し、セラミック層内に気密に埋設されていれば、その形態や構成は特に限定されない。例えば、セラミック層同士の層間に配置された導体配線層や、ヒータ付きガスセンサ素子内、ガスセンサ素子内、あるいはヒータ素子内でセラミック層を貫通して延びる中実あるいは中空のビア導体、これらを組み合わせた形態等が挙げられる。
加えて、ガスセンサ素子としては、例えば、自動車等の排気管に装着され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出するなどの用途に用いる酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯｘセンサ、ＣＯセンサを挙げることができる。
さらに、ヒータ素子としては、例えば、シャワートイレにおける洗浄水の急速加熱用など単独で用いるヒータ素子や、前述のガスセンサ素子と同時に用いて、これを加熱し活性化させるためのヒータ素子などが挙げられる。
ヒータ付きガスセンサ素子としては、例えば、ヒータ素子によりガスセンサ素子を加熱して活性化させ、被測定ガス中の特定のガスの濃度等を検出する酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯｘセンサ、ＣＯセンサなどが挙げられる。

また、「卑金属を主体」とは、卑金属を５０ｗｔ％より多く含有することを意味し、「耐酸化性を有する」とは、具体的には、対象物を大気中に４００℃で１００時間晒したときに、その導体抵抗がその初期値に対して１５０％を超えて上昇しないことを意味する。

さらに、上述のヒータ付きガスセンサ素子であって、前記電極パッドは、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるヒータ付きガスセンサ素子とすると良い。
あるいは、上述のガスセンサ素子であって、前記電極パッドは、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるガスセンサ素子とすると良い。
さらには、上述のヒータ素子であって、前記電極パッドは、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるヒータ素子とすると良い。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子は、電極パッドを、これらヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子のセラミック層をなすセラミック材を含有する材料で形成している。このため、電極パッドとセラミック層との密着が良好になる。これにより、例えば、外部振動に起因して、パッド上に当接させた外部の電極端子が電極パッドと相対的に摺動するような場合等においても、電極パッドがセラミック層から剥がれ難くなる。
また、例えば、電極パッドをＰｔ等の貴金属で形成した場合と比べ、セラミック材を使用する分だけ、貴金属の使用を抑えることができるので、電極パッドを安価にできる。ひいては、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子を安価にできる。

他の解決手段は、ガス検知部を備えるガスセンサ素子部、及び、発熱部を備えるヒータ素子部を有し、上記ガスセンサ素子部及びヒータ素子部は、自身の一端で上記ガス検知部または上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ付きガスセンサ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記電極パッドは、少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、上記ビア導体被覆部は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記外部露出部は、耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有するヒータ付きガスセンサ素子である。
あるいは、ガス検知部、自身の一端で上記ガス検知部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるガスセンサ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記電極パッドは、少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、上記ビア導体被覆部は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記外部露出部は、耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有するガスセンサ素子である。
さらには、発熱部、自身の一端で上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ素子であって、上記導通路は、自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、上記電極取出部は、上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、上記電極パッドは、少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導
体被覆部と、上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、上記ビア導体被覆部は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、上記外部露出部は、耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有するヒータ素子である。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子では、電極パッドはビア導体被覆部及び外部露出部を含む。この電極パッドのうちビア導体被覆部は、耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有している。また、外部露出部は、耐酸化性を有する材料からなる。
従って、電極パッドが大気等の酸化性のガスにさらされた場合であっても、電極パッドは酸化されない。しかも、電極パッドのビア導体被覆部が、ビア導体への、及びこれを通じた電極リード部へのガスの侵入を防ぎ、電極リード部の酸化をも確実に防止できる。

その上、電極パッドのうち、外部露出部はビア導体被覆部より粗である組織を有している。このため、外部露出部は、押圧されると厚み方向に潰れるなど、この部分に外力が加わると変形し易い。
従って、ヒータ付きガスセンサ素子におけるガス検知部及び発熱部、ガスセンサ素子におけるガス検知部、あるいは、ヒータ素子における発熱部への通電にあたり、外部機器の電極端子を電極パッドに圧接させてこれらを接続しようとすると、この圧接時の押圧力により外部露出部が潰れるように変形して、外部機器の電極端子の一部が電極パッドに食い込む形態となり、電極パッドと外部機器の電極端子との機械的な接触面積を大きく取ることができる。さらに、電極パッドの外部露出面が変形することで、外部機器の電極端子が電極パッド上を滑り難くなるため、外部機器の電極端子をより安定した状態で接触させることができる。
従って、電極パッドと外部機器の電極端子との電気的な接続不良の発生が抑制できる。
即ち、本発明のヒータ付きガスセンサ素子では、ガスセンサ素子部及びヒータ素子部それぞれにおける電極取出部について、大気等の酸化性ガスに晒されても自身の酸化が防止できる。このほか、ガスセンサ素子部及びヒータ素子部のそれぞれにおいて、電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入をも防止できる、電極リード部の酸化をも確実に回避することができる。
しかも、ガスセンサ素子部とヒータ素子部それぞれにおいて、電極パッドの外部露出部を粗の組織としていることで、外部機器の電極端子と電極パッドとの間での電気的接続を適切に維持することができる。
また、本発明のガスセンサ素子では、大気等の酸化性ガスに電極取出部が晒されても、自身の酸化が防止することができている。また、電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入もビア導体あるいはビア導体被覆部によって遮られ、卑金属からなる電極リード部の酸化を確実に回避することができる。
しかも、電極パッドの外部露出部を粗の組織とすることにより、外部機器の電極端子との接続において、両者の機械的接触をより安定した状態にできる。従って、自動車の走行等に起因して、このガスセンサ素子に振動が伝わった場合でも、電極パッドと外部機器の電極端子との間での電気的接続を適切に維持できる。
さらには、ヒータ素子でも、大気等の酸化性ガスに電極取出部が晒されたときでも、電極取出部自身の酸化が防止できるほか、この電極取出部から電極リード部への大気等の酸化性ガスの侵入もビア導体あるいはビア導体被覆部で遮られ、卑金属からなる電極リード部の酸化を確実に回避することができる。
しかも、電極パッドの外部露出部を粗の組織としていることで、外部機器の電極端子と電極パッドとの間での電気的接続を適切に維持することができる。

さらに、上述のヒータ付きガスセンサ素子であって、前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるヒータ付きガスセンサ素子とすると良い。
あるいは、上述のガスセンサ素子であって、前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるガスセンサ素子とすると良い。
さらには、上述のヒータ素子であって、前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなるヒータ素子とすると良い。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子は、ビア導体被覆部及び外部露出部を、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子のセラミック層をなすセラミック材を含有した材料で形成している。このため、ビア導体被覆部と外部露出部との密着や、ビア導体被覆部とセラミック層との密着が良好になる。これにより、例えば、外部振動に起因して、外部露出部上に当接させた外部の電極端子が電極パッドと相対的に摺動するような場合等においても、電極パッドがセラミック層から剥がれ難くなる。また、ビア導体被覆部とセラミック層との界面を通じて外部のガスが、ビア導体まで、及びこれを通じて電極リード部まで浸入するのを確実に防止することができる。
また、例えば、電極パッドをＰｔ等の貴金属で形成した場合と比べ、セラミック材を使用する分だけ、貴金属の使用を抑えることができるので、電極パッドを安価にできる。ひいては、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子を安価にできる。

さらに、上述のヒータ付きガスセンサ素子であって、前記ビア導体被覆部は、前記セラミック材を、前記外部露出部よりも多く含有してなるヒータ付きガスセンサ素子とすると良い。
あるいは、上述のガスセンサ素子であって、前記ビア導体被覆部は、前記セラミック材を、前記外部露出部よりも多く含有してなるガスセンサ素子とすると良い。
さらには、上述のヒータ素子であって、前記ビア導体被覆部は、前記セラミック材を、前記外部露出部よりも多く含有してなるヒータ素子とすると良い。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子では、電極パッドのビア導体被覆部及び外部露出部は、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子のセラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなり、しかも、ビア導体被覆部は外部露出部よりも多くのセラミック材を含有している。このようにすることで、ビア導体被覆部とセラミック層と密着性がさらに良好になる。
その一方で、外部露出部において、絶縁材であるセラミック材の含有率をビア導体被覆部よりも少なくすることで、外部の電極端子と外部露出部との導通抵抗をより小さく抑えることで、電極パッド全体としての導電性の低下を抑制できる。

さらに、上記段落のいずれかに記載のヒータ付きガスセンサ素子であって、前記電極取出部は、貴金属―卑金属合金からなるヒータ付きガスセンサ素子とすると良い。
あるいは、上記段落のいずれかに記載のガスセンサ素子であって、前記電極取出部は、貴金属―卑金属合金からなるガスセンサ素子とすると良い。
さらには、上記段落のいずれかに記載のヒータ素子であって、前記電極取出部は、貴金属―卑金属合金からなるヒータ素子とすると良い。

本発明のヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子では、電極取出部が貴金属―卑金属合金からなる。
これにより、卑金属を使用する分だけ、電極取出部における貴金属の使用量を抑えることができるので、ヒータ付きガスセンサ素子、ガスセンサ素子、あるいはヒータ素子を安価にできる。

さらに、上記段落のいずれかに記載のヒータ付きガスセンサ素子を用いたガスセンサとすると良い。
あるいは、上記段落のいずれかに記載のガスセンサ素子を用いたガスセンサとすると良い。

これらのガスセンサでは、用いるガスセンサ素子が、またはヒータ付きガスセンサ素子に含まれるガスセンサ素子部及びヒータ素子部が、前述の構成を有している。
従って、これらのガスセンサを使用した場合において、ガスセンサ素子あるいはヒータ付きガスセンサ素子の電極取出部が大気など酸化性のガスに晒された場合でも、電極取出部自身の酸化を防止できる上、卑金属からなる電極リード部の酸化も防止できる。しかも、このガスセンサ素子（ヒータ付きガスセンサ素子）との導通のための電極端子との接続も確実に行いうるので、安価で、信頼性の高いガスセンサとなし得る。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態では、ガスセンサ素子部２０１とヒータ素子部２７０とを備えるセンサ素子２００を用いたガスセンサ１００を例にとって説明する。 なお、図１は、本実施形態に係るガスセンサ１００の形態及び構造を示す断面図である。また、以下、本実施形態のガスセンサ１００及び各部品の説明では、図１に示す配置としたときの下方側を先端側とし、上方側を後端側とする。したがって、図２及び図３では、左方が先端側、右方が後端側となる。また、図２は、ガスセンサ１００に組み込まれるセンサ素子２００（ヒータ付きガスセンサ素子）の分解斜視図である。更に、図３は、センサ素子２００の後端部分と外部の接続端子との接続の様子を示す説明図である。

本実施形態に係るガスセンサ１００は、自動車等の排気管に装着されて使用に供され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。ガスセンサ１００は、自身の先端部を主体金具１０２の先端から突出させた状態で主体金具１０２に保持された板状のセンサ素子２００を有する（図１参照）。

まず、このセンサ素子２００について、図２を参照しつつ詳述する。
本実施形態のセンサ素子２００は、酸素センサ素子２０１にヒータ素子２７０を複合したヒータ付きガスセンサ素子である。この酸素センサ素子２０１は、基準酸素自己生成方式の酸素センサ素子である。また、センサ素子２００は、構造的には、センサ基板２１０と、リード基板２３０とに分けられ、これらは、接着層２８１を介して互いに接合されている。

センサ基板２１０は、図２中、上から多孔質保護層２１１、第１アルミナ層２１３、固体電解質層２１５、及び第２アルミナ層２１７が、この順序で積層されてなる。また、このセンサ基板２１０のうち、第１アルミナ層２１３と第２アルミナ層２１７との間には、検知多孔質電極部２２１、固体電解質層２１５及び基準多孔質電極部２２５が配置され、酸素検知部２０５をなしている。多孔質保護層２１１は、アルミナからなる多孔質のセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．６２５ｍｍの矩形板状である。

第１アルミナ層２１３は、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状である。この第１アルミナ層２１３の先端側（図２中、左側）の所定位置には、被測定ガスを次述する検知多孔質電極部２２１へ通過させるための円形状の開口２１４（直径約２．５ｍｍ）が形成されている。第１アルミナ層２１３の裏面（図２中、下側の面）側には、開口２１４を塞ぐように配置された検知多孔質電極部２２１、及び、これに電気的に接続する第１センサリード部２２３のうち、後端側（図２中、右側）へ直線状に延びる形態を有する先端部２２３ｐが形成されている。

検知多孔質電極部２２１は、Ｐｔからなる多孔質の電極であり、直径約２．６ｍｍの円形状をなしている。この検知多孔質電極部２２１は、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において多孔質保護層２１１及び第１アルミナ層２１３の開口２１４を通じて内部に取り込まれたガスが接触しても酸化せず導電性を維持できる。
また、第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐも、Ｐｔからなる多孔質のリードであり、長さ約５．４ｍｍ、幅約０．３３ｍｍである。この第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐも、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において検知多孔質電極部２２１を通じて取り込まれたガスが接触しても酸化せず導電性を維持できる。

固体電解質層２１５は、アルミナ（Ａｌ _２ Ｏ _３ ）２０ｗｔ％と、ジルコニア（ＺｒＯ _２ ）７２．４２ｗｔ％と、イットリア（Ｙ _２ Ｏ _３ ）７．５８ｗｔ％とからなる層であり、その外形は、直径約３．０ｍｍ、厚さ約０．１の円盤形状をなしている。この固体電解質層２１５は、検知多孔質電極部２２１と後述する基準多孔質電極部２２５との間に介在している。

第２アルミナ層２１７は、第１アルミナ層２１３と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状である。この第２アルミナ層２１７の後端側の所定位置には、３つの開口２１８（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これら３つの開口２１８のうち、両端に位置する開口には、Ｐｔからなるビア導体２２３ｓ，２２７ｓが充填形成されている。これらのビア導体２２３ｓ，２２７ｓは、第１センサリード部２２３、第２センサリード部２２７の一部をなす。
第２アルミナ層２１７の表面（図２中、上側の面）側には、検知多孔質電極部２２１と対向するように配置された基準多孔質状極部２２５、及び、これに電気的に接続する第２センサリード部２２７のうち、後端側（図２中、右側）へ直線的に延びた後に内側に折れ曲がる先端部２２７ｐが形成されている。

基準多孔質電極部２２５は、検知多孔質電極部２２１と同様、Ｐｔからなる多孔質の電極であり、直径約２．６ｍｍの円形状をなしている。この基準多孔質電極部２２５も、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において多孔質保護層２１１、第１アルミナ層の開口２１４及び検知多孔質電極部２２１を通じ、更に固体電解質層２１５で汲み込まれたガス（酸素）が接触しても酸化せず導電性を維持できる。
また、第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐも、Ｐｔからなる多孔質のリードであり、長さ（長手方向の長さ）約５．４ｍｍ、幅約０．３３ｍｍである。この第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐも、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において基準多孔質電極部２２５に侵入したガスが接触しても導電性を維持できる。

次に、リード基板２３０について説明する。
リード基板２３０は、第３アルミナ層２３１と第４アルミナ層２３７と第５アルミナ層２３９とがこの順序で積層されてなる。このうち、第３アルミナ層２３１は、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状である。この第３アルミナ層２３１の中央付近で、第２アルミナ層２１７に形成した開口２１８に対応する位置には、３つの開口２３２（直径約０．５ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２３２のうち、両端に配設された開口には、それぞれＷからなるビア導体２２３ｔ，２２７ｔが充填形成されている。これらのビア導体２２３ｔ，２２７ｔは、第１センサリード部２２３及び第２センサリード部２２７の一部をなす。
また、第３アルミナ層２３１の後端側（図２中、右側）の所定位置には、２つの開口２３４（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２３４には、センサ電極取出部２５６の一部をなすビア導体２３５が充填形成されている。このビア導体２３５は、それぞれ貴金属と卑金属の合金であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗからなる緻密な組織とされ、耐酸化性及びガス不透過性を有する。なお、緻密な組織としては、具体的に、気孔率５％以下、好ましくは０％である。

第３アルミナ層２３１の表面（図２中、上側の面）側には、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔの端面を覆うように厚さ約１５μｍの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕが形成されている。これらの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕは、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔの端面を直接覆う厚さ約１０μｍのタングステン層と、このタングステン層を覆う厚さ約２μｍのＮｉメッキ層と、更にこのＮｉメッキ層を覆う厚さ約３μｍのＰｔ或いはＡｕメッキ層とからなる。これらの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕも、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔと共に、第１センサリード部２２３及び第２センサリード部２２７の一部をなす。

また、図３に示すように、第３アルミナ層２３１の表面２３１Ｒ（図３中、上側の面）には、ビア導体２３５それぞれの端面を覆うように、長さ約５ｍｍ、幅約１．４ｍｍ、厚さ約２０μｍの矩形状のセンサ電極パッド２５５が形成されている。これらのセンサ電極パッド２５５は、それぞれ耐酸化性を有するＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗからなる。しかも、センサ電極パッド２５５はビア導体２３５よりも粗である多孔質の組織を有している。具体的には、センサ電極パッド２５５は、気孔率４０％〜６０％の組織を有する。これらのセンサ電極パッド２５５は、ビア導体２３５と共にセンサ電極取出部２５６を構成している。本実施形態では、このセンサ電極取出部２５６が本発明の電極取出部に対応する。

第４アルミナ層２３７は、第３セラミック層２３１と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの矩形板状である。第４アルミナ層２３７の表面（図２中、上側の面）側には、第１，第２センサリード部２３１，２２７のうち、一端で第３セラミック層２３１に配設されたビア導体２２３ｔ，２２７ｔと電気的に接続し、後端側に向けて直線状に延び、他端で第３セラミック層２３１に配設されたビア導体２３５と電気的に接続する後端部２２３ｑ，２２７ｑが形成されている。これら第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑは、上述した第１，第２センサリード部２２３，２２７の先端部２２３ｐ，２２７ｐとは異なり、卑金属であるＷを主体とする材質からなる。

更に、これら第１センサリード部２２３の後端部２２３ｑと、第２センサリード部２２７の後端部２２７ｑとの間には、一端が第４アルミナ層２３７の中央の開口２３２に露出し、リード基板の後端まで直線状に延びて外部に連通するガス放出部２６１が形成されている。このガス放出部２６１は、絶縁性で多孔質のアルミナセラミックからなる。

第５アルミナ層２３９は、第３セラミック層２３１等と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの矩形板状である。この第５アルミナ層２３９の後端側（図２中、右側）の所定位置には、２つの開口２４０（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２４０には、ヒータ電極取出部２６６の一部をなすビア導体２４１が充填形成されている。このビア導体２４１は、それぞれＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗの合金からなり、かつ、緻密な組織を有しており、耐酸化性及びガス不透過性を有している。

図３に示すように、第５アルミナ層２３９の裏面２３９Ｒ（図２及び図３中、下側の面）側には、各々のビア導体２４１の端面を覆うように、長さ約５ｍｍ、幅約１．４ｍｍ、厚さ約２０μｍの矩形状のヒータ電極パッド２６５が形成されている。これらのヒータ電極パッド２６５は、それぞれ耐酸化性を有するＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗの合金からなる。しかも、このヒータ電極パッド２６５は、ビア導体２４１よりも粗である多孔質の組織を有している。具体的には、ヒータ電極パッド２６５は、気孔率４０〜６０％の範囲の組織とされている。本実施形態では、このヒータ電極パッド２６５は、ビア導体２４１と共に、ヒータ電極取出部２６６を構成している。本実施形態では、このヒータ電極取出部２６６も、本発明の電極取出部に相当する。

一方、第５アルミナ層２３９と第４アルミナ層２３７との間には、先端側に位置する発熱部２７１、及び、この両端にそれぞれ接続し、この発熱部２７１より幅広で、後端側へ直線状に延び、ビア導体２４１にそれぞれ電気的に接続する一対のヒータリード部２７３が形成されている。発熱部２７１は、Ｗからなる抵抗体であり、線幅が約０．２７ｍｍで蛇行状に形成されている。また、ヒータリード部２７３も、Ｗからなり、線幅は約０．８５ｍｍである。発熱部２７１は、通電により数１００℃（例えば５００℃）にまで昇温し、固体電解質層２１５を加熱して活性化させ、ガスセンサとしての作用を果たさせる。また、ヒータリード部２７３が、本発明の電極リード部に相当する。

このようなリード基板２３０と前述したセンサ基板２１０とは、接合層２８１を介して接合されている。接合層２８１は、結晶化ガラスからなり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約５μｍの矩形板状をなす。この接合層２８１の後端側（図２中、右側）の所定位置には、３つの開口２８２（直径約０．７ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２８２は、センサ基板２１０の第２アルミナ層２１７に形成された３つの開口２１８と、リード基板２３０の第３セラミック層２３１に形成された３つの開口２３２とに対応する位置に形成されている。３つの開口２８２のうち、両端に位置する開口２８２には、Ａｇ−５ｗｔ％Ｐｄからなるロウ材（緻密）が充填され接続部２２３ｒ，２２７ｒを形成している。そして、これらの接続部２２３ｒ，２２７ｒは、それぞれ第１，第２センサリード部２２３，２２７の一部をなし、その先端部２２３ｐ，２２７ｐと後端部２２３ｑ，２２７ｑとを電気的に接続している。
かくして、第１センサリード部２２３は、検知多孔質電極部２２１とセンサ電極取出部２５６とを、また、第２センサリード部２２７は、基準多孔質電極部２２５とセンサ電極取出部２５６とを電気的に導通させている。
このように、センサ素子２００は、第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑ及びガス放出部２６１から多孔質保護層２１１まで積層された酸素センサ素子部２４０が、第４アルミナ層２３７からヒータ電極パッド２６５まで積層されたヒータ素子２７０に複合されたヒータ付属ガスセンサ素子であり、両者の機能を得られるものである。

ところで、このガスセンサ１００（センサ素子２００）の実使用においては、通電により発熱部２７１を数百度に昇温させ、固体電解質層２１５を加熱し活性化させる。このため、この固定電解質層２１５のみならず、センサ素子２００全体が加熱され、第１，第２センサリード２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑやヒータリード部２７３も、例えば３３０℃を超える高温となる場合がある。この第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑやヒータリード部２７３は、前述したように、卑金属であるＷを主体とした材質からなるため、このような高温下で、酸素が存在する場合には、これらが酸化し、甚だしい場合には導通不能となる虞がある。

しかし、本実施形態では、センサ電極取出部２５６のうち、ビア導体２３５が、耐酸化性を有し、かつ、ガス不透過性を有する緻密な材質（Ｐｔ−Ｗ）からなる。このため、このビア導体２３５が、センサ電極パッド２５５から第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑに向かうガス（大気）の侵入を防ぎ、この第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑの酸化が防止されている。
同様に、本実施形態では、ヒータ電極取出部２６６のうち、ビア導体２４１が、耐酸化性を有し、かつ、ガス不透過性を有する緻密な材質（Ｐｔ−Ｗ）からなる。このように、このビア導体２４１が、ヒータ電極パッド２６５からヒータリード部２７３へのガス（大気）の侵入を防ぐため、このヒータリード部２７３の酸化も防止されている。

なお、前述したように、第１，第２センサリード部２２３，２２７のうち、ビア導体２２３ｒ，２２７ｒは、Ａｇ−５ｗｔ％Ｐｄのロウ材（緻密）からなる。このため、検知多孔質電極部２２１及び基準多孔質電極部２２５から、第１，第２センサリード部の先端部２２３ｐ，２２７ｐを通じて侵入した酸素が、そのビア導体２２３ｔ，２２７ｔや後端部２２３ｑ，２２７ｑにまで侵入してこれらを酸化させることを、このビア導体２２３ｒ，２２７ｒが防止している。

このようなセンサ素子２００は、次のようにして製造する。
まず、焼成後に第１〜第５アルミナ層２１３，２１７，２３１，２３７，２３９となる第１〜第５未焼成アルミナシートを作製する。具体的には、アルミナ粉末９７質量部と、イットリア５．４ｍｏｌ％共沈型ジルコニア３質量部と、ブチラール樹脂１４質量部と、ジブチルフタレート７質量部を配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びエチルメチルケトンを揮発させて、第１〜第５未焼成アルミナシートを作製する。更に、第１未焼成アルミナシートには開口２１４を穿孔し、第２未焼成アルミナシートには開口２１８を穿孔し、第３未焼成アルミナシートには開口２３２，２３４を穿孔し、第５未焼成アルミナシートには開口２４０を穿孔する。

一方、焼成後に固体電解質層２１５となる未焼成固体電解質シートを作製する。具体的には、アルミナ粉末２０ｗｔ％と、ジルコニア７２．４２ｗｔ％と、イットリア７．５８ｗｔ％と、ブチラール樹脂１２ｗｔ％と、ジブチルフタレート６ｗｔ％とを配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びメチルエチルケトンを揮発させて、未焼成固体電解質シートを作製する。

さらに、焼成後に多孔質保護層２１１となる未焼成保護シートを作製する。具体的には、アルミナ粉末１００質量部と、カーボン粉末（真球状粒子、平均粒径５μｍ）２２質量部と、ブチラール樹脂１４質量部と、ジブチルフタレート７質量部とを配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びメチルエチルケトンを揮発
させて、未焼成保護シートを作製する。

次に、焼成後に検知多孔質電極部２２１及び第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐとなる第１センサパターンと、焼成後に基準多孔質電極部２２５及び第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐとなる第２センサパターンと、焼成後にビア導体２２３ｓ，２２７ｓとなる未焼成ビア導体とを、第２未焼成アルミナシートに形成する。具体的には、イットリア５．４ｍｏｌ％共沈型ジルコニア粉末２０質量部と、Ｐｔ粉末１００質量部と、エトセルバインダ７質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストを得る。そして、この導電性ペーストを、第２未焼成アルミナシートに形成した３つの開口２１８のうち、両端の２つの開口２１８に充填印刷し、乾燥させて未焼成ビア導体を形成する。そして、未焼成第２アルミナシートの一方の面（表面となる面）に、この導電性ペーストを用いて第２センサパターンを２０±１０μｍの厚さで印刷し、乾燥させる。続いて、第２センサパターンを形成した第２未焼成アルミナシートの一方の面に、未焼成固体電解質シートを事前にブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを２０μｍの厚みで印刷し、その貼り合わせペースト上に固体電解質層２１５となる未焼成固体電解質シートを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ²
の条件で真空圧着する。そして、未焼成固体電解質シートを積層した未焼成第２アルミナシートの一方の面に、上記導電性ペーストを用いて第１センサパターンを２０±１０μｍの厚さで印刷し、乾燥させる。

さらに、焼成後にセンサ基板２１０となるセンサ積層体を作製する。具体的には、アルミナ層用未焼成シートをブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを用いて、上述した未焼成固体電解質シートが積層された状態の第２未焼成アルミナシートに、第１未焼成アルミナシートと、未焼成保護シートとを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ²の条件で真空圧着して一体化し、センサ積層体を作製する。

次に、このセンサ積層体を焼成してセンサ基板２１０を作製する。具体的には、センサ積層体を、大気雰囲気下、４００℃で６時間加熱し、脱脂する。その後、これを、大気雰囲気下、１５２０℃で２時間焼成する。かくして、センサ基板２１０ができる。

次に、リード基板２３０の作製方法について説明する。
まず、焼成後にビア導体２２３ｔ，２２７ｔ及びビア導体２３５となる未焼成ビア導体を第３未焼成アルミナシートに形成する。また、このシートに、焼成後に接続パッド２２３ｕ，２２７ｕの一部となる接続パッドパターン、及び、焼成後にセンサ電極パッド２５５となるセンサ電極パッドパターンを形成する。
具体的には、Ｗ４５ｖｏｌ％と、アルミナ８ｖｏｌ％と、ポリビニルブチラール樹脂２０ｖｏｌ％と、溶剤２７ｖｏｌ％とを混合して、高密度タングステン導電性インクとする。そして、この高密度タングステン導電性インクを、第３未焼成アルミナシートの中央よりも先端側の所定位置に形成した３つの開口２３２のうち、両端の２つの開口に充填印刷し、未焼成ビア導体を形成する。
また、アルミナ粉末３質量部とタングステン粉末１００質量部とを配合し、エトセルバインダー６質量部を加え、更にブチルカルビトールを溶媒として混合し調製された導電性ペーストを使用して、第３未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に、上述の未焼成ビア導体を覆う円板状に印刷し、乾燥させて、接続パッドパターンを形成する。

一方、Ｐｔ４０ｖｏｌ％と、Ｗ１０ｖｏｌ％と、アルミナ３ｖｏｌ％と、ポリビニルブチラール樹脂２０ｖｏｌ％と、溶剤２７ｖｏｌ％とを混合して、高密度Ｐｔ−Ｗ導電性インクとする。そして、この高密度Ｐｔ−Ｗ導電性インクを、第３未焼成アルミナシートの２つの開口２３４に充填印刷して、未焼成ビア導体を形成する。Ｐｔ粉末８１．６ｖｏｌ％とタングステン粉末１８．４ｖｏｌ％とを合わせたものを１００質量部とし、さら
に、アルミナ粉末３質量部とエトセルバインダー６質量部を加え、更にブチルカルビトールを溶媒として混合し調製された導電性ペーストを使用して、第３未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に、未焼成ビア導体を覆う矩形状に印刷し、乾燥させて、センサ電極パッドパターンを形成する。

次に、焼成後に第１センサリード部２２３の後端部２２３ｑとなる第１センサリードパターンと、焼成後に第２センサリード部２２７の後端部２２７ｑとなる第２センサリードパターンとを、第４未焼成アルミナシートに形成する。具体的には、アルミナ粉末３質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダー６質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストを調整する。そして、これを第４未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に印刷し、乾燥させて、第１センサリードパターン及び第２センサリードパターンを形成する。

次に、焼成後にガス放出路２６１となるガス放出パターンを形成する。具体的には、カーボン６０ｖｏｌ％とアルミナ４０ｖｏｌ％の混合物１００質量部に、ポリビニルブチラール１３質量部を配合し、ブチルカルビトールを溶媒として混合して、ペーストとする。そして、これを第４未焼成アルミナシートのうち、第１センサリードパターンと第２センサリードパターンとの間に印刷し、乾燥させて、ガス放出パターンを形成する。

次に、焼成後にビア導体２４１となる未焼成ビア導体を、第５未焼成アルミナシードに形成する。また、このシートに、焼成後にヒータ電極パッド２６５の一部となるヒータ電極パッドパターンを形成する。具体的には、Ｐｔ４０ｖｏｌ％と、Ｗ１０ｖｏｌ％と、アルミナ３ｖｏｌ％と、ポリビニルブチラール樹脂２０ｖｏｌ％と、溶剤２７ｖｏｌ％とを混合して、高密度Ｐｔ−Ｗ導電性インクを準備する。そして、この高密度Ｐｔ−Ｗ導電性インクを、第５未焼成アルミナシートの後端付近に形成した２つの開口２４０に充填印刷し、未焼成ビア導体を形成する。
また、Ｐｔ粉末８１．６ｖｏｌ％とタングステン粉末１８．４ｖｏｌ％とを合わせたものを１００質量部とし、さらに、アルミナ粉末３質量部とエトセルバインダー６質量部を加え、更にブチルカルビトールを溶媒として混合し調製された導電性ペーストを使用して、第５未焼成アルミナシートの一方の面（裏面２３９Ｒとなる面）に、未焼成ビア導体を覆うように所定形状に印刷し、乾燥させて、ヒータ電極パッドパターン（ヒータ電極パッド層のパターン）を形成する。

次に、焼成後に発熱部２７１となる発熱パターンと、焼成後にヒータリード部２７３となるヒータリードパターンを第５未焼成アルミナシートに形成する。具体的には、アルミナ粉末１２質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダ８質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストとする。そして、この導電性ペーストを、第５未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に印刷し、乾燥させて、発熱パターンを形成する。また、アルミナ粉末３質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダ６質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストとする。そして、この導電性ペーストを、第５未焼成アルミナシートの上記の面に印刷し、乾燥させて、ヒータリードパターンを形成する。

次に、焼成後にリード基板２３０となるリード積層体を作製する。具体的には、第３未焼成アルミナシートの一方の面（裏面となる面）、及び、第４未焼成アルミナシートの一方の面（裏面となる面）に、アルミナ層用未焼成シートをブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを、２０μｍの厚みでそれぞれ印刷する。その後、第３未焼成アルミナシート、第４未焼成アルミナシート及び第５未焼成アルミナシートを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ²で真空圧着して一体化し、リード積層体を作製する。

次に、このリード積層体を焼成してリード基板２３０を作製する。具体的には、リード積層体を、大気雰囲気下、２５０℃で６時間加熱し、脱脂する。その後、これを、水素ウェッター注入雰囲気下、１５４０℃で４時間焼成する。

次に、リード基板２３０のうち、Ｗを主体とする、接続パッド２２３ｕ，２２７ｕの一部をなすパターンのそれぞれに、Ｐｄコロイドを核付けする。その後、Ｎｉメッキを施し、Ｗのパターン上にＮｉメッキ層を形成する。更に、これを焼き付けする（Ｈ₂ 炉８００℃シンター）。次に、Ｐｔメッキ或いはＡｕメッキを施し、Ｎｉメッキ層上にＰｔメッキ層或いはＡｕメッキ層を形成する。更に、これを焼き付けする（Ｈ₂ 炉８００℃シンター）。このようにして、タングステン層、Ｎｉメッキ層及びＰｔ或いはＡｕメッキ層からなる、接続パッド２２３ｕ，２２７ｕができる。かくして、リード基板２３０ができあがる。

次に、センサ基板２１０とリード基板２３０を接合する。具体的には、ＳｉＯ _２ −ＺｎＯ系のガラス粉末にポリビニルブチラール樹脂を配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、ガラスペーストとする。そして、これをセンサ基板２１０の裏面に、開口２１８及びビア導体２２３ｓ，２２７ｓの部分を避けるように、３つの開口２８２を形成しつつ、厚さ２０μｍで印刷形成する。
次に、３つの開口２８２のうち、両端に位置する２つの開口に、それぞれＡｇ−５ｗｔ％Ｐｄからなるロウ材を印刷する。その後、ヒータ基板２１０とセンサ基板２３０を貼り合わせて乾燥させる。次に、これを、大気雰囲気下、２５０℃で４時間、更に、Ｎ２−Ｏ２（２５０ｐｐｍ以下）の雰囲気下、４００℃で４時間加熱し、脱脂する。更に、窒素雰囲気下、１０５０℃で２時間焼成し、両基板を完全に接合する。またこれにより、ロウ材からなる接続部２２３ｒ，２２７ｒを介して、ビア導体２２３ｓ，２２７ｓと、接続パッド２２３ｕ，２２７ｕとが、機械的にも電気的にも接続される。かくしてセンサ素子２００が完成する。

次に、図１に戻って、ガスセンサ１００の他の部分について説明する。
センサ素子２００に一体に組み付けられるフランジ部１２５は、アルミナ製のセラミックリング１２１と、滑石粉末を充填圧縮した滑石リング１２２と、セラミックリング１２１及び滑石リング１２２を内部に収容可能な大きさの筒状をなす金属製ホルダ１２０とから構成されている。このフランジ部１２５は、次のようにしてセンサ素子２００に組み付ける。
まず、センサ素子２００を挿通可能な大きさの開口断面積を有するリング状の滑石成形体を準備し、センサ素子２００の所定位置に金属製ホルダ１２０、セラミックリング１２１及び滑石成形体を順に配置する。そして、滑石成形体を圧潰して圧縮変形させ、滑石リング１２１を形成し、金属製ホルダ１２０及びセラミックリング１２１を滑石リング１２２と共にセンサ素子２００に一体に組み付ける。これにより、主体金具１０２の段部１０９に係合させるためのフランジ部１２５が、センサ素子２００に対して固定した状態で設けられる。

主体金具１０２の先端側（図１下側）には、その内径が細くなる段部１０９が設けられている。また、フランジ部１２５の外径は主体金具１０２のうち、この段部１０９より後端側部分（図中上方）の内径とほぼ同じに構成されている。そして、金属製ホルダ１２０が係合した主体金具１０２内で、金属製ホルダ１２０よりも後端側の層（図１中上側の層）には、更に、滑石リング１２３が充填圧縮されている。これにより、主体金具１０２内でフランジ部１２５が気密に保持されると共に、センサ素子２００もまた主体金具１０２に対して位置決め固定される。この滑石リング１２３の圧縮は、後述するスリーブ
１３０が主体金具１０２内に組み込まれる際に、そのスリーブ１３０によって押圧されて行われる。

また、主体金具１０２の段部１０９より先端側では、センサ素子２００の先端側部分が気中に露出している。そして、この先端側部分を覆ってこれを保護する有底略円筒状の内側プロテクタ１０３と、この内側プロテクタ１０３を覆う外側プロテクタ１０４とが、それぞれ主体金具１０２にレーザ溶接により固定されている。センサ素子２００の先端側部分がガスセンサ１００の周囲の雰囲気中に晒されるように、内側プロテクタ１０３と外側プロテクタ１０４には、それぞれ複数の外気連通孔１０５，１０６が開口されている。

一方、滑石リング１２３よりも後端側には、多段円筒状のアルミナ製のスリーブ１３０が配設されている。このスリーブ１３０は、滑石リング１２３を押圧しつつ、フランジ部１２５と共に主体金具１０２内に収容されている。スリーブ１３０は、その軸線方向に貫通する軸孔１３１を有し、この軸孔１３１には、センサ素子２００が挿通されている。スリーブ１３０が主体金具１０２に収容された状態で、センサ素子２００の各電極パッド２５５，２６５（図２参照）は、主体金具１０２の加締め部１０７より後端側に露出している。なお、スリーブ１３０の後端面には、スリーブ１３０の軸線方向に沿って後端方向に向かう一対の素子ガイド（図示しない）が突設されている。各素子ガイドは、センサ素子２００の短手方向の両端を案内するものである。

主体金具１０２の加締部１０７が内側に折り曲げられて加締められると、内部に介在されたステンレス製のリング部材１０８を介し、スリーブ１３０が主体金具１０２の先端側に向かって押圧される。すると、滑石リング１２３が圧縮変形し周囲の隙間を埋めるので、スリーブ１３０及びフランジ部１２５を有するセンサ素子２００が、主体金具１０２内に気密的に保持固定される。

また、センサ素子２００のうち、主体金具１０２から後端側に突出してセンサ素子２００の各電極パッド２５５，２６５が形成された後端部分は、一対の電極ホルダ１４０によってセンサ素子２００の厚み方向に挟み込まれている。電極ホルダ１４０は、その先端側の端部がスリーブ１３０の素子ガイドに係合し、素子ガイドに案内されたセンサ素子２００に対向する内壁面１４２と、素子ガイドと共に構成する軸線方向の断面が略円形となる湾曲した外周面を形成する外壁面１４４とを有している。また、外壁面１４４のうち、電極ホルダ１４０の先端側には、鍔部１４７が設けられている。

更に、この電極ホルダ１４０の略中央には、内壁面１４２と外壁面１４４を貫通する２つの開口１４６が設けられている。この開口１４６には、後述する電極金具１６０の突片１６３が係合し、電極金具１６０が位置決めされている。電極金具１６０は、センサ素子２００の各々の電極パッド２５５，２６５と電気的な接続を行うため、各電極ホルダ１４０に２つずつ係合されている。そして、電極ホルダ１４０が、電極金具１６０を保持した状態で素子ガイドに係合した状態で、電極ホルダ１４０の係合を維持するため、一対の電極ホルダ１４０の外壁面１４４に円筒形状の保持金具１４８が係合されている。電極ホルダ１４０に保持金具１４８が係合された状態では、電極ホルダ１４０の内壁面１４２とセンサ素子２００との間に挟まれる電極金具１６０が撓められる。その付勢力によって、電極金具１６０が電極ホルダ１４０を保持金具１４８の内周に対して押圧するため、保持金具１４８の抜けは防止される。

また、電極ホルダ１４０よりも後端側には、センサ素子２００と外部の回路とを電気的に接続するための４本のリード線１６８を電極金具１６０へと案内するためのアルミナ製のセパレータ１５０が配置され、電極ホルダ１４０に当接している。セパレータ１５０は略円柱形状をなし、後端側面の中心付近に円板状の小突起１５１が設けられている。そして、この小突起１５１の周囲に四カ所、軸線方向に貫通する案内孔１５２が設けられている。案内孔１５２には、小突起１５１が設けられた後端側（図１中上方）に位置する比較的小径の小径部１５３を含む。この小径部１５３の径は、リード線１６８の太さと略同等である。

案内孔１５２の内部には、電極金具１６０の基部１６２が収容されている。この基部１６２は、リード線１６８を加締めて電極金具１６０と一体化させる部位である。この基部１６２は、リード線１６８内の導線を被覆する絶縁被膜の外周を加締め、抜けを防止する加締部１６５と、リード線１６８内の導線を加締めて電気的な接続を行う加締部１６４とを有する。リード線１６８の外周を加締める加締部１６５は、導線を加締める加締部１６４より径大に形成されている。このため、加締部１６５は、リード線１６８を加締めた状態でリード線１６８の径よりも更に径大であり、セパレータ１５０の案内孔１５２の小径部１５３の内径よりも大きいので、小径部１５３を通過できないようになっている。

また、基部１６２に接合された電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の各電極パッド２５５，２６５に接触して電気的な接続を行う部位であり、Ｕ字バネ形状に形成されている。これらの電極金具１６０の先端部１６１は、それぞれセンサ電極取出部２５６のセンサ電極パッド２５５及びヒータ電極取出部２６６のヒータ電極パッド２６５と当接してリード基板２３０と電気的導通を図っている（図３参照）。
また、この先端部１６１の軸線方向略中央には、電極ホルダ１４０の開口１４６に係合して電極ホルダ１４０と電極金具１６０との位置決めを行うための突片１６３が突設されている。

そして、電極ホルダ１４０とセパレータ１５０とを覆って保護する略円筒状のステンレス製の保護カバー１７０が、主体金具１０２の加締部１０７の外周に固着されている。保護カバー１７０の後端部には、フッ素ゴム製の栓部材１７１が嵌入され、リード線１６８のみを挿通させている。この栓部材１７１の径方向周囲に位置する保護カバー１７０を内側に加締めることで、この栓部材１７１は、弾性変形された状態で保護カバー１７０内に固定されている。また、電極ホルダ１４０の径方向周囲を囲むように、管状の保持金具１４８が嵌め込まれており、保護カバー１７０の内壁に、この保持金具１４８に設けられた突設部１４９が当接している。この突設部１４９は、四方に張り出し状に設けられており、これにより、保護カバー１７０内で保持金具１４８及び電極ホルダ１４０が保持されている。

次に、このように構成されたガスセンサ１００へのセンサ素子２００の組み付けについて説明する。
フランジ部１２５が一体に組み付けられたセンサ素子２００を、検出部側を主体金具１０２の先端側にして主体金具１０２内に挿入する。すると、主体金具１０２の先端側の段部１０９にフランジ部１２５の先端側の端部が当接する位置で、センサ素子２００が主体金具１０２に対して位置決めされる。

次に、滑石リング１２３を、その中央の孔にセンサ素子２００の後端側より通し、続いて、センサ素子２００の後端部分をスリーブ１３０の軸孔１３１に通し、センサ素子２００の後端近傍を軸孔１３１から露出させる。
このようにした状態で、リング部材１０８をスリーブ１３０上に載置し、主体金具１０２の加締め部１０７を内側に曲げるようにして加締めを行う。スリーブ１３０はリング部材１０８を介し、主体金具１０２の先端方向に加締めによる押圧力を受け、滑石リング１２３を圧縮する。これによって、滑石リング１２３は変形して周囲の隙間を埋め、主体金具１０２内で、センサ素子２００及びフランジ部１２５を固定する。

一方、加締部１６４，１６５での加締めによりリード線１６８と一体化された電極金具１６０について、その突片１６３を電極ホルダ１４０の開口１４６に係合させる。すると、この電極金具１６０は電極ホルダ１４０に対して位置決めされて保持される。この状態で、電極ホルダ１４０を、センサ素子２００の厚み方向の両側から挟むようにして素子ガイドに係合させる。電極ホルダ１４０の内壁面１４２とセンサ素子２００の板面との間で挟まれる電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の電極パッド２５５，２６５にそれぞれ当接する。このとき、センサ素子２００はスリーブ１３０の素子ガイドに対して位置決めされており、電極ホルダ１４０も係合する素子ガイドに対して位置決めされている。

そして、セパレータ１５０を電極ホルダ１４０に当接させ、この状態で、保護カバー１７０を電極ホルダ１４０及びセパレータ１５０に被せる。保護カバー１７０は、主体金具１０２に圧入した後、全周レーザ溶接して固定する。その内壁には、保持金具１４８の突設部１４９が当接する。これにより、保持金具１４８は保護カバー１７０内で保持され、保持金具１４８によって保持された電極ホルダ１４０もまた、保護カバー１７０内で位置決めされる。

前述したように、本実施形態に係るガスセンサ１００では、電極金具１６０の先端部１６１をＵ字バネ状に形成しているので、電極ホルダ１４０にて挟まれると、センサ素子２００の板面と電極ホルダ１４０の内壁面１４２とは、両者の間が遠ざかる方向に付勢される。この状態で、電極ホルダ１４０の外周を押さえて両者の係合を維持するため、この電極ホルダ１４０の外周には、保持金具１４８が被せられる。このようにすることで、電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の各電極パッド２５５，２６５に対して圧接した状態が維持され、両者間の電気的な接続は安定する。

ところで、本実施形態では、センサ電極パッド２５５及びヒータ電極パッド２６５を、ビア導体２３５，２４１と同様、耐酸化性を有する材料（Ｐｔ−Ｗ）で構成した。しかし、緻密な組織としたこのビア導体２３５，２４１と異なり、センサ電極パッド２５５及びヒータ電極パッド２６５は、これよりも粗の組織、具体的には、多孔質の組織とした。
このように、外部露出面２５５ａ，２６５ａをなす部分を含めセンサ電極パッド２５５及びヒータ電極パッド２６５全体を、ビア導体２３５，２４１より粗の組織としている。このため、電極金具１６０の先端部１６１とセンサ電極取出部２５６との接続や、先端部１６１とヒータ電極取出部２６６との接続において、センサ電極パッド２５５及びヒータ電極パッド２６５に外力が加わったときに、変形し易い。
これにより、検知多孔質電極部２２１、基準多孔質電極部２２５及び発熱部２７１への通電にあたり、電極金具１６０の先端部１６１を各電極パッド２５５，２６５に圧接させて、これらを互いに接続させようとすると、この圧接時の押圧力により、電極パッド２５５，２６５が潰れて変形し、先端部１６１の一部が電極パッド２５５，２６５に食い込む形態となる。これにより、電極パッド２５５，２６５と電極金具１６０との機械的な接触面積を大きく取ることができる。
さらに、電極パッド２５５，２６５が変形することで、電極端子１６０の先端部１６１が電極パッド２５５，２６５上を滑り難くなるため、電極金具１６０がより安定した状態で接触させることができる。
したがって、本実施形態のセンサ素子２００及びガスセンサ１００では、電極パッド２５５，２６５と電極金具１６０の先端部１６１との電気的な接続不良の発生が抑制できる。

また、本実施形態のガスセンサ１００では、大気等の酸化性のガスに接触する部分であるセンサ電極取出部２５６やヒータ電極取出部２６６のうち、ビア導体２３５，２４１は、第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑ及びヒータリード部２７３をなすタングステンよりも酸化しにくい材質、具体的には、耐酸化性及びガス不透過性を有するＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗから形成されている。
このため、センサ電極取出部２５６やヒータ電極取出部２６６が、大気等のガスに晒されても、ビア導体２３５，２４１が、センサ電極取出部２５６やヒータ電極取出部２６６から第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑやヒータリード部２７３へのガスの侵入を防ぐ。したがって、第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑやヒータリード部２７３の材質をタングステン等の卑金属としても、実使用時において適切にこれらの酸化を防止できる。
また、貴金属−卑金属合金であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗで形成されたビア導体２３５，２４１は、耐酸化性及びガス不透過性を有するので、ビア導体２３５，２４１をすべて貴金属から形成する場合と比して、卑金属を使用する分だけ貴金属の使用を抑えることができる。これにより、ビア導体２３５，２４１を、ひいてはガスセンサ１００を安価にできる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態に係るガスセンサ１０１（図１参照）及びそれに用いるセンサ素子３００は、前述の実施形態１に係るガスセンサ１００及びこれに用いるセンサ素子２００とは、電極取出部の構成のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施形態１と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。

本実施形態２のセンサ素子３００は、センサ基板２１０及び、ヒータ素子部３７０を含むリード基板３３０からなる。このセンサ素子３００のうち、センサ電極取出部３５６は、ビア導体３３５及びセンサ電極パッド３５５からなる点で、実施形態１のセンサ電極取出部２５６と同様である。また、ヒータ電極取出部３６６は、ビア導体３４１及びヒータ電極パッド３６５からなる点で、実施形態１のヒータ電極取出部２６６と同様である。また、ビア導体３３５、３４１が、それぞれ、緻密で、ガス不透過性を有する貴金属−卑金属合金である、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ合金からなる点でも同様である。

但し、本実施形態２のセンサ電極パッド３５５は、第３アルミナ層上において、内側に位置し、ビア導体３５５を覆うように配置されたビア導体被覆部３５５Ａと、これを覆い、センサ電極パッド３５５の外部露出面３５５Ｓをなす外部露出部３５５Ｂとの二重構造を有している。このうち、ビア導体被覆部３５５Ａは、貴金属‐卑金属であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗにアルミナ８ｗｔ％を含む材料からなり、緻密な組織を有しており、耐酸化性及びガス不透過性を有している。このビア導体被覆部３５５Ａは、第３アルミナ層２３１の外表面２３１Ｒ上でビア導体３３５を気密に覆い、このビア導体３３５と接触して電気的に導通している。
一方、外部露出部３５５Ｂは、Ｐｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗにアルミナ３ｗｔ％を含む材料からなり、耐酸化性を有するが、ビア導体被覆部３５５Ａより粗である組織、具体的には、多孔質の組織からなる。さらに具体的には、この外部露出部３５５Ｂの気孔率が４０〜６０％の範囲とされている。

また、本実施形態２のヒータ電極パッド３６５も、第５アルミナ層上において、内側に位置し、ビア導体３４１を覆うように配置されたビア導体被覆部３６５Ａと、これを覆い、ヒータ電極パッド３６５の外部露出面３６５Ｓをなす外部露出部３６５Ｂとの二重構造を有している。このうち、ビア導体被覆部３６５Ａは、貴金属‐卑金属であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗにアルミナ８ｗｔ％を含む材料からなり、緻密な組織を有しており、耐酸化性及びガス不透過性を有している。このビア導体被覆部３６５Ａは、第５アルミナ層２３９の外表面２３９Ｒ上でビア導体３４１を気密に覆い、このビア導体３４１と接触して電気的に導通している。
一方、外部露出部３６５Ｂは、同じくＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗにアルミナ３ｗｔ％を含む材料からなり、耐酸化性を有するが、ビア導体被覆部３６５Ａより粗である組織、具体的には、多孔質の組織からなる。具体的には、この外部露出部３６５Ｂの気孔率が４０〜６０％の範囲とされている。

このように、本実施形態２では、センサ電極パッド３５５及びヒータ電極パッド３６５のうち、外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂを、ビア導体被覆部３３５Ａ，３６５Ａより粗の組織としている。このため、電極金具１６０の先端部１６１とセンサ電極取出部３５６との接続や、先端部１６１とヒータ電極取出部３６６との接続において、その外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂに外力が加わったときに、この部分が変形し易い。
これにより、検知多孔質電極部２２１、基準多孔質電極部２２５及び発熱部２７１への通電にあたり、電極金具１６０の先端部１６１を各電極パッド３５５，３６５に圧接させて、これらを互いに接続させようとすると、この圧接時の押圧力により、電極パッド３５５，３６５の外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂが潰れて変形し、先端部１６１の一部が外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂに食い込む形態となる。これにより、各電極パッド３５５，３６５と電極金具１６０との機械的な接触面積を大きく取ることができる。
さらに、電極パッド３５５，３６５の外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂが変形することで、電極端子１６０の先端部１６１が電極パッド３５５，３６５上を滑り難くなるため、電極金具１６０がより安定した状態で接触させることができる。
したがって、本実施形態２のセンサ素子３００及びガスセンサ１０１でも、電極パッド３５５，３６５と電極金具１６０の先端部１６１との電気的な接続不良の発生が抑制できる。

さらに、本実施形態２では、センサ電極パッド３５５及びヒータ電極パッド３６５のうち、ビア導体被覆部３５５Ａ，３６５Ａには、外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂに比較して、第３アルミナ層２３１あるいは第５アルミナ層２３９と同じアルミナを多く（８ｗｔ％）含ませた。これにより、第３，第５アルミナ層２３１，２３９との密着が良好となり、ビア導体被覆部３５５Ａ，３６５Ａと第３，第５アルミナ層２３１，２３９との界面を通じて、大気等のガスが内部に進行することを確実に防止することができる。
一方、外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂに含有するアルミナを、ビア導体被覆部３５５Ａ，３６５Ａより少なくすることで、この外部露出部３５５Ｂ，３６５Ｂにおける導通抵抗をより小さく抑え、各電極パッド３５５，３６５での導電性の低下を防止している。

また、上述のように、本実施形態２では、ビア導体３３５，３４１に加え、センサ電極パッド３５５及びヒータ電極パッド３６５のビア導体被覆部３５５Ａ，３６５Ａも、耐酸化性及びガス不透過性を有している。このため、センサ電極取出部３５６が大気等の酸化性ガスに晒されても、ビア導体被覆部３５５Ａ及びビア導体３３５が、第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑへのガスの侵入を防ぐ。同様に、ヒータ電極取出部３６６が、大気等の酸化性ガスに晒されても、ビア導体被覆部３６５Ａ及びビア導体３４１が、ヒータリード部２７３へのガスの侵入を防ぐ。したがって、卑金属を主体として構成された第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑやヒータリード部２７３が酸化されるのを防止できる。
また、ビア導体被覆部３５５Ａ，３６５Ａを貴金属−卑金属合金であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗで形成しているので、これらを貴金属から形成する場合と比して、卑金属を使用する分だけ貴金属の使用を抑えることができ、ガスセンサ１０１を安価にできる。

（実施形態３）
次いで、第３の実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。
上述の実施形態１，２では、酸素センサ素子部２０１，３０１にヒータ素子部２７０，３７０を複合してなるセンサ素子２００，３００を備えるガスセンサ１００，１０１をそれぞれ例示して説明した。
これに対し、図２と図５とを対比すれば容易に理解できるように、本実施形態３では、ガスセンサ１００，１０１におけるセンサ素子２００をかえて、これからヒータ素子部２７０を除いた構成を有するセンサ素子４００を組み込んだガスセンサ１０２について説明する。つまり、本実施形態３に係るガスセンサ１０２に組み込まれるセンサ素子４００は、前述の実施形態１に係るセンサ素子２００のうちの酸素センサ素子部２０１と同様のものである。
したがって、前述の実施形態１と同様な部分の説明は省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。なお、図５は、ガスセンサ１０２に組み込まれるセンサ素子４００の分解斜視図である。

本実施形態３のセンサ素子４００のうち、センサ電極取出部４５６は、ビア導体４３５及びセンサ電極パッド４５５からなる。このビア導体４３５も、貴金属−卑金属合金とするＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ合金からなり、緻密な組織を有しており、耐酸化性とガス不透過性を有している。
一方、このセンサ電極パッド４５５は、ビア導体４３５と同じく貴金属‐卑金属であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗからなり、耐酸化性を有するが、ビア導体４３５より粗である組織からなる。具体的には、多孔質の組織からなり、その気孔率は４０〜６０％の範囲である。このセンサ電極パッド４５５は、ビア導体４３５を覆うように配置され、これと導通している。

本実施形態３に係るガスセンサ１０２は、例えば、自動車等の排気管に装着され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ等として用いることができる。
このような自動車の排気管内にこのガスセンサ１０２を用いた場合、センサ電極取出部４５６が大気等のガスに晒されても、ビア導体４３５が耐酸化性及びガス不透過性を有している。このため、センサ電極取出部４５６から第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑへのガスの侵入を防ぐ。したがって、卑金属を主体とした第１，２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑの酸化を防止できる。

さらに、本実施形態３でも、センサ電極パッド４５５を、ビア導体４３５と同様、耐酸化性を有する材料（Ｐｔ−Ｗ）で構成した。しかし、緻密な組織としたビア導体４３５と異なり、センサ電極パッド４５５は、これよりも粗の組織、具体的には、多孔質の組織とした。即ち、外部露出面４５５ａをなす部分を含めセンサ電極パッド４５５全体を、ビア導体４３５より粗の組織としている。このため、電極金具１６０の先端部１６１とセンサ電極取出部４６との接続において、センサ電極パッド２５５に外力が加わったときに、変形し易い。
これにより、検知多孔質電極部２２１、基準多孔質電極部２２５及び発熱部２７１への通電にあたり、電極金具１６０の先端部１６１をセンサ電極パッド４５５に圧接させて、これらを互いに接続させようとすると、この圧接時の押圧力により、センサ電極パッド４５５が潰れて変形し、先端部１６１の一部がセンサ電極パッド４５５に食い込む形態となる。これにより、センサ電極パッド４５５と電極金具１６０との機械的な接触面積を大きく取ることができる。
さらに、センサ電極パッド４５５が変形することで、電極端子１６０の先端部１６１がセンサ電極パッド４５５上を滑り難くなるため、電極金具１６０がより安定した状態で接触させることができる。
したがって、本実施形態３のセンサ素子４００及びガスセンサ１０２でも、電極パッド４５５と電極金具１６０の先端部１６１との電気的な接続不良の発生が抑制できる。

（実施形態４）
次いで、第４の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
上述の実施形態１，２では、酸素センサ素子部２０１，３０１にヒータ素子部２７０，３７０を複合してなるセンサ素子２００，３００を備えるガスセンサ１００，１０１についてそれぞれ説明した。
これに対して、本実施形態４では、ヒータ素子５７０について説明する。また、本実施形態４に係るヒータ素子５７０は、前述の実施形態１に係るセンサ素子２００におけるヒータ素子部２７０とは、ヒータ電極取出部の構成が異なるが、それ以外の部分ではヒータ素子２７０と同様のものである。また、このヒータ電極取出部５６６は、実施形態２に係るセンサ素子３００におけるヒータ素子部３７０と同様のものである。
したがって、上述の実施形態１〜３と同様な部分の説明は省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。なお、図７は、ヒータ素子５７０の分解斜視図である。

本実施形態４のヒータ素子５７０のうち、ヒータ電極取出部５６６は、図８に示すように、ビア導体５４１及びヒータ電極パッド５６５からなる。このうちビア導体５４１は、実施形態１のビア導体２４１と同様、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗからなり、緻密な組織を有する共に、耐酸化性及びガス不透過性を有する。
一方、ヒータ電極パッド５６５は、内側にあるビア導体被覆部５６５Ａと、これを覆う外部露出部５６５Ｂとの二層からなる。このうち、ビア導体被覆部５６５Ａは、貴金属‐卑金属であるＰｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗに、共素地として第５アルミナ層２３９をなすアルミナと同じアルミナを８ｗｔ％含有する材料からなり、耐酸化性及びガス不透過性を有している。このビア導体被覆部５６５Ａは、第５アルミナ層２３９の外表面２３９Ｒ上でビア導体５４１を気密に覆い、このビア導体５４１と接触して電気的に導通している。
しかし、ヒータ電極パッド５６５の外部露出面５６５Ｓをなす外部露出部５６５Ｂは、ビア導体被覆部５６５Ａと若干異なり、Ｐｔ‐１８．４ｗｔ％Ｗにアルミナを含有しているが、その含有率をビア導体被覆部５６５Ａよりも少ない３ｗｔ％としている。さらに、この外部露出部５６５Ｂは、ビア導体被覆部５６５Ａより粗である組織からなる。具体的には、多孔質の組織されており、その気孔率は４０〜６０％である。

ヒータ電極取出部５６６をこのように構成することにより、ヒータ素子５７０が、例えば、大気等のガスによる雰囲気に晒されたときでも、ビア導体５４１及びビア導体被覆部５４１が、ヒータ電極取出部５６６からヒータリード部２７３への大気等のガスの侵入を防止し、卑金属（タングステン）を主体とするヒータリード部２７３の酸化を確実に防止できる。

しかも、本実施形態４では、ヒータ電極パッド５６５のうち、外部露出部５６５Ｂを、ビア導体被覆部５６５Ａより粗の組織としている。このため、電極金具１６０の先端部１６１とヒータ電極取出部５６６との接続において、その外部露出部５６５Ｂに外力が加わったときに、この部分が変形し易い。
これにより、発熱部２７１への通電にあたり、電極金具１６０の先端部１６１をヒータ電極パッド５６５に圧接させて、これらを互いに接続させようとすると、この圧接時の押圧力により、ヒータ電極パッド５６５の外部露出部５６５Ｂが潰れて変形し、先端部１６１の一部が外部露出部５６５Ｂに食い込む形態となる。これにより、ヒータ電極パッド５６５と電極金具１６０との機械的な接触面積を大きく取ることができる。
さらに、ヒータ電極パッド５６５の外部露出部５６５Ｂが変形することで、電極端子１６０の先端部１６１がヒータ電極パッド５６５上を滑り難くなるため、電極金具１６０がより安定した状態で接触させることができる。
したがって、本実施形態５のヒータ素子５７０でも、ヒータ電極パッド５６５と電極金具１６０の先端部１６１との電気的な接続不良の発生が抑制できる。

さらに、本実施形態４でも、ヒータ電極パッド５６５のうち、ビア導体被覆部５６５Ａには、外部露出部５６５Ｂに比較して、第５アルミナ層２３９と同じアルミナを多く（８ｗｔ％）含ませた。これにより、第５アルミナ層２３９との密着が良好となり、ビア導体被覆部５６５Ａと第５アルミナ層２３９との界面を通じて、大気等のガスが内部に進行することを確実に防止することができる。
一方、外部露出部５６５Ｂに含有するアルミナを、ビア導体被覆部５６５Ａより少なくすることで、この外部露出部５６５Ｂにおける導通抵抗をより小さく抑え、ヒータ電極パッド５６５での導電性の低下を防止している。

以上において、本発明を実施形態１〜４に即して説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要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。
例えば、実施形態１，２，３，４では、貴金属−卑金属合金の例として、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗを例示して説明したが、耐酸化性を有する他の組成の貴金属−卑金属合金を用いることもできる。また、卑金属を混ぜないでＰｔ等の貴金属を用いることができることは明らかである。

実施形態１〜３に係るガスセンサ１００，１０１，１０２の縦断面図である。 実施形態１〜３に係るガスセンサ１００，１０１に用いたセンサ素子２００，３００の分解斜視図である。 実施形態１に係るガスセンサ１００に用いたセンサ素子２００の後端部分と、外部の接続端子との接続の様子を示す説明図である。 実施形態２に係るガスセンサ１０１に用いたセンサ素子３００の後端部分と、外部の接続端子との接続の様子を示す説明図である。 実施形態３に係るガスセンサ１０２に用いたセンサ素子４００の分解斜視図である。 実施形態３に係るガスセンサ１０２に用いたセンサ素子４００の後端部分と、外部の接続端子との接続の様子を示す説明図である。 実施形態４に係るヒータ素子５７０の分解斜視図である。 実施形態４に係るヒータ素子５７０の後端部分と、外部の接続端子との接続の様子を示す説明図である。

２００，３００ センサ素子（ヒータ付きガスセンサ素子）
４００ ガスセンサ素子
２０１，３０１ 酸素センサ素子部（ガスセンサ素子）
２０５ 酸素検知部
２２３ 第１センサリード部
２２３ｑ 後端部（電極リード部）
２２７ 第２センサリード部
２２７ｑ 後端部（電極リード部）
２７０，３７０ ヒータ素子部
５７０ ヒータ素子
２３９Ｒ 外表面
２７１ 発熱部
２７３ ヒータリード部（電極リード部）
２６６，３６６ ヒータ電極取出部（電極取出部）
２４１ ビア導体
２３１Ｒ 外表面
２５６，３５６，４５６ センサ電極取出部（電極取出部）
２３５，３３５，４３５ ビア導体
２５５，３５５，４５５ センサ電極パッド（電極パッド）
３５５Ａ ビア導体被覆部
３５５Ｂ 外部露出部
２５５ａ，３５５Ｓ，４５６ａ 外部露出面
２６６，３６６，５６６ ヒータ電極取出部（電極取出部）
２４１，３４１，５４１ ビア導体
２６５，３６５，５６５ ヒータ電極パッド（電極パッド）
３６５Ａ，５６５Ａ ビア導体被覆部
３６５Ｂ，５６５Ｂ 外部露出部
２６５ａ，３６５Ｓ，５６５Ｓ 外部露出面

Claims (20)

1. ガス検知部を備えるガスセンサ素子部、及び、発熱部を備えるヒータ素子部を有し、
   上記ガスセンサ素子部及びヒータ素子部は、自身の一端で上記ガス検知部または上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備える
   ヒータ付きガスセンサ素子であって、
   上記導通路は、
   自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
   上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、
   卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
   上記電極取出部は、
   上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
   このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
   上記ビア導体は、
   耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
   上記電極パッドは、
   耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有する
   ヒータ付きガスセンサ素子。
2. 請求項１に記載のヒータ付きガスセンサ素子であって、
   前記電極パッドは、
   前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
   ヒータ付きガスセンサ素子。
3. ガス検知部を備えるガスセンサ素子部、及び、発熱部を備えるヒータ素子部を有し、
   上記ガスセンサ素子部及びヒータ素子部は、自身の一端で上記ガス検知部または上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備える
   ヒータ付きガスセンサ素子であって、
   上記導通路は、
   自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
   上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、
   卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
   上記電極取出部は、
   上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
   このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
   上記電極パッドは、
   少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、
   上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、
   上記ビア導体被覆部は、
   耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
   上記外部露出部は、
   耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有する
   ヒータ付きガスセンサ素子。
4. 請求項３に記載のヒータ付きガスセンサ素子であって、
   前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、
   前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
   ヒータ付きガスセンサ素子。
5. 請求項４に記載のヒータ付きガスセンサ素子であって、
   前記ビア導体被覆部は、
   前記セラミック材を、
   前記外部露出部よりも多く含有してなる
   ヒータ付きガスセンサ素子。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒータ付きガスセンサ素子であって、
   前記電極取出部は、
   貴金属―卑金属合金からなる
   ヒータ付きガスセンサ素子。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒータ付きガスセンサ素子を備える
   ガスセンサ。
8. ガス検知部、自身の一端で上記ガス検知部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるガスセンサ素子であって、
   上記導通路は、
   自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
   上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
   上記電極取出部は、
   上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
   このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
   上記ビア導体は、
   耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
   上記電極パッドは、
   耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有する
   ガスセンサ素子。
9. 請求項８に記載のガスセンサ素子であって、
   前記電極パッドは、
   前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
   ガスセンサ素子。
10. ガス検知部、自身の一端で上記ガス検知部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるガスセンサ素子であって、
    上記導通路は、
    自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
    上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
    上記電極取出部は、
    上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
    このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
    上記電極パッドは、
    少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、
    上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、
    上記ビア導体被覆部は、
    耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
    上記外部露出部は、
    耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有する
    ガスセンサ素子。
11. 請求項１０に記載のガスセンサ素子であって、
    前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、
    前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
    ガスセンサ素子。
12. 請求項１１に記載のガスセンサ素子であって、
    前記ビア導体被覆部は、
    前記セラミック材を、
    前記外部露出部よりも多く含有してなる
    ガスセンサ素子。
13. 請求項８〜請求項１２のいずれか一項に記載のガスセンサ素子であって、
    前記電極取出部は、
    貴金属―卑金属合金からなる
    ガスセンサ素子。
14. 請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載のガスセンサ素子を備える
    ガスセンサ。
15. 発熱部、自身の一端で上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ素子であって、
    上記導通路は、
    自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
    上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
    上記電極取出部は、
    上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
    このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
    上記ビア導体は、
    耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
    上記電極パッドは、
    耐酸化性を有する材料からなり、少なくとも自身の外部露出面をなす部分が上記ビア導体より粗である組織を有する
    ヒータ素子。
16. 請求項１５に記載のヒータ素子であって、
    前記電極パッドは、
    前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
    ヒータ素子。
17. 発熱部、自身の一端で上記発熱部と電気的に導通する導通路、及びこの導通路の一部を気密に覆う絶縁性のセラミック層を備えるヒータ素子であって、
    上記導通路は、
    自身の他端を含み、一部が外部に露出する電極取出部と、
    上記電極取出部よりも上記導通路の上記一端側に位置して上記電極取出部に接続し、卑金属を主体とする材質からなり、上記セラミック層内に気密に埋設された電極リード部と、を有し、
    上記電極取出部は、
    上記セラミック層を貫通し、上記電極リード部に電気的に接続するビア導体と、
    このビア導体に電気的に接続し、上記セラミック層の外表面上において外部に露出して配置された電極パッドと、を含み、
    上記電極パッドは、
    少なくとも上記ビア導体と接触して電気的に導通してなり、上記セラミック層の上記外表面上で上記ビア導体を気密に覆うビア導体被覆部と、
    上記ビア導体被覆部と電気的に導通してなり、上記電極パッドの外部露出面をなし、上記ビア導体被覆部を覆う外部露出部と、を有し、
    上記ビア導体被覆部は、
    耐酸化性を有する材料からなり、緻密でガス不透過性を有し、
    上記外部露出部は、
    耐酸化性を有する材料からなり、上記ビア導体被覆部より粗である組織を有する
    ヒータ素子。
18. 請求項１７に記載のヒータ素子であって、
    前記電極パッドの前記ビア導体被覆部及び前記外部露出部は、
    前記セラミック層をなすセラミック材を含有する材料からなる
    ヒータ素子。
19. 請求項１８に記載のヒータ素子であって、
    前記ビア導体被覆部は、
    前記セラミック材を、
    前記外部露出部よりも多く含有してなる
    ヒータ素子。
20. 請求項１５〜請求項１９のいずれか一項に記載のヒータ素子であって、
    前記電極取出部は、
    貴金属―卑金属合金からなる
    ヒータ素子。

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