JP5018738B2 - Method for manufacturing gas sensor element - Google Patents
Method for manufacturing gas sensor element Download PDFInfo
- Publication number
- JP5018738B2 JP5018738B2 JP2008282881A JP2008282881A JP5018738B2 JP 5018738 B2 JP5018738 B2 JP 5018738B2 JP 2008282881 A JP2008282881 A JP 2008282881A JP 2008282881 A JP2008282881 A JP 2008282881A JP 5018738 B2 JP5018738 B2 JP 5018738B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grinding
- gas sensor
- output current
- sensor element
- post
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a glass Susensa element for detecting a specific gas concentration in the measurement gas.
従来から、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面及び他方の面に設けた測定電極及び基準電極と、上記固体電解質体における上記測定電極が配設された面に積層されるとともに上記被測定ガスを導入する被測定ガス室を内側に形成する拡散抵抗層と、該拡散抵抗層における上記固体電解質体が配設された面と反対側の面を覆う緻密な遮蔽層とを積層してなるガスセンサ素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measurement electrode and a reference electrode provided on one surface and the other surface of the solid electrolyte body, and a surface of the solid electrolyte body on which the measurement electrode is disposed. A diffusion resistance layer that is laminated and forms a measurement gas chamber for introducing the measurement gas inside, and a dense shield that covers a surface of the diffusion resistance layer opposite to the surface on which the solid electrolyte body is disposed A gas sensor element formed by laminating layers is known (see, for example, Patent Document 1).
上記拡散抵抗層は、上記ガスセンサ素子における軸方向に直交する断面である直交断面における上記拡散抵抗層の外側面を構成する二本の輪郭線が上記基準電極から上記測定電極へと向かう方向に進むにつれて互いに近づくように研削されている。
かかるガスセンサ素子を形成するに当たっては、上記遮蔽層の角部から研削していって、上記拡散抵抗層が上記のようにテーパ形状に研削する。
In the diffusion resistance layer, two contour lines constituting the outer surface of the diffusion resistance layer in an orthogonal cross section that is a cross section orthogonal to the axial direction of the gas sensor element proceed in a direction from the reference electrode toward the measurement electrode. As it gets closer to each other, it is ground.
In forming such a gas sensor element, it is ground from the corner of the shielding layer, and the diffusion resistance layer is ground into a tapered shape as described above.
ところが、かかる従来のガスセンサ素子の製造方法においては、以下のような問題点がある。すなわち、これから研削しようとするロットに含まれるガスセンサ素子の研削前の出力電流にそもそもばらつきが生じることがある。かかる場合には、同じ量だけ研削しても、ガスセンサ素子によっては、研削後における出力電流が目標とする出力電流とは大きくずれてしまうことがある。
そのため、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子の製造方法が求められていた。
However, this conventional method for manufacturing a gas sensor element has the following problems. That is, the output current before grinding of the gas sensor elements included in the lot to be ground from now on may vary in the first place. In such a case, even if the same amount of grinding is performed, depending on the gas sensor element, the output current after grinding may be significantly different from the target output current.
Therefore, a method for manufacturing a gas sensor element having a desired output current and little product variation has been demanded.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡易な方法にて、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を作製することのできるガスセンサ素子の製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and a method for manufacturing a gas sensor element capable of producing a gas sensor element having a desired output current and less product variation by a simple method. It is intended to provide a law .
本発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面及び他方の面に設けた測定電極及び基準電極と、上記固体電解質体における上記測定電極が配設された面に積層されるとともに上記被測定ガスを導入する被測定ガス室を内側に形成する拡散抵抗層と、該拡散抵抗層における上記固体電解質体が配設された面と反対側の面を覆う緻密な遮蔽層とを積層してなるガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記ガスセンサ素子における軸方向に直交する断面である直交断面における上記拡散抵抗層の外側面を構成する二本の輪郭線が上記基準電極から上記測定電極へと向かう方向に進むにつれて互いに近づくように上記拡散抵抗層を研削するに当たって、
上記拡散抵抗層を研削する前の状態における該拡散抵抗層の外側面と上記被測定ガス室との間の最短距離である基準拡散距離をL1としたときの出力電流である基準出力電流A1及び上記基準拡散距離L1を測定する基準測定工程と、
上記拡散抵抗層を研削した後、上記基準拡散距離L1からその研削量を引いた値であって上記輪郭線の中点と上記被測定ガス室との間の最短距離である研削後拡散距離をL2としたときの出力電流である研削後出力電流A2及び上記研削後拡散距離L2を測定するという工程を複数回繰り返す研削後測定工程と、
上記研削後出力電流A2と上記基準出力電流A1との差に対する上記基準出力電流A1の比の平方根である研削後IL変化率yと、上記基準拡散距離L1と上記研削後拡散距離L2との差に対する上記研削後拡散距離L2の比である拡散距離変化率xとを用いて、上記研削後IL変化率yと上記拡散距離変化率xとの関係を近似する下記の式1に表される一次関数における傾きaと切片bとを算出する定数算出工程と、
上記基準拡散距離L1、及び目標とする出力電流である目標出力電流と上記基準出力電流A1との差に対する上記基準出力電流A1の比の平方根である目標IL変化率z、並びに上記定数算出工程において算出した上記傾きa及び上記切片bを下記の式2に代入し、所望の出力電流を得るための上記拡散抵抗層の研削量である目標研削量Mを算出する研削量算出工程と、
上記拡散抵抗層を上記目標研削量Mだけ研削する研削工程とを有することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法にある(請求項1)。
y=ax+b・・・(式1)
M=L1×(1−a/(z−b+a))・・・(式2)
The present invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measurement electrode and a reference electrode provided on one surface and the other surface of the solid electrolyte body, and a surface on which the measurement electrode is disposed in the solid electrolyte body. A diffusion resistance layer that forms a measurement gas chamber into which the measurement gas is introduced, and a dense surface that covers a surface of the diffusion resistance layer opposite to the surface on which the solid electrolyte body is disposed. A method of manufacturing a gas sensor element formed by laminating a shielding layer,
The two contour lines constituting the outer surface of the diffusion resistance layer in an orthogonal cross section that is a cross section orthogonal to the axial direction of the gas sensor element are arranged so as to approach each other as they proceed in a direction from the reference electrode toward the measurement electrode. In grinding the diffusion resistance layer,
A reference output current A1 which is an output current when the reference diffusion distance, which is the shortest distance between the outer surface of the diffusion resistance layer and the gas chamber to be measured, is L1, in a state before grinding the diffusion resistance layer; A reference measuring step for measuring the reference diffusion distance L1;
After grinding the diffusion resistance layer, a post-grinding diffusion distance which is a value obtained by subtracting the grinding amount from the reference diffusion distance L1 and which is the shortest distance between the midpoint of the contour line and the gas chamber to be measured. A post-grinding measurement step that repeats the process of measuring the post-grinding output current A2 that is the output current when L2 and the post-grinding diffusion distance L2 multiple times
The difference between the post-grinding IL change rate y, which is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the difference between the post-grinding output current A2 and the reference output current A1, and the difference between the reference diffusion distance L1 and the post-grinding diffusion distance L2. Using the diffusion distance change rate x, which is the ratio of the post-grinding diffusion distance L2 with respect to, the linear expression expressed by the following
In the reference diffusion distance L1, the target IL change rate z that is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the difference between the target output current that is the target output current and the reference output current A1, and the constant calculation step A calculated grinding amount calculating step of substituting the calculated slope a and the intercept b into the
A gas sensor element manufacturing method comprising: a grinding step of grinding the diffusion resistance layer by the target grinding amount M (Claim 1).
y = ax + b (Formula 1)
M = L1 × (1−a / (z−b + a)) (Formula 2)
本発明の作用効果について説明する。
本発明においては、上記基準拡散距離L1、及び上記目標IL変化率z、並びに上記傾きa及び上記切片bを用いて所定の出力電流を得るための拡散抵抗層の研削量である目標研削量Mを算出する。そして、それによって得られた目標研削量Mを用いて上記拡散抵抗層を研削する。このため、本発明によれば、簡易な方法にて、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を提供することができる。
The function and effect of the present invention will be described.
In the present invention, the target grinding amount M which is the grinding amount of the diffusion resistance layer for obtaining a predetermined output current using the reference diffusion distance L1, the target IL change rate z, the slope a and the intercept b. Is calculated. Then, the diffusion resistance layer is ground using the target grinding amount M obtained thereby. For this reason, according to the present invention, it is possible to provide a gas sensor element having a desired output current and less product variation by a simple method.
すなわち、従来においては、基準拡散距離L1における基準出力電流A1にばらつきがある場合には、拡散抵抗層を同じ量だけ研削しても、ガスセンサ素子によっては、目標とする出力電流とは大きくずれてしまうことがあった。 That is, conventionally, when the reference output current A1 at the reference diffusion distance L1 varies, even if the diffusion resistance layer is ground by the same amount, depending on the gas sensor element, the target output current is greatly deviated. There was a case.
これに対して、本願発明者は、研削後出力電流A2と基準出力電流A1との差に対する基準出力電流A1の比である出力電流変化率は、拡散距離変化率xを変数とする二次曲線によって近似できることを見いだした。さらに、本願発明者は、鋭意研究の結果、この出力電流変化率の平方根、すなわち、研削後IL変化率を算出することによって上記二次曲線を一次関数に変換してその傾きや切片を算出することにより、これから研削しようとするガスセンサ素子の拡散抵抗層における目標研削量Mを容易に推定できることを見いだした。 In contrast, the inventor of the present application uses a quadratic curve in which the output current change rate, which is the ratio of the reference output current A1 to the difference between the post-grinding output current A2 and the reference output current A1, is the diffusion distance change rate x as a variable. We found that it can be approximated by Further, as a result of earnest research, the inventor of the present application converts the quadratic curve into a linear function by calculating the square root of this output current change rate, that is, the post-grinding IL change rate, and calculates its slope and intercept. Thus, it has been found that the target grinding amount M in the diffusion resistance layer of the gas sensor element to be ground can be easily estimated.
そして、これをガスセンサ素子の製造方法に適用すれば、これから研削しようとするガスセンサ素子が属するロットにおいて研削前の基準出力電流A1に多少のばらつきがあっても、研削後においては目標出力電流に近づけることができる。すなわち、目標研削量Mをあらかじめ推定してその量だけ拡散抵抗層を研削することにより、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を容易に作製することができる。 If this is applied to a method for manufacturing a gas sensor element, even if there is some variation in the reference output current A1 before grinding in the lot to which the gas sensor element to be grounded belongs, it will be close to the target output current after grinding. be able to. That is, by estimating the target grinding amount M in advance and grinding the diffusion resistance layer by that amount, it is possible to easily produce a gas sensor element having a desired output current and less product variation.
また、このように研削後IL変化率yと拡散距離変化率xとの関係を一次関数にて近似することにより、本発明のガスセンサ素子の製造方法をオートメーション化するに当たって、簡易なプログラムにてその目標研削量Mを容易に算出することができる。したがって、本発明によれば、ロットが変わってもオートメーション化に係るプログラムの変更などに容易に対応することができる。
その結果、簡易な方法にて、上記のとおり優れた出力精度を有するガスセンサ素子を得ることができる。
In addition, by automating the manufacturing method of the gas sensor element of the present invention by approximating the relationship between the post-grinding IL change rate y and the diffusion distance change rate x by a linear function, a simple program can be used. The target grinding amount M can be easily calculated. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily cope with a change in a program related to automation even if a lot changes.
As a result, a gas sensor element having excellent output accuracy as described above can be obtained by a simple method.
以上のとおり、本発明によれば、簡易な方法にて、所望の出力電流を有し、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を容易に作製することのできるガスセンサ素子を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas sensor element that can easily produce a gas sensor element having a desired output current and little product variation by a simple method.
なお、参考発明1として、上記ガスセンサ素子の製造方法により製造されるガスセンサ素子がある。
この場合には、本発明にて記載したように、所望の出力電流を有し、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を提供することができる。
As a reference the first aspect, there is Ruga Susensa device manufactured by the manufacturing method of the gas sensor element.
In this case, as described in the present invention, having a desired output current, Ru can provide less gas sensor element of the product variations.
また、参考発明2として、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するとともに、上記参考発明1に記載のガスセンサ素子を内蔵するガスセンサがある。
この場合には、参考発明1にて記載したように、所望の出力電流を有し、製品ばらつきの少ないガスセンサを提供することができる。
For
If this is as described in
本明細書において、上記ガスセンサ素子としては、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排気ガスフィードバックシステムに使用する空燃比センサに内蔵する空燃比センサ素子、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ素子、また排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用するNOx等の大気汚染物質濃度を調べるNOxセンサ素子等がある。 In the present specification, the gas sensor element is an air-fuel ratio sensor element that is installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine for various vehicles such as an automobile engine and is used in an exhaust gas feedback system. There are oxygen sensor elements that measure the oxygen concentration, NOx sensor elements that check the concentration of atmospheric pollutants such as NOx that are used for detecting deterioration of the three-way catalyst installed in the exhaust pipe, and the like.
また、これから研削しようとするガスセンサ素子である被加工物に先行して少なくとも上記基準測定工程と上記研削後測定工程と上記定数算出工程と上記研削量算出工程とを行ったガスセンサ素子によって得られた目標研削量Mを用いて、上記被加工物に対して上記研削工程を行うことが好ましい(請求項2)。
この場合には、あらかじめ算出したデータに基づく目標研削量Mだけ上記被加工物を研削することができる。そのため、出力電流のばらつきが少ないガスセンサ素子を容易に得ることができる。
In addition, the gas sensor element obtained by performing at least the reference measurement step, the post-grinding measurement step, the constant calculation step, and the grinding amount calculation step prior to the workpiece that is the gas sensor element to be ground from now on. It is preferable to perform the grinding step on the workpiece using the target grinding amount M (Claim 2).
In this case, the workpiece can be ground by a target grinding amount M based on data calculated in advance. Therefore, a gas sensor element with little variation in output current can be easily obtained.
また、これから研削しようとするガスセンサ素子である被加工物に対して上記基準測定工程と上記研削後測定工程と上記定数算出工程と上記研削量算出工程と上記研削工程とを行うこともできる(請求項3)。
この場合には、上記被加工物自身のデータに基づく目標研削量Mだけ上記被加工物を研削することができるようになる。そのため、ガスセンサ素子の出力電流のずれを確実に防止することができる。その結果、出力電流のばらつきがほとんどないガスセンサ素子を容易に作製することができる。
In addition, the reference measurement step, the post-grinding measurement step, the constant calculation step, the grinding amount calculation step, and the grinding step can be performed on a workpiece that is a gas sensor element to be ground. Item 3).
In this case, the workpiece can be ground by a target grinding amount M based on the data of the workpiece itself. Therefore, the deviation of the output current of the gas sensor element can be reliably prevented. As a result, a gas sensor element with little variation in output current can be easily manufactured.
また、上記基準拡散距離L1から上記目標研削量Mを引いた値である目標研削距離L3が、上記基準拡散距離L1の値の20〜50%となるガスセンサ素子を製造する場合に適用することが好ましい(請求項4)。
この場合には、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。
すなわち、少しの研削量で出力電流が大きく変化してしまうようなガスセンサ素子にあっては、その目標研削量Mを十分精緻に算出する必要がある。そこで、上記のように研削量の大きいガスセンサ素子に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。
Further, the present invention may be applied when manufacturing a gas sensor element in which a target grinding distance L3, which is a value obtained by subtracting the target grinding amount M from the reference diffusion distance L1, is 20 to 50% of the value of the reference diffusion distance L1. Preferred (claim 4).
In this case, the effect of the present invention can be remarkably exhibited.
That is, in a gas sensor element in which the output current changes greatly with a small amount of grinding, it is necessary to calculate the target grinding amount M with sufficient precision. Therefore, by applying the present invention to the gas sensor element having a large grinding amount as described above, the function and effect of the present invention can be remarkably exhibited.
本発明にかかるガスセンサ素子の製造方法の実施例について、図1〜図5とともに説明する。
本例のガスセンサ素子2は、図1に示すように、酸素イオン伝導性の固体電解質体21と、該固体電解質体21の一方の面及び他方の面に設けた測定電極22及び基準電極23とを有する。
実施例について、図1〜図5とともに説明する。
本例のガスセンサ素子2は、図1に示すように、酸素イオン伝導性の固体電解質体21と、該固体電解質体21の一方の面及び他方の面に設けた測定電極22及び基準電極23とを有する。
For example of a method of manufacturing a gas sensor element according to the present invention will be described in conjunction with FIGS.
As shown in FIG. 1, the
Examples will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
また、ガスセンサ素子2は、固体電解質体21における測定電極22が配設された面に積層されるとともに被測定ガスを導入する被測定ガス室240を内側に形成する拡散抵抗層24と、拡散抵抗層24における固体電解質体21が配設された面と反対側の面を覆う緻密な遮蔽層25と有する。
そして、図1に示すようにこれらが積層されることによりガスセンサ素子2が形成されている。
以下、詳細に説明する。
Further, the
And these are laminated | stacked as shown in FIG. 1, and the
Details will be described below.
まず、上記ガスセンサ素子2を内蔵してなる本例のガスセンサ1について、図2とともに説明する。
ガスセンサ1は、ガスセンサ素子2のほか、図2に示すように、以下のハウジング11と、素子カバー12と、大気側カバー13と、素子側絶縁碍子14と、大気側絶縁碍子15と、ブッシュ16と、リード線17とを有する。
First, the
In addition to the
ハウジング11は、例えば金属からなり、後述する素子側絶縁碍子14を自身の内側に挿通保持する。
素子カバー12は、ハウジング11の先端側に固定され、ガスセンサ素子2の先端側を保護する。本例においては、素子カバー12は二重構造であり、外側カバー121及び内側カバー122はともに、被測定ガスを導入するガス導入穴123をそれぞれの底面及び側面に有している。
The
The element cover 12 is fixed to the distal end side of the
大気側カバー13は、ハウジング11の基端側に固定されている。そして、大気側カバー13自身の基端部には、大気を導入するための大気導入孔130が形成されている。
素子側絶縁碍子14は、筒状に形成されるとともに、ガスセンサ素子2を自身の内側に挿通保持する。
The
The
大気側絶縁碍子15は、大気側カバー13の内側にあって、ガスセンサ素子2の基端側を後述するリード線17と電気的に接続された金属端子18にて挟み込んだ状態で保持している。
ブッシュ16は、大気側カバー13の基端部に配設され、外部の電源とガスセンサ素子2とを電気的に接続するためのリード線17を保持している。
The atmosphere-
The
次に、本例のガスセンサ素子2について、図1とともに説明する。
ガスセンサ素子2としては、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排気ガスフィードバックシステムに使用する空燃比センサに内蔵する空燃比センサ素子、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ素子、また排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用するNOx等の大気汚染物質濃度を調べるNOxセンサ素子等がある。
Next, the
The
また、ガスセンサ素子2は、前述したとおり、固体電解質体21と、測定電極22と、基準電極23と、被測定ガス室240と、拡散抵抗層24と、遮蔽層25とを有するほか、以下の構成要素を有する。
Further, as described above, the
すなわち、ガスセンサ素子2は、固体電解質体21における測定電極22が配された面に積層される基準ガス室形成層26と、基準ガス室形成層26と固体電解質体21とに囲まれて形成される基準ガス室260と、ガスセンサ素子2を加熱するためのヒータ27とを有する。
そして、ヒータ27は、通電により発熱する発熱部272と、これを保持するセラミック製のヒータ基板271とを有する。
That is, the
The
なお、本例のガスセンサ素子2は、図1に示すように、このガスセンサ素子2の軸方向に直交する断面である直交断面において、例えば、高さhが1.39〜1.41mm、幅wが3.08〜3.48mmの小型なものである。
As shown in FIG. 1, the
次に、本例のガスセンサ素子2の製造方法について、図3、図4とともに詳細に説明する。
本例の製造方法は、図4に示すように、上記直交断面における、拡散抵抗層24の外側面241を構成する二本の輪郭線nが基準電極23から測定電極22へと向かう方向に進むにつれて互いに近づくように拡散抵抗層24を研削していくものである。
Next, the manufacturing method of the
In the manufacturing method of this example, as shown in FIG. 4, the two contour lines n constituting the
そして、本例の製造方法においては、後述する基準測定工程(ステップS1)と、研削後測定工程(ステップS2)と、定数算出工程(ステップS3)と、研削量算出工程(ステップS4)と、研削工程(ステップS5)とを有する。
以下、それぞれの工程について具体的に説明する。
In the manufacturing method of this example, a reference measurement step (step S1), a post-grinding measurement step (step S2), a constant calculation step (step S3), a grinding amount calculation step (step S4), which will be described later, A grinding step (step S5).
Hereinafter, each process is demonstrated concretely.
なお、以下では、これから研削しようとするガスセンサ素子2である被加工物が属するロット全体に対して基準測定工程(ステップS1)を行った後、当該ロットに含まれる任意のガスセンサ素子2に研削後測定工程(ステップS2)と、定数算出工程(ステップS3)と、研削量算出工程(ステップS4)と、研削工程(ステップS5)とを行って得られたデータを用いて、上記被加工物に対して研削工程(ステップS5)を行うものを紹介する。
また、本例のガスセンサ素子2は、後述する基準拡散距離L1から目標研削量Mを引いた値である目標拡散距離L3が、基準拡散距離L1の値の20〜50%となるものである。
In the following description, after performing the reference measurement process (step S1) on the entire lot to which the workpiece, which is the
Further, in the
(基準測定工程)
まず、基準測定工程(ステップS1)においては、拡散抵抗層24を研削する前の状態における拡散抵抗層24の外側面241と被測定ガス室240との最短距離である基準拡散距離をL1としたときの出力電流である基準出力電流A1及び基準拡散距離L1を測定する。
本例において、基準拡散距離L1は、例えば、980〜1140μmである。
(Standard measurement process)
First, in the reference measurement step (step S1), the reference diffusion distance which is the shortest distance between the
In this example, the reference diffusion distance L1 is, for example, 980 to 1140 μm.
この基準拡散距離L1は、本例では、すべてのロットにおけるすべてのガスセンサ素子2について一定とした。したがって、本例の基準測定工程(ステップ1)では、これから研削しようとするロットに含まれるすべてのガスセンサ素子2の基準出力電流A1のみを測定すればよい。
In this example, the reference diffusion distance L1 is constant for all
また、基準測定工程(ステップS1)の段階で、後述する研削後測定工程(ステップS2)において使用するサンプルを4つ選別しておく。
上記4つのサンプルとしては、上記基準測定工程(ステップS1)において測定した、そのロットに含まれるガスセンサ素子2の基準出力電流A1の上限値、下限値、平均値などとなるガスセンサ素子2を選別することが好ましい。
Further, at the stage of the reference measurement process (step S1), four samples to be used in the post-grinding measurement process (step S2) described later are selected.
As the four samples, the
なお、上記基準拡散距離L1は、上記被加工物が属するロットに含まれる任意のガスセンサ素子2のデータを、ロットが変わるたびに毎回測定することもできる。この場合には、仮にロットによって基準拡散距離L1が変わっていても、それによって影響を受けることがない。そして、そのガスセンサ素子2が属するロットのトレンドをより良く反映させることができる。
The reference diffusion distance L1 can be measured every time the data of any
(研削後測定工程)
次いで、研削後測定工程(ステップS2)においては、上記被加工物が属するロットから選んだ4つのサンプルの拡散抵抗層24を研削した後、上記直交断面における輪郭線nの中点Mと被測定ガス室240との最短距離である研削後拡散距離をL2としたときの出力電流である研削後出力電流A2及び研削後拡散距離L2を測定するという工程を複数回繰り返す。
(Measurement process after grinding)
Next, in the post-grinding measurement step (step S2), after grinding the
すなわち、後述する研削後IL変化率yをより正確に算出するために、研削後出力電流A2及び研削後拡散距離L2の測定を2回以上、つまり、2つ以上のガスセンサ素子2を用いてそれぞれA2及びL2を測定する必要がある。本例では、研削後IL変化率yは、前述したとおり上記被加工物が属するロットに含まれる4つのサンプルであるガスセンサ素子2からそれぞれ1点ずつ、計4点算出した。
That is, in order to calculate the post-grinding IL change rate y, which will be described later, more accurately, the post-grinding output current A2 and the post-grinding diffusion distance L2 are measured twice or more, that is, using two or more
具体的には、後述する一次関数における傾きa及び切片bとして、上記被加工物が属するロットよりも以前に研削したロットにおけるデータを用いて、後述する研削量算出工程(ステップS4)に従って目標研削量Mを算出する。
次いで、その目標研削量Mだけ上記4つのサンプルの拡散抵抗層24を研削する。
そして、上記4つのサンプルを研削した後に、その研削後出力電流A2及び研削後拡散距離L2を測定する。
Specifically, target grinding is performed in accordance with a grinding amount calculation step (step S4) described later using data in a lot ground before the lot to which the workpiece belongs as an inclination a and an intercept b in a linear function described later. The amount M is calculated.
Next, the diffusion resistance layers 24 of the four samples are ground by the target grinding amount M.
Then, after grinding the four samples, the post-grinding output current A2 and the post-grinding diffusion distance L2 are measured.
また、かかる研削後測定工程(ステップS2)においては、上記とは異なり、これから研削しようとする上記被加工物の拡散抵抗層24を研削することにより算出した研削後拡散距離L2及び上記研削後出力電流A2を用いて傾きaと切片bとを算出することもできる。この場合には、自身の基準拡散距離L1としては、定数としてあらかじめ他のガスセンサ素子2で測定した値を用いればよい。
In the post-grinding measurement step (step S2), unlike the above, the post-grinding diffusion distance L2 calculated by grinding the
(定数算出工程)
次いで、定数算出工程(ステップS3)においては、研削後出力電流A2と基準出力電流A1との差に対する基準出力電流A1の比の平方根である研削後IL変化率yと、基準拡散距離L1と研削後拡散距離L2との差に対する研削後拡散距離L2の比である拡散距離変化率xとを用いて、研削後IL変化率yと研削後拡散距離変化率xとの関係を近似する下記の式1に表される一次関数における傾きaと切片bとを算出する。
y=ax+b・・・(式1)
(Constant calculation process)
Next, in the constant calculation step (step S3), the post-grinding IL change rate y that is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the difference between the post-grinding output current A2 and the reference output current A1, the reference diffusion distance L1, and the grinding. Using the diffusion distance change rate x that is the ratio of the post-grinding diffusion distance L2 to the difference from the post-diffusion distance L2, the following equation is used to approximate the relationship between the post-grinding IL change rate y and the post-grinding diffusion distance change rate x A slope a and an intercept b in the linear function represented by 1 are calculated.
y = ax + b (Formula 1)
具体的には、上記のとおり、これから研削しようとするロットよりも以前に研削したロットの研削後拡散距離L2及び研削後出力電流A2を用いて算出した目標研削量Mだけ上記4つのサンプルにおける拡散抵抗層24を研削する。そして、研削した上記4つのサンプルによって得られたデータからさらに得られた研削後拡散距離L2及び研削後出力電流A2を用いて、再度、上記傾きa及び切片bを求める手順を行う。このときの傾きa及び切片bが、これから研削しようとするロットを研削する際の定数となる。
Specifically, as described above, diffusion in the above four samples is performed by the target grinding amount M calculated using the after-grind diffusion distance L2 and the after-grind output current A2 of the lot ground before the lot to be ground. The
(研削量算出工程)
次いで、研削量算出工程(ステップS4)においては、基準拡散距離L1、及び目標とする出力電流である目標出力電流と基準出力電流A1との差に対する基準出力電流A1の比の平方根である目標IL変化率z、並びに定数算出工程(ステップS3)においてこれから研削しようとするロットの4つのサンプルから得られた値によって算出し直した傾きa、切片b、を下記の式2に代入し、これから研削しようとするロットの所望の出力電流を得るための拡散抵抗層24の研削量である目標研削量Mを算出し直す。
M=L1×(1−a/(z−b+a))・・・(式2)
本例においては、目標研削量Mは、例えば、200〜600μmとなる。
(Grinding amount calculation process)
Next, in the grinding amount calculation step (step S4), the target IL that is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the reference diffusion distance L1 and the difference between the target output current that is the target output current and the reference output current A1. The change rate z and the slope a and the intercept b recalculated by the values obtained from the four samples of the lot to be ground in the constant calculation step (step S3) are substituted into the following
M = L1 × (1−a / (z−b + a)) (Formula 2)
In this example, the target grinding amount M is, for example, 200 to 600 μm.
(研削工程)
次いで、研削工程においては、上記被加工物における拡散抵抗層24を、上記のとおり算出し直した目標研削量Mだけ研削する。
なお、実際には、本例のガスセンサ素子2には遮蔽層25が設けられているため、その遮蔽層25の研削量(図4(c)における符号Ls参照)についても拡散抵抗層24を研削するに当たっては考慮する必要がある。
(Grinding process)
Next, in the grinding process, the
Actually, since the
以上の手順により、基準拡散距離L1から目標研削量Mだけ研削された拡散抵抗層24を有するガスセンサ素子2を得ることができる。
By the above procedure, the
なお、本例においては、拡散抵抗層24の主面と研削された後の外側面241との角度である研削角度(図4(c)における符号θ参照)は45°としたが、かかる研削角度θは、これに限定されるものではない。すなわち、研削角度θは例えば40〜60°とすることができる。そして、本例のガスセンサ素子2の製造方法においては、上記のような研削角度θとすることで、ガスセンサ素子2におけるダクト部の断面積の減少を最小限に抑制して素子折れに対するガスセンサ素子2の強度を確保することができる。また、拡散抵抗層24を覆っている遮蔽層25の面積の減少も最小限にすることができるという利点を得ることができる。
In this example, the grinding angle (refer to the symbol θ in FIG. 4C), which is the angle between the main surface of the
また、拡散抵抗層24の厚みや気孔率が種々変わっても、本発明を十分に適用することができる。そして、この場合でも、本発明の作用効果を十分に発揮することができる。
Moreover, even if the thickness and porosity of the
以下に、本例の作用効果について説明する。
本例においては、基準拡散距離L1、及び目標IL変化率z、並びに傾きa及び切片bを用いて所定の出力電流を得るための拡散抵抗層24の研削量である目標研削量Mを算出する。そして、それによって得られた目標研削量Mを用いて拡散抵抗層を24研削する。このため、本例によれば、簡易な方法にて、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子2を提供することができる。
Below, the effect of this example is demonstrated.
In this example, the target grinding amount M, which is the grinding amount of the
すなわち、従来においては、基準拡散距離L1における基準出力電流A1にばらつきがある場合には、拡散抵抗層24を同じ量だけ研削しても、ガスセンサ素子によっては、目標とする出力電流とは大きくずれてしまうことがあった。
That is, conventionally, when the reference output current A1 at the reference diffusion distance L1 varies, even if the
これに対して、本願発明者は、研削後出力電流A2と基準出力電流A1との差に対する基準出力電流A1の比である出力電流変化率は、拡散距離変化率xを変数とする二次曲線によって近似できることを見いだした。さらに、本願発明者は、鋭意研究の結果、この出力電流変化率の平方根、すなわち、研削後IL変化率を算出することによって上記二次曲線を一次関数に変換してその傾きaや切片bを算出することにより、これから研削しようとするガスセンサ素子2の拡散抵抗層24における目標研削量Mを容易に推定できることを見いだした(図5参照)。
In contrast, the inventor of the present application uses a quadratic curve in which the output current change rate, which is the ratio of the reference output current A1 to the difference between the post-grinding output current A2 and the reference output current A1, is the diffusion distance change rate x as a variable. We found that it can be approximated by Furthermore, as a result of earnest research, the inventor of the present application converts the quadratic curve into a linear function by calculating the square root of the output current change rate, that is, the IL change rate after grinding, and calculates the slope a and intercept b. It has been found that the target grinding amount M in the
そして、これをガスセンサ素子2の製造方法に適用すれば、これから研削しようとするガスセンサ素子2が属するロットにおいて研削前の基準出力電流A1に多少のばらつきがあっても、研削後においては目標出力電流に近づけることができる。すなわち、目標研削量Mをあらかじめ推定してその量だけ拡散抵抗層24を研削することにより、所望の出力電流を有し、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子2を容易に作製することができる。
If this is applied to the manufacturing method of the
また、このように研削後IL変化率yと拡散距離変化率xとの関係を一次関数にて近似することにより、本例のガスセンサ素子2の製造方法をオートメーション化するに当たって、簡易なプログラムにてその目標研削量Mを容易に算出することができる。したがって、本発明によれば、ロットが変わってもオートメーション化に係るプログラムの変更などに容易に対応することができる。
その結果、簡易な方法にて、上記のとおり優れた出力精度を有するガスセンサ素子2を得ることができる。
Moreover, by automating the manufacturing method of the
As a result, the
また、本例においては、これから研削しようとするガスセンサ素子である被加工物に先行して基準測定工程(ステップS1)と研削後測定工程(ステップS2)と定数算出工程(ステップS3)と研削量算出工程(ステップS4)とを行ったガスセンサ素子2によって得られた目標研削量Mを用いて、上記被加工物に対して上記研削工程を行われる。そのため、あらかじめ算出したデータに基づく目標研削量Mだけ上記被加工物を研削することができる。そのため、出力電流のばらつきが少ないガスセンサ素子2を容易に得ることができる。
In this example, the reference measurement step (step S1), the post-grinding measurement step (step S2), the constant calculation step (step S3), and the grinding amount are preceded by the workpiece which is the gas sensor element to be ground. The grinding step is performed on the workpiece using the target grinding amount M obtained by the
また、本例の製造方法は、基準拡散距離L1から目標研削量Mを引いた値である目標拡散距離L3の値が基準拡散距離L1の値の20〜50%となるガスセンサ素子2を製造する場合に適用されているため、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。
すなわち、上記のように少しの研削量で出力電流が大きく変化してしまうようなガスセンサ素子2にあっては、その目標研削量Mを十分精緻に算出する必要がある。そこで、このようがガスセンサ素子2に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。
Moreover, the manufacturing method of this example manufactures the
That is, in the
また、本例のガスセンサ1は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するとともに、上記ガスセンサ素子2を内蔵するため、所望の出力電流を得ることのできる、製品ばらつきが少ないガスセンサ1とすることができる。
In addition, the
以上のとおり、本例によれば、簡易な方法にて、所望の出力電流を有し、かつ、製品ばらつきの少ないガスセンサ素子を作製することのできるガスセンサ素子、及びこれを内蔵したガスセンサ、並びにガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to this example, a gas sensor element that can produce a gas sensor element having a desired output current and little product variation by a simple method, a gas sensor incorporating the gas sensor element, and a gas sensor An element manufacturing method can be provided.
1 ガスセンサ
2 ガスセンサ素子
21 固体電解質体
22 測定電極
23 基準電極
24 拡散抵抗層
240 被測定ガス室
241 外側面
25 遮蔽層
A1 基準出力電流
A2 研削後出力電流
a 傾き
b 切片
L1 基準拡散距離
L2 研削後拡散距離
M 目標研削量
x 拡散距離変化率
y 研削後IL変化率
z 目標IL変化率
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ガスセンサ素子の軸方向に直交する断面である直交断面における上記拡散抵抗層の外側面を構成する二本の輪郭線が上記基準電極から上記測定電極へと向かう方向に進むにつれて互いに近づくように上記拡散抵抗層を研削するに当たって、
上記拡散抵抗層を研削する前の状態における該拡散抵抗層の外側面と上記被測定ガス室との間の最短距離である基準拡散距離をL1としたときの出力電流である基準出力電流A1及び上記基準拡散距離L1を測定する基準測定工程と、
上記拡散抵抗層を研削した後、上記基準拡散距離L1からその研削量を引いた値であって上記輪郭線の中点と上記被測定ガス室との間の最短距離である研削後拡散距離をL2としたときの出力電流である研削後出力電流A2及び上記研削後拡散距離L2を測定するという工程を複数回繰り返す研削後測定工程と、
上記研削後出力電流A2と上記基準出力電流A1との差に対する上記基準出力電流A1の比の平方根である研削後IL変化率yと、上記基準拡散距離L1と上記研削後拡散距離L2との差に対する上記研削後拡散距離L2の比である拡散距離変化率xとを用いて、上記研削後IL変化率yと上記拡散距離変化率xとの関係を近似する下記の式1に表される一次関数における傾きaと切片bとを算出する定数算出工程と、
上記基準拡散距離L1、及び目標とする出力電流である目標出力電流と上記基準出力電流A1との差に対する上記基準出力電流A1の比の平方根である目標IL変化率z、並びに上記定数算出工程において算出した上記傾きa及び上記切片bを下記の式2に代入し、所望の出力電流を得るための上記拡散抵抗層の研削量である目標研削量Mを算出する研削量算出工程と、
上記拡散抵抗層を上記目標研削量Mだけ研削する研削工程とを有することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
y=ax+b・・・(式1)
M=L1×(1−a/(z−b+a))・・・(式2) An oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measurement electrode and a reference electrode provided on one surface and the other surface of the solid electrolyte body, and a surface of the solid electrolyte body on which the measurement electrode is disposed are stacked. And a diffusion resistance layer that forms a measurement gas chamber into which the measurement gas is introduced, and a dense shielding layer that covers a surface of the diffusion resistance layer opposite to the surface on which the solid electrolyte body is disposed. A method of manufacturing a gas sensor element formed by stacking,
The two contour lines constituting the outer surface of the diffusion resistance layer in an orthogonal cross section that is a cross section orthogonal to the axial direction of the gas sensor element are moved closer to each other as they proceed in a direction from the reference electrode toward the measurement electrode. In grinding the diffusion resistance layer,
A reference output current A1 which is an output current when the reference diffusion distance, which is the shortest distance between the outer surface of the diffusion resistance layer and the gas chamber to be measured, is L1, in a state before grinding the diffusion resistance layer; A reference measuring step for measuring the reference diffusion distance L1;
After grinding the diffusion resistance layer, a post-grinding diffusion distance which is a value obtained by subtracting the grinding amount from the reference diffusion distance L1 and which is the shortest distance between the midpoint of the contour line and the gas chamber to be measured. A post-grinding measurement step that repeats the process of measuring the post-grinding output current A2 that is the output current when L2 and the post-grinding diffusion distance L2 multiple times
The difference between the post-grinding IL change rate y, which is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the difference between the post-grinding output current A2 and the reference output current A1, and the difference between the reference diffusion distance L1 and the post-grinding diffusion distance L2. Using the diffusion distance change rate x, which is the ratio of the post-grinding diffusion distance L2 with respect to, the linear expression expressed by the following formula 1 that approximates the relationship between the post-grinding IL change rate y and the diffusion distance change rate x A constant calculating step for calculating a slope a and an intercept b in the function;
In the reference diffusion distance L1, the target IL change rate z that is the square root of the ratio of the reference output current A1 to the difference between the target output current that is the target output current and the reference output current A1, and the constant calculation step A calculated grinding amount calculating step of substituting the calculated slope a and the intercept b into the following formula 2 to calculate a target grinding amount M that is a grinding amount of the diffusion resistance layer for obtaining a desired output current;
And a grinding step of grinding the diffusion resistance layer by the target grinding amount M.
y = ax + b (Formula 1)
M = L1 × (1−a / (z−b + a)) (Formula 2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008282881A JP5018738B2 (en) | 2008-11-04 | 2008-11-04 | Method for manufacturing gas sensor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008282881A JP5018738B2 (en) | 2008-11-04 | 2008-11-04 | Method for manufacturing gas sensor element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010112717A JP2010112717A (en) | 2010-05-20 |
JP5018738B2 true JP5018738B2 (en) | 2012-09-05 |
Family
ID=42301394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008282881A Expired - Fee Related JP5018738B2 (en) | 2008-11-04 | 2008-11-04 | Method for manufacturing gas sensor element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5018738B2 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6015552A (en) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Toyota Motor Corp | Output adjustment of oxygen concentration detecting element |
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 |
JP4809509B2 (en) * | 1998-10-02 | 2011-11-09 | 財団法人ファインセラミックスセンター | Ceramic processing tools. |
JP2001153835A (en) * | 1999-09-17 | 2001-06-08 | Denso Corp | Output regulating method for gas sensor element |
JP3832437B2 (en) * | 2002-04-03 | 2006-10-11 | 株式会社デンソー | Gas sensor element |
JP3867610B2 (en) * | 2002-04-03 | 2007-01-10 | 株式会社デンソー | Gas sensor element |
JP4244878B2 (en) * | 2004-08-02 | 2009-03-25 | 株式会社デンソー | Manufacturing method of laminated gas sensor element |
JP4249157B2 (en) * | 2005-05-31 | 2009-04-02 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor element manufacturing method |
JP4379820B2 (en) * | 2007-02-21 | 2009-12-09 | 株式会社デンソー | Sensor control device |
-
2008
- 2008-11-04 JP JP2008282881A patent/JP5018738B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010112717A (en) | 2010-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6573783B2 (en) | Sensor element and gas sensor | |
JP6669616B2 (en) | Gas sensor | |
CN107941885A (en) | Gas sensor | |
US8366893B2 (en) | Pumping electrode of gas sensor, method of manufacturing conductive paste, and gas sensor | |
US9404886B2 (en) | Microelectrochemical sensor and method for operating a microelectrochemical sensor | |
CN102474990B (en) | There is the sensor element of interlayer connection hole | |
JP4999894B2 (en) | Gas sensor | |
EP3051281A1 (en) | Gas sensor | |
CN108693238A (en) | Gas sensor element | |
US10845327B2 (en) | Gas sensor | |
US11782018B2 (en) | Gas sensor element and method for manufacturing the same | |
CN107782770A (en) | Gas sensor and the method using gas sensor measure gas concentration | |
US20090242400A1 (en) | GAS SENSOR, NOx SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING GAS SENSOR | |
JP6998802B2 (en) | Gas sensor | |
WO2014091963A1 (en) | Sensor element and gas sensor | |
WO2021166549A1 (en) | Gas sensor element | |
JP5247780B2 (en) | Gas sensor calibration method | |
JP6998801B2 (en) | Gas sensor | |
WO2018230703A1 (en) | Sensor element and gas sensor | |
JP4575470B2 (en) | Sensor element and gas sensor | |
JP5018738B2 (en) | Method for manufacturing gas sensor element | |
JP2021124382A (en) | Gas sensor | |
JP2020126051A (en) | Gas sensor | |
JP5560296B2 (en) | Gas sensor | |
EP3073258B1 (en) | Gas sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120515 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120528 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5018738 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150622 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |