JP6376990B2

JP6376990B2 - センサ素子の製造方法

Info

Publication number: JP6376990B2
Application number: JP2015031809A
Authority: JP
Inventors: 真博阿部; 岩田　浩一; 浩一岩田; 雄二奥田
Original assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Ceramic Device Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Ceramic Device Co Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP2015180867A

Description

本発明は、センサ素子の製造方法に関する。

従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの所定のガスの濃度を検出するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。例えば特許文献１には、複数の固体電解質層に各種の電極やヒーター層を形成してなるセンサ素子が記載されている。特許文献１には、このセンサ素子の製造方法も記載されている。まず、複数のグリーンシートを用意し、用意したグリーンシートに対して電極やヒーターなどの所定のパターンを印刷する。パターンは、センサ素子１個に対応する素子用パターンがセンサ素子の長手方向と直交する左右方向に複数並ぶように形成する。続いて、パターンが印刷されたグリーンシートを所定の順序で重ね合わせ、加圧して積層体とする。そして、積層体をセンサ素子個々の単位にカットした後に焼成して、センサ素子を得る。なお、グリーンシートを重ね合わせて加圧して積層体とする際には、グリーンシートの位置を固定する積層治具が用いられる。このような積層治具は、例えば特許文献２に記載されている。

特開２００９−１７５０９９号公報特開２０１１−９６８６８号公報

ところで、このような製造方法でセンサ素子を製造する場合の焼成時に、センサ素子の長手方向及び厚さ方向（積層方向）に垂直な方向を左右方向として、左右方向に反りが生じる場合があった（後述する図１１の反り量Ｌ参照）。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、焼成によるセンサ素子の反りをより抑制することを主目的とする。

本発明者らは、焼成時の素子体内の収縮率が左右方向で偏って（異なって）いることが、左右方向に反りが生じている原因であると考えた。そして、加圧して積層体を形成する際において、加圧後のグリーンシートや素子用パターンの密度（加圧による圧縮の程度）に偏りが生じることで、焼成時の収縮率に偏りが生じて反りが生じると考えた。また、積層体から複数のセンサ素子を切り出して焼成する場合、積層体において左右方向の端部に位置していたセンサ素子ほど反りが生じやすかった。そして、グリーンシートに形成する素子用パターンの左右方向外側にダミーパターンを形成することで上述した加圧後の密度の偏りを抑制できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

本発明のセンサ素子の製造方法は、
（ａ）複数のグリーンシートを用意する工程と、
（ｂ）前記センサ素子１個に対応する素子用パターンが該センサ素子の長手方向と直交する左右方向に並ぶように該素子用パターンをペーストを用いて複数形成するパターン形成処理を複数回行って、前記複数のグリーンシートに複数の素子用パターンを形成する工程と、
（ｃ）前記複数のグリーンシートを前記長手方向及び前記左右方向と直交する上下方向に重ね合わせて加圧し積層体とする工程と、
（ｄ）前記積層体から複数の素子体を切り出す工程と、
（ｅ）前記複数の素子体を焼成して複数の前記センサ素子を得る工程と、
を含み、
前記工程（ｂ）では、前記複数回のパターン形成処理のうち１回以上において、前記グリーンシートのうち前記素子用パターンが前記左右方向に並んで形成される素子用領域の左右方向の少なくとも一方の端部の左右方向外側にダミーパターンを形成して、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにする
（ただし、厚み割合Ｒ＝（前記ダミーパターンの合計厚みＴＢ／前記素子用領域内の素子用パターンの合計厚みＴＡ）×１００（％）、
合計厚み＝下面最大厚みＴｄ＋（層間最大厚みＴ１＋・・・＋層間最大厚みＴｎ）＋上面最大厚みＴｕ、
下面最大厚みＴｄ：前記工程（ｃ）において最下層のグリーンシートの下面に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
上面最大厚みＴｕ：前記工程（ｃ）において最上層のグリーンシートの上面に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
層間最大厚みＴｘ：前記工程（ｃ）において下からｘ番目のグリーンシートと下からｘ＋１番目のグリーンシートとの間に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧による圧力に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み（ただし、変数ｘは値１から値ｎまでの自然数、ｎ＝（前記工程（ｃ）で重ね合わせるグリーンシートの枚数）−１））、
ものである。

この本発明のセンサ素子の製造方法では、センサ素子１個に対応する素子用パターンがセンサ素子の長手方向と直交する左右方向に並ぶように素子用パターンをペーストを用いて複数形成するパターン形成処理を複数回行って、複数のグリーンシートに複数の素子用パターンを形成する。このとき、複数回のパターン形成処理のうち１回以上において、グリーンシートのうち素子用パターンが左右方向に並んで形成される素子用領域の左右方向の少なくとも一方の端部の左右方向外側にダミーパターンを形成して、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにする。こうすることで、その後に積層体を形成し、その積層体から切り出した素子体を焼成したときの、センサ素子の反りをより抑制することができる。この理由について説明する。グリーンシートを重ね合わせて加圧して積層体とする際には、グリーンシートに形成された素子用パターンが積層体の厚みを維持しようとする支柱の役割を果たす。しかし、積層体において素子用領域のうち左右方向の端部に位置する部分では、その部分の左右方向外側には、支柱の役割を果たす素子用パターンが形成されていない。このため、ダミーパターンがない場合には、特に素子用領域の左右方向の端部に近い部分において、加圧時にグリーンシート間の距離が小さくなることなどにより加圧による圧力が吸収され、グリーンシートや素子用パターンが他よりも圧縮されにくくなる。その結果、その部分では加圧後且つ焼成前のグリーンシートや素子用パターンの密度（加圧による圧縮の度合いを表す。生密度とも称する）が小さくなりやすい。言い換えると、素子用領域の左右方向の端部に近い部分とそれ以外の部分とで、生密度に偏りが生じやすい。そして、生密度が小さい（圧縮が他より不十分である）部分ほど、焼成時の収縮率は大きくなる傾向にあるため、収縮率が素子体内部の左右で異なることにより焼成時にセンサ素子の反りが生じやすい。一方、本発明のセンサ素子の製造方法では、素子用領域の左右方向の少なくとも一方の端部の左右方向外側にダミーパターンを形成するため、このダミーパターンが加圧時の支柱の役割を果たす。これにより、素子用領域の左右方向の端部のうちダミーパターンを形成した側の端部に近い部分では、生密度の偏り（生密度が他より小さくなるなど）が抑制される。その結果、センサ素子の反りがより抑制される。なお、厚み割合Ｒが０％超過であればセンサ素子の反りをより抑制する効果が得られる。反りを抑制する効果が高まるため、厚み割合Ｒは１０％以上、３０％以上、４５％以上，６５％以上とすることが好ましい。また、厚み割合Ｒを７５％以上に大きくしても反りを抑制する効果はそれ以上あまり高くならない。そのため、厚み割合Ｒを７５％未満とすることで、不要なダミーパターンの形成を抑制して、ペーストの使用量を抑制することができる。

ここで、「パターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分」（抗圧可能部分とも称する）は、換言すると、パターンのうち前記工程（ｃ）の加圧時に積層体の厚みを維持しようとする支柱の役割を果たす部分である。例えば工程（ｃ）において最下層のグリーンシートシートの下面や最上層のグリーンシートの上面においては、抗圧可能部分は例えばパターンのうち加圧時に積層治具や積層機などからの圧力を受ける部分である。また、工程（ｃ）の各グリーンシート間においては、抗圧可能部分は例えばパターンのうち厚み方向に隣接するグリーンシート間に挟まれている部分である。例えば、グリーンシートに形成された孔（空間）に露出しているようなパターンは、厚み方向に隣接するグリーンシート間に挟まれた状態にはならず加圧時に支柱の役割を果たさないため、抗圧可能部分に含まれない。また、厚み割合Ｒの算出に用いる各パターンの厚みは、工程（ｂ）でパターンを形成した後、且つ工程（ｃ）の重ね合わせを行う前の状態での値とする。

本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンを形成する前記パターン形成処理において、前記左右方向に並んだ複数の素子用パターンと、前記ダミーパターンと、を１回のスクリーン印刷で形成してもよい。こうすれば、ダミーパターンを素子用パターンとは別の処理で形成する場合と比べて、効率よくダミーパターンを形成することができる。

本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）で形成される前記ダミーパターンのうち１以上は、前記パターン形成処理において該ダミーパターンと共に形成される前記素子用パターンの形状と同じ形状をしていてもよい。ダミーパターンと素子用パターンとを同じ形状とすれば、素子用領域の左右方向のうちダミーパターンを形成する側の端部に位置する部分が、左右方向両側に他の素子用パターンが形成されている部分（例えば素子用領域の左右方向の中央部分など）に近い状態になりやすい。そのため、加圧時の上述した生密度の偏りを抑制する効果が高くなりやすい。

本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）で形成される前記ダミーパターンのうち１以上は、前記パターン形成処理において該ダミーパターンと共に形成される前記素子用パターンの形状のうち前記左右方向外側半分の少なくとも一部を省略した形状をしていてもよい。ここで、ダミーパターンのうち、左右方向で素子用パターンから遠い部分は、素子用パターンに近い部分と比べると上述した生密度の偏りを抑制する効果への寄与が小さい。そのため、ダミーパターンの形状を、素子用パターンの形状のうち左右方向外側半分の少なくとも一部を省略した形状とすることで、反りを抑制する効果を得つつダミーパターン用のペーストの使用量を抑制することができる。この場合において、前記ダミーパターンのうち１以上は、該ダミーパターンを形成する前記パターン形成処理において形成される前記素子用パターンの形状のうち前記左右方向外側半分を全て省略した形状としてもよい。また、前記ダミーパターンが２以上形成される場合において、そのうちの１以上を、該ダミーパターンを形成する前記パターン形成処理において形成される前記素子用パターンの形状のうち前記左右方向外側半分の少なくとも一部を省略した形状とし、残りのうち１以上を、該ダミーパターンを形成する前記パターン形成処理において形成される前記素子用パターンの形状と同じ形状としてもよい。

素子用パターンと同じ形状又は少なくとも左右方向外側の一部を省略した形状のダミーパターンを形成する態様の本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンは前記素子用領域の左右方向の一方の端部の左右方向外側に形成され、前記複数回のパターン形成処理のうち前記左右方向で前記ダミーパターンを形成する方向とは反対側に面積の偏った形状の素子用パターンを形成するパターン形成処理において優先的に前記ダミーパターンを形成してもよい。ここで、左右方向でダミーパターンを形成する方向とは反対側に面積の偏った形状の素子用パターンを形成する場合、左右方向でダミーパターン側には素子用パターンが形成される面積が比較的少ないことになり、上述した生密度の偏りが生じやすい。一方、そのような素子用パターンと同じ形状又は少なくとも左右方向外側の一部を省略した形状のダミーパターンを形成すると、そのダミーパターンは左右方向で素子用パターンに近い側の面積が比較的多いことになり、上述した生密度の偏りを抑制する効果が高くなりやすい。そのため、ダミーパターンを形成する方向とは反対側に面積の偏った形状の素子用パターンを形成するパターン形成処理において優先的にダミーパターンを形成することで、センサ素子の反りを抑制する効果が高くなりやすい。

本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンを全く形成せずに前記工程（ｂ）を行ったときに前記工程（ｄ）で切り出される前記左右方向の両端に位置する素子体のうち前記工程（ｅ）で焼成したときの反り量が大きい傾向にある素子体となる領域の前記左右方向外側に、前記ダミーパターンを形成してもよい。こうすることで、左右方向のうちセンサ素子の反りを抑制する必要性の高い側にダミーパターンを形成することになるため、例えば左右方向の一方の端部のみにダミーパターンを形成したとしても、センサ素子の反りを抑制する効果が十分得られる。

本発明のセンサ素子の製造方法において、前記工程（ｂ）では、少なくとも１枚の前記グリーンシートについて、前記素子用領域の長手方向の両端から割合Ｎ（％）（なお、該素子用領域の長手方向の全長を１００％とする）の部分を除いた領域を中央領域として前記左右方向のうち前記ダミーパターンを形成する方向に前記中央領域を延長した延長領域の少なくとも一部には、前記ダミーパターンを形成し、前記割合Ｎは１２〜２４％としてもよい。ここで、上述した生密度の左右方向の偏りがセンサ素子の長手方向の中央に近い部分で生じているほど、センサ素子の焼成時の反り量は大きくなる傾向にある。そのため、グリーンシートの延長領域の少なくとも一部にダミーパターンを形成すれば、同じ形状のダミーパターンを延長領域以外の領域に形成する場合と比べて、センサ素子の反りを抑制する効果が高くなりやすい。

ガスセンサ１００の断面模式図。図１のＡ−Ａ断面図。センサ素子１０１を作製する際の処理の流れを示すフローチャート。グリーンシート２００の上面図。グリーンシート２００に素子用パターンを形成した様子を示す説明図。積層用治具２３０のうち上型２３３を除いた部分の上面図。積層用治具２３０を用いて積層体を形成する様子を示す説明図。図７のＣ−Ｃ断面図。図８のＤ−Ｄ断面図。図８のＥ−Ｅ断面図。センサ素子１０１の焼成時の反り量Ｌの説明図。グリーンシート２００に複数の個別領域の並びを２列設けた様子を示す説明図。中央領域２１６ａ及び延長領域２１６ｂの説明図。実験例１〜１４における厚み割合Ｒと形状不良率との関係を示すグラフ。実験例３，７について、１ロット毎の形状不良率をプロットしたグラフ。

次に、本発明の実施の形態の一例であるセンサ素子１０１を備えたガスセンサ１００の概略構成について説明する。図１は、ガスセンサ１００の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。なお、ガスセンサ１００は、例えば自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの所定のガスの濃度を、センサ素子１０１により検出するものである。また、センサ素子１０１の長手方向（図１の左右方向）を前後方向とし、センサ素子１０１の厚み方向（図１の上下方向）を上下方向とする。また、前後方向及び上下方向に垂直な方向（後述する図２の左右方向）を左右方向とする。

センサ素子１０１は、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層された構造を有する素子である。また、これら６つの層を形成する固体電解質は緻密な気密のものである。係るセンサ素子１０１は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工および回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。

センサ素子１０１の一先端部（前方向の端部）であって、第２固体電解質層６の下面と第１固体電解質層４の上面との間には、ガス導入口１０と、第１拡散律速部１１と、緩衝空間１２と、第２拡散律速部１３と、第１内部空所２０と、第３拡散律速部３０と、第２内部空所４０とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。

ガス導入口１０と、緩衝空間１２と、第１内部空所２０と、第２内部空所４０とは、スペーサ層５をくり抜いた態様にて設けられた上部を第２固体電解質層６の下面で、下部を第１固体電解質層４の上面で、側部をスペーサ層５の側面で区画されたセンサ素子１０１内部の空間である。

第１拡散律速部１１と、第２拡散律速部１３と、第３拡散律速部３０とはいずれも、２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられる。なお、ガス導入口１０から第２内部空所４０に至る部位をガス流通部とも称する。

また、ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、第３基板層３の上面と、スペーサ層５の下面との間であって、側部を第１固体電解質層４の側面で区画される位置に基準ガス導入空間４３が設けられている。基準ガス導入空間４３には、ＮＯｘ濃度の測定を行う際の基準ガスとして、例えば大気が導入される。

大気導入層４８は、多孔質セラミックスからなる層であって、大気導入層４８には基準ガス導入空間４３を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層４８は、基準電極４２を被覆するように形成されている。

基準電極４２は、第３基板層３の上面と第１固体電解質層４とに挟まれる態様にて形成される電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間４３につながる大気導入層４８が設けられている。また、後述するように、基準電極４２を用いて第１内部空所２０内や第２内部空所４０内の酸素濃度（酸素分圧）を測定することが可能となっている。

ガス流通部において、ガス導入口１０は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口１０を通じて外部空間からセンサ素子１０１内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。第１拡散律速部１１は、ガス導入口１０から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。緩衝空間１２は、第１拡散律速部１１より導入された被測定ガスを第２拡散律速部１３へと導くために設けられた空間である。
第２拡散律速部１３は、緩衝空間１２から第１内部空所２０に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。被測定ガスが、センサ素子１０１外部から第１内部空所２０内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によってガス導入口１０からセンサ素子１０１内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第１内部空所２０へ導入されるのではなく、第１拡散律速部１１、緩衝空間１２、第２拡散律速部１３を通じて被測定ガスの濃度変動が打ち消された後、第１内部空所２０へ導入されるようになっている。これによって、第１内部空間へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。第１内部空所２０は、第２拡散律速部１３を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。係る酸素分圧は、主ポンプセル２１が作動することによって調整される。

主ポンプセル２１は、第１内部空所２０に面する第２固体電解質層６の下面のほぼ全面に設けられた天井電極部２２ａを有する内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６の上面の天井電極部２２ａと対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極２３と、これらの電極に挟まれた第２固体電解質層６とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。

内側ポンプ電極２２は、第１内部空所２０を区画する上下の固体電解質層（第２固体電解質層６および第１固体電解質層４）、および、側壁を与えるスペーサ層５にまたがって形成されている。具体的には、第１内部空所２０の天井面を与える第２固体電解質層６の下面には天井電極部２２ａが形成され、また、底面を与える第１固体電解質層４の上面には底部電極部２２ｂが形成され、そして、それら天井電極部２２ａと底部電極部２２ｂとを接続するように、側部電極部（図示省略）が第１内部空所２０の両側壁部を構成するスペーサ層５の側壁面（内面）に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。

内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３とは、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ₂とのサーメット電極）として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極２２は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。なお、外側ポンプ電極２３は、保護層２４により被覆されている。保護層２４は、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体、スピネル多孔質体、コージェライト多孔質体などの多孔質体からなる。保護層２４は、例えば被測定ガスに含まれるオイル成分等が付着しないように、外側ポンプ電極２３の上面や側面を保護する。

主ポンプセル２１においては、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加して、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ０を流すことにより、第１内部空所２０内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第１内部空所２０に汲み入れることが可能となっている。

また、第１内部空所２０における雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するために、内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、基準電極４２によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０が構成されている。

主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０における起電力Ｖ０を測定することで第１内部空所２０内の酸素濃度（酸素分圧）がわかるようになっている。さらに、起電力Ｖ０が一定となるように可変電源２５のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御することでポンプ電流Ｉｐ０が制御されている。これによって、第１内部空所内２０内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。

第３拡散律速部３０は、第１内部空所２０で主ポンプセル２１の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第２内部空所４０に導く部位である。

第２内部空所４０は、第３拡散律速部３０を通じて導入された被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。ＮＯｘ濃度の測定は、主として、補助ポンプセル５０により酸素濃度が調整された第２内部空所４０において、さらに、測定用ポンプセル４１の動作によりＮＯｘ濃度が測定される。

第２内部空所４０では、あらかじめ第１内部空所２０において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第３拡散律速部を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル５０による酸素分圧の調整が行われるようになっている。これにより、第２内部空所４０内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、係るガスセンサ１００においては精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。

補助ポンプセル５０は、第２内部空所４０に面する第２固体電解質層６の下面の略全体に設けられた天井電極部５１ａを有する補助ポンプ電極５１と、外側ポンプ電極２３（外側ポンプ電極２３に限られるものではなく、センサ素子１０１と外側の適当な電極であれば足りる）と、第２固体電解質層６とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。

係る補助ポンプ電極５１は、先の第１内部空所２０内に設けられた内側ポンプ電極２２と同様なトンネル形態とされた構造において、第２内部空所４０内に配設されている。つまり、第２内部空所４０の天井面を与える第２固体電解質層６に対して天井電極部５１ａが形成され、また、第２内部空所４０の底面を与える第１固体電解質層４には、底部電極部５１ｂが形成され、そして、それらの天井電極部５１ａと底部電極部５１ｂとを連結する側部電極部（図示省略）が、第２内部空所４０の側壁を与えるスペーサ層５の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。なお、補助ポンプ電極５１についても、内側ポンプ電極２２と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

補助ポンプセル５０においては、補助ポンプ電極５１と外側ポンプ電極２３との間に所望の電圧Ｖｐ１を印加することにより、第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２内部空所４０内に汲み入れることが可能となっている。

また、第２内部空所４０内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極５１と、基準電極４２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１が構成されている。

なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１にて検出される起電力Ｖ１に基づいて電圧制御される可変電源５２にて、補助ポンプセル５０がポンピングを行う。これにより第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。

また、これとともに、そのポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ｉｐ１は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０に入力され、その起電力Ｖ０が制御されることにより、第３拡散律速部３０から第２内部空所４０内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。ＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０との働きによって、第２内部空所４０内での酸素濃度は約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に保たれる。

測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０内において、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の測定を行う。測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０に面する第１固体電解質層４の上面であって第３拡散律速部３０から離間した位置に設けられた測定電極４４と、外側ポンプ電極２３と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４とによって構成された電気化学的ポンプセルである。

測定電極４４は、多孔質サーメット電極である。測定電極４４は、第２内部空所４０内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。さらに、測定電極４４は、第４拡散律速部４５によって被覆されてなる。

第４拡散律速部４５は、セラミックス多孔体にて構成される膜である。第４拡散律速部４５は、測定電極４４に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担うとともに、測定電極４４の保護膜としても機能する。測定用ポンプセル４１においては、測定電極４４の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量をポンプ電流Ｉｐ２として検出することができる。

また、測定電極４４の周囲の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、測定電極４４と、基準電極４２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された起電力Ｖ２に基づいて可変電源４６が制御される。

第２内部空所４０内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第４拡散律速部４５を通じて測定電極４４に到達することとなる。測定電極４４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて（２ＮＯ→Ｎ₂＋Ｏ₂）酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル４１によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された制御電圧Ｖ２が一定となるように可変電源４６の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極４４の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル４１におけるポンプ電流Ｉｐ２を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。

また、測定電極４４と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と基準電極４２を組み合わせて、電気化学的センサセルとして酸素分圧検出手段を構成するようにすれば、測定電極４４の周りの雰囲気中のＮＯｘ成分の還元によって発生した酸素の量と基準大気に含まれる酸素の量との差に応じた起電力を検出することができ、これによって被測定ガス中のＮＯｘ成分の濃度を求めることも可能である。

また、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、外側ポンプ電極２３と、基準電極４２とから電気化学的なセンサセル８３が構成されており、このセンサセル８３によって得られる起電力Ｖｒｅｆによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。

このような構成を有するガスセンサ１００においては、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値（ＮＯｘの測定に実質的に影響がない値）に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル４１に与えられる。したがって、被測定ガス中のＮＯｘの濃度に略比例して、ＮＯｘの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル４１より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を知ることができるようになっている。

さらに、センサ素子１０１は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子１０１を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーター部７０を備えている。ヒーター部７０は、ヒーターコネクタ電極７１と、ヒーター７２と、スルーホール７３と、ヒーター絶縁層７４と、圧力放散孔７５と、ヒーター用リード線７６とを備えている。

ヒーターコネクタ電極７１は、第１基板層１の後端側の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒーターコネクタ電極７１を外部電源と接続することによって、外部からヒーター部７０へ給電することができるようになっている。

ヒーター７２は、第２基板層２と第３基板層３とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒーター７２は、ヒーター用リード線７６及びスルーホール７３を介してヒーターコネクタ電極７１と接続されており、該ヒーターコネクタ電極７１を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子１０１を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。

また、ヒーター７２は、第１内部空所２０から第２内部空所４０の全域に渡って埋設されており、センサ素子１０１全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。

ヒーター絶縁層７４は、ヒーター７２の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒーター絶縁層７４は、第２基板層２とヒーター７２との間の電気的絶縁性、および、第３基板層３とヒーター７２との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。なお、図１に示すように、ヒーター絶縁層７４はヒーター用リード線７６の上下面も覆っている。

圧力放散孔７５は、第３基板層３を貫通し、基準ガス導入空間４３に連通するように設けられてなる部位であり、ヒーター絶縁層７４内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。

なお、図１では図示を省略したが、外側ポンプ電極２３，内側ポンプ電極２２，補助ポンプ電極５１，測定電極４４，基準電極４２，の各電極は、センサ素子１０１の後端（図１における右端）に向かって形成された複数の電極用リード線９１〜９５と一対一に導通している。この電極用リード線９１〜９５を介して各電極に電圧又は電流を印加したり各電極の電圧や電流を測定したりすることができるようになっている。この電極用リード線９１〜９５のセンサ素子１０１における配置を図２に示す。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図２において、電極用リード線９１は、第２固体電解質層６の上面に形成されており、外側ポンプ電極２３と導通している。電極用リード線９２は、第２固体電解質層６の下面に形成されており、内側ポンプ電極２２の天井電極部２２ａと導通している。電極用リード線９３は、第２固体電解質層６の下面に形成されており、補助ポンプ電極５１の天井電極部５１ａと導通している。電極用リード線９４は、第１固体電解質層４の上面に形成されており、測定電極４４と導通している。電極用リード線９５は、第３基板層３の上面に形成されており、基準電極４２と導通している。また、上述したヒーター用リード線７６は、図２に示すように左から右に向かって並んだ３本のヒーター用リード線７６ａ〜７６ｃの３本を備えている。ヒーター用リード線７６は、第２基板層２の上面に形成されている。

なお、電極用リード線９１及び電極用リード線９５は、自身の左右方向の中心がセンサ素子１０１の左右方向の中心線１０２と一致するように配置されている。電極用リード線９２と電極用リード線９３とは、中心線１０２を対称軸として、略左右対称に配置されている。また、電極用リード線９４は、中心線１０２から左方にずれた位置に配置されている。ヒーター用リード線７６ａとヒーター用リード線７６ｃとは、中心線１０２を対称軸として、略左右対称に配置されている。ヒーター用リード線７６ｂは、自身の左右方向の中心が中心線１０２と一致するように配置されている。

また、図１では省略したが、図２に示すように、第１基板層１と第２基板層２とは接着層７ａにより接着されている。同様に、第２基板層２と第３基板層３とは接着層７ｂにより接着されている。第３基板層３と第１固体電解質層４とは接着層７ｃにより接着されている。第１固体電解質層４とスペーサ層５とは接着層７ｄにより接着されている。スペーサ層５と第２固体電解質層６とは接着層７ｅにより接着されている。

次に、こうしたガスセンサ１００のセンサ素子１０１の製造方法について説明する。図３は、センサ素子１０１を作製する際の処理の流れを示すフローチャートである。なお、本実施形態のセンサ素子１０１の製造方法は、図３のステップＳ２０においてダミーパターン２２４（後述）を形成する点以外は、例えば上述した特許文献１，２などに記載されている公知の製造方法を用いることができる。

センサ素子１０１を作製する場合、まず、パターンが形成されていない複数のグリーンシート（ブランクシート）２００を用意する（ステップＳ１０）。図４は、１枚のグリーンシート２００の上面図である。図４に示すように、グリーンシート２００は、四隅が円弧状に切り落とされた略長方形に形成されている。また、グリーンシート２００には、パターンの印刷時や積層時の位置決めに用いる複数のシート穴２１１〜２１３が予め設けられている。なお、センサ素子１０１は第１〜第３基板層１〜３，第１固体電解質層４，スペーサ層５，第２固体電解質層６の６つの層から構成されている。そのため、グリーンシート２００として、各層に対応させた６枚のグリーンシート２０１〜２０６を用意する。対応する層が内部空間を有している場合には、そのグリーンシート２００にもその内部空間に相当する空間（孔）が予め設けられる。

なお、本実施形態では、ステップＳ１０において、用意したグリーンシート２０１〜２０６のうち２枚のグリーンシート２０１，２０２を先行して重ね合わせて接着し、加圧して積層（先行積層）しておくものとした。なお、先行積層は後述するステップＳ３０における積層体の形成と同様にして行うため、ここでの説明は省略する。この先行積層により、グリーンシート２０１，２０２は１枚のグリーンシート（先行積層シートとも称する）として扱われる。

続いて、複数のグリーンシート２００に対して左右方向に並んだ複数の素子用パターン２２２を形成するパターン形成処理と、それに続く乾燥処理とを複数回行う（ステップＳ２０）。図５は、グリーンシート２００に素子用パターン２２２を形成した様子を示す説明図である。図示するように、パターン形成処理では、１個のセンサ素子１０１に対応する素子用パターン２２２が左右方向に複数（本実施形態ではセンサ素子１０１で２２個分）並ぶように、ペーストを用いて素子用パターン２２２を形成する。素子用パターン２２２は、具体的には、図１，２に示した、外側ポンプ電極２３などの電極パターンや、電極用リード線９１〜９５、ヒーター部７０、保護層２４、大気導入層４８などを形成するためのパターンである。なお、図５では、素子用パターン２２２は直線状の形状に図示しているが、実際にはどのグリーンシート２００に何のパターンを形成するかによって、異なる形状をしている。各々の素子用パターン２２２のパターン形成処理は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート２００に塗布することにより行う。印刷後の乾燥処理については、公知の乾燥技術を利用可能であり、例えば７５〜９０℃の温度で大気雰囲気にて行うのが一般的である。

なお、例えば保護層２４となる素子用パターン２２２は外側ポンプ電極２３を形成した後にその上に形成するなど、形成対象に応じて素子用パターン２２２の形成順序は予め定められている。また、例えばヒーター用リード線７６となる素子用パターン２２２を２回のパターン形成処理を行うことで形成するなど、１種類の素子用パターン２２２を複数回のパターン形成処理を行って形成してもよい。あるいは、同じ材質のパターン形成用ペーストを用いて、異なる種類の素子用パターン２２２をグリーンシート２００の同じ面に１回のパターン形成処理で形成してもよい。本実施形態では、電極用リード線９２，９３となる素子用パターン３９２、３９３（後述する図８参照）を共に１回のパターン形成処理で形成するものとした。また、パターン形成処理はグリーンシート２００の上面及び下面のいずれに対しても行うことができる。

なお、グリーンシート２００は、１個のセンサ素子１０１に対応する部分である個別領域２１８の位置が予め定められており、この個別領域２１８と１対１に対応して各個別領域２１８内に各素子用パターン２２２が形成されるように、素子用パターン２２２の形成位置が定められている。また、左右方向に隣接する個別領域２１８同士は、間隔Ｗ１だけ離れている。間隔Ｗ１は、特にこれに限定するものではないが、例えば０ｍｍ〜５．０ｍｍである。なお、左端に位置する個別領域２１８から右端に位置する個別領域２１８まで、且つ個別領域２１８の前端から後端まで、の矩形状の領域全体を、素子用領域２１６と称する。

また、本実施形態では、１回のパターン形成処理において、素子用領域２１６に２２個分のセンサ素子１０１に対応する素子用パターン２２２を形成するだけでなく、素子用領域２１６の右方向外側にダミーパターン２２４を形成する。ダミーパターン２２４の形成位置は、素子用領域２１６の右方向外側に位置が定められたダミー用領域２２０内として定められている。ダミー用領域２２０の大きさは、個別領域２１８と同じである。素子用領域２１６とダミー用領域２２０との左右方向の間隔Ｗ２（＝右端の個別領域２１８とダミー用領域２２０との間隔）は、間隔Ｗ１と等しいことが好ましい。ただし、間隔Ｗ２は間隔Ｗ１とは異なる値としてもよい。特にこれに限定するものではないが、例えば間隔Ｗ２と間隔Ｗ１との比（＝Ｗ２／Ｗ１）は１．０〜１．５である。また、ダミーパターン２２４の形状は、１回のパターン形成処理でダミーパターンと共に形成する素子用パターン２２２と同じ形状又は右半分の一部を省略した形状である。なお、ダミーパターン２２４は、ステップＳ２０で複数回行うパターン形成処理の全てにおいて形成する必要はなく、ステップＳ２０で行われるパターン形成処理のうち１回以上で形成すればよい。複数回のパターン形成処理のうちいずれのパターン形成処理においてダミーパターン２２４を併せて形成するかは、予め定められている。これについては後述する。

次いで、複数のグリーンシート２００を上下方向（厚み方向）に重ね合わせて加圧し積層体とする（ステップＳ３０）。このステップＳ３０では、まず、グリーンシート２０１〜２０６同士を接着するための接着用ペーストの印刷・乾燥処理を行う。接着用ペーストは、各グリーンシート２００について、図５に示す接着剤塗布領域２１４全体に印刷する。なお、接着剤塗布領域２１４は、素子用領域２１６及びダミー用領域２２０を含むさらに広い範囲の領域として予め定められている。接着用ペーストの印刷には、公知のスクリーン印刷技術を利用可能であり、その後の乾燥処理についても、公知の乾燥技術を利用可能である。ここで、ダミー用領域２２０は、従来のセンサ素子１０１の製造方法において接着用ペーストを塗布していた領域（センサ素子１０１とならない余白部分）内に位置するように定められているものとした。従って、本実施形態のセンサ素子１０１の製造方法を実行するにあたって、接着剤塗布領域２１４やグリーンシート２００の大きさを従来と比べて大きくする必要はない。

接着用ペーストの印刷・乾燥処理を行うと、積層用治具２３０を用いてグリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせて上下方向から加圧し、積層体とする。図６は、積層用治具２３０のうち上型２３３を除いた部分の上面図である。図７は、積層用治具２３０を用いて積層体を形成する様子を示す説明図であり、図６のＢ視図に相当する向きで記載している。図７に示すように、積層用治具２３０は、基台２３１と、基台２３１の上に載置される下型２３２と、下型２３２と共に上下からグリーンシート２０１〜２０６を挟み込む上型２３３とを備えている。図６に示すように、基台２３１上面には４本のコーナーピン２３４と、６本のサイドピン２３５と、基準ピン２３６，２３７とが取り付けられている。図６の破線で示すように、下型２３２の上にグリーンシート２００を載置すると、基準ピン２３６がシート孔２１２内に挿入され、基準ピン２３７がシート孔２１３内に挿入されると共に、各ピン２３４〜２３５がグリーンシート２００の側面に当接する。これにより、グリーンシート２００は下型２３２上に固定され、グリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせたときに互いの位置ずれが生じないようになっている。

この積層用治具２３０を用いて積層体を形成する際には、図７に示すように下型２３２の上にグリーンシート２０１〜グリーンシート２０６をこの順に重ね合わせていき、さらにその上に上型２３３を載置する。なお、上述したようにグリーンシート２０１，２０２は一体化して先行積層シートとなっているため、５層のシート（先行積層シート、グリーンシート２０３〜２０６）を重ね合わせることになる。また、図７に示すように、下型２３２とグリーンシート２０１との間、及び上型２３３とグリーンシート２０６との間には、それぞれ保護部材２３８を介在させる。そして、公知の油圧プレス機などの積層機によって積層治具２３０ごと加熱及び上下からの加圧を行う。これにより、グリーンシート２０１〜２０６は圧着されて積層体となる。なお、本実施形態では、下型２３２及び上型２３３は、それぞれグリーンシート２０１及びグリーンシート２０６の全面に接する大きさをしており、上下からの加圧はグリーンシート２０１の下面全体及びグリーンシート２０６の上面全体に作用するものとした。加熱及び加圧を行う圧力、温度、時間については、用いる積層機にも依存するものであるが、良好な積層が実現できるよう適宜の条件を設定すればよい。なお、上述したステップＳ１０で行う先行積層も、重ね合わせるグリーンシート２００の枚数が異なる以外はステップＳ３０と同様に行う。

上述のようにして積層体が得られると、例えばシート孔２１１や図示しないカットマークなどを参考にして積層体を切断し、複数（本実施形態では２２個）の素子体を切り出す（ステップＳ４０）。なお、切断は、図５に示した個別領域２１８の部分が切り出されて素子体となるように行う。本実施形態では、最初に右端の個別領域２１８の部分（ダミー用領域２２０に最も近い部分）を切断し、次に左端の個別領域２１８の部分を切断し、以降は同様に左右両端から交互に個別領域２１８の部分を切断して素子体を切り出すものとした。なお、素子体を切り出す順序はこれに限られない。例えば、左右方向の一方から他方に向けて順番に個別領域２１８の部分を切断して素子体を切り出してもよい。そして、切り出した複数の素子体を所定の条件で焼成することにより、複数のセンサ素子１０１を得る（ステップＳ５０）。

ここで、ステップＳ２０で形成される素子用パターン２２２及びダミーパターン２２４について詳細に説明する。図８は、図７のＣ−Ｃ断面図であり、ステップＳ３０でグリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせたときの様子を示している。なお、図８はステップＳ３０の加圧前の状態を示しており、積層用治具２３０については図示を省略している。図９は、図８のＤ−Ｄ断面図であり、右端に位置する個別領域２１８における左右方向の中心線２１９ａに沿った断面を示している。図１０は、図８のＥ−Ｅ断面図であり、ダミー用領域２２０における左右方向の中心線２２１ａに沿った断面を示している。また、図９，図１０では図示を省略しているが、図８に示すようにグリーンシート２０１〜グリーンシート２０６は接着層２０７ａ〜２０７ｅ（ステップＳ３０で印刷された接着用ペースト）を介して接着されている。

図８，９に示すように、複数の個別領域２１８の各々には、図１，２に示したセンサ素子１０１に対応する複数の素子用パターン２２２や空間などが形成されている。個別領域２１８に形成された素子用パターン２２２や空間などの１つ１つについては、図１，２に示した構成要素に値３００を加えた符号を付して、詳細な説明を省略する。

また、図８，１０に示すように、ダミー用領域２２０には、図８，９に示した各素子用パターン２２２と同じ形状のダミーパターン２２４が、対応する素子用パターン２２２と同じグリーンシート２００上に形成されている。具体的には、素子用パターン３２２（３２２ａ，３２２ｂ），３２３，３４２，３４４，３４８，３５１（３５１ａ，３５１ｂ），３７２，３７２，３９１〜３９５と同じ形状のダミーパターン４２２（４２２ａ，４２２ｂ），４２３，４４２，４４４，４４８，４５１（４５１ａ，４５１ｂ），４７１，４７２，４９１〜４９５がダミー用領域２２０に形成されている。また、センサ素子１０１のヒーター用リード線７６に対応する素子用パターン３７６については、素子用パターン３７６の右半分の一部である素子用パターン３７６ｃを省略した形状のダミーパターン４７６が形成されている（図８参照）。すなわち、素子用パターン３７６と同じ形状のダミーパターン２２４をダミー用領域２２０に形成した場合に、中心線２２１ａの右側の領域２２０ａに含まれることになる部分を一部省略している。なお、領域２２０ａは、素子用領域２１６からみて左右方向の外側半分にあたる領域である。一方、ダミーパターン４７６は、素子用パターン３７６ａ，３７６ｂと同じ形状のダミーパターン４７６ａ，４７６ｂを備えている。すなわち、素子用パターン３７６と同じ形状のダミーパターンをダミー用領域２２０に形成した場合に、中心線２２１ａの左側の領域２２０ｂに含まれることになる部分は、形成を省略していない。また、図９の素子用パターン３２４，３４５，３７４に対応する形状のダミーパターン２２４は形成されていない。さらに、個別領域２１８とは異なり、ダミー用領域２２０には、センサ素子１０１の内部空間に相当する空間（例えば個別領域２１８における空間３４３など）は形成されていない。

このように、ダミーパターン２２４としては、複数の素子用パターン２２２のうち一部のパターンに対応するものが形成されている。これは、上述したようにステップＳ２０で複数回行うパターン形成処理の全てにおいてダミーパターン２２４を形成してはおらず、複数回のパターン形成処理の特定の回においてのみダミーパターン２２４を形成しているからである。そして、複数回のパターン形成処理のうちいずれのパターン形成処理においてダミーパターン２２４を形成するかは、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるように定められている。ただし、厚み割合Ｒ＝（ダミーパターン２２４の合計厚みＴＢ／素子用領域２１６内の素子用パターン２２２の合計厚みＴＡ）×１００（％）である。まず、合計厚みについて説明する。合計厚みは、以下の式（１）から算出される値である。なお、合計厚みＴＡと合計厚みＴＢとは、算出の対象となるパターンが素子用パターン２２２であるかダミーパターン２２４であるかが異なるのみであり、同じ下記式（１）で算出する。

合計厚み＝下面最大厚みＴｄ＋（層間最大厚みＴ１＋・・・＋層間最大厚みＴｎ）＋上面最大厚みＴｕ・・・（１）
ただし、
下面最大厚みＴｄ：ステップＳ３０の積層体の形成において最下層のグリーンシート２０１の下面に位置するパターンのうち加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
上面最大厚みＴｕ：ステップＳ３０の積層体の形成において最上層のグリーンシート２０６の上面に位置するパターンのうち加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
層間最大厚みＴｘ：ステップＳ３０の積層体の形成において下からｘ番目のグリーンシート２００と下からｘ＋１番目のグリーンシート２００との間に位置するパターンのうち加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み（ただし、変数ｘは値１から値ｎまでの自然数、ｎ＝（ステップＳ３０で重ね合わせるグリーンシートの枚数）−１）

ここで、「パターンのうち加圧に抵抗可能な部分」（抗圧可能部分とも称する）は、換言すると、パターンのうちステップＳ３０の加圧時に積層体の厚みを維持しようとする支柱の役割を果たす部分である。

まず、合計厚みＴＡについて説明する。なお、説明の便宜上、素子用パターン２２２について算出した下面最大厚みＴｄ，上面最大厚みＴｕ，層間最大厚みＴｘをそれぞれ下面最大厚みＴＡｄ，上面最大厚みＴＡｕ，層間最大厚みＴＡｘと表記する。すなわち、合計厚みＴＡ＝下面最大厚みＴＡｄ＋（層間最大厚みＴＡ１＋・・・＋層間最大厚みＴＡｎ）＋上面最大厚みＴＡｕとなる。

まず、下面最大厚みＴＡｄについて説明する。ステップＳ３０の加圧時に最下層に位置するグリーンシート２０１の下面には、素子用パターン３７１が形成されている（図９参照）。そして、ステップＳ３０では上述したようにグリーンシート２０１の下面全体が下型２３２を介して加圧による圧力を受ける。そのため、グリーンシート２０１の下面に形成された全ての素子用パターン２２２が抗圧可能部分に該当し、この中で最も厚い部分の厚み（本実施形態では、素子用パターン３７１の厚み）が、下面最大厚みＴＡｄの値となる。

上面最大厚みＴＡｕについて説明する。ステップＳ３０の加圧時に最上層に位置するグリーンシート２０６の上面には、素子用パターン３２３，３２４（図９参照）及び素子用パターン３９１（図８参照）が形成されている。そして、Ｓ３０では上述したようにグリーンシート２０６の上面全体が上型２３３を介して加圧による圧力を受ける。そのため、グリーンシート２０６の上面に形成された全ての素子用パターン２２２が抗圧可能部分に該当し、この中で最も厚い部分の厚み（本実施形態では、素子用パターン３２３，３２４の厚みの合計）が、最大厚みＴＡｕの値となる。

層間最大厚みＴＡｘについて説明する。層間最大厚みＴＡｘは、ステップＳ３０の積層体の形成において重ね合わせる複数のグリーンシート２００の各層間について算出される、抗圧可能部分のうちの最大厚みである。ここで、本実施形態では、グリーンシート２０１，２０２はステップＳ３０を行う前に既に１枚の先行積層シートとなっている。そのため、ステップＳ３０で重ね合わせるグリーンシートの枚数は５枚（ｎ＝４）であり、層間最大厚みＴＡ１（＝先行積層シートとグリーンシート２０３との間で算出される値），層間最大厚みＴＡ２（＝グリーンシート２０３とグリーンシート２０４との間で算出される値），層間最大厚みＴＡ３（＝グリーンシート２０４とグリーンシート２０５との間で算出される値），層間最大厚みＴＡ４（＝グリーンシート２０５とグリーンシート２０６との間で算出される値）、をそれぞれ算出する。

層間最大厚みＴＡ１について説明する。先行積層シート（のグリーンシート２０２）とグリーンシート２０３との間には、素子用パターン３７０（３７２，３７４，３７６）が形成されている（図９参照）。そして、素子用パターン３７０は、一部が空間３７３，３７５に面しており、この部分は加圧時に支柱の役割を果たさない。一方、素子用パターン３７０のうち空間３７３，３７５に面していない部分は、グリーンシート２０２，２０３に上下から挟まれており、加圧時に支柱の役割を果たす。そのため、この部分が抗圧可能部分に該当する。この抗圧可能部分のうち最も厚い部分の厚み（本実施形態では、素子用パターン３７６とその上下の素子パターン３７４の厚みの合計）が、層間最大厚みＴＡ１の値となる。

層間最大厚みＴＡ２について説明する。グリーンシート２０３，２０４間には、素子用パターン３４２，３４８（図９参照）及び素子用パターン３９５（図８参照）が形成されている。そして、これらの素子用パターンのうち空間３４３に面している部分については、グリーンシート２０３，２０４に上下から挟まれていないため抗圧可能部分に該当しない。具体的には、素子用パターン３４８の一部及び素子用パターン３９５は、空間３４３に面しているため、抗圧可能部分には該当しない。それ以外の部分はグリーンシート２０３，２０４間で加圧時に支柱の役割を果たすため、抗圧可能部分に該当する。この抗圧可能部分のうち最も厚い部分の厚み（本実施形態では、素子用パターン３４２及びその上面に形成された素子用パターン３４８の厚みの合計）が層間最大厚みＴＡ２となる。

層間最大厚みＴＡ３について説明する。グリーンシート２０４，２０５間には、素子用パターン３２２ｂ，３５１ｂ、３４４，３４５（図９参照）及び素子用パターン３９４（図８参照）が形成されている。そして、これらの素子用パターンのうち空間３１０，３１２，３２０，３４０，３４３に面している部分については、グリーンシート２０４，２０５に上下から挟まれていないため抗圧可能部分に該当しない。具体的には、素子用パターン３２２ｂは空間３２０に面しており、素子用パターン３５１ｂ，３４４，３４５は空間３４０に面しているため、抗圧可能部分には該当しない。それ以外の部分はグリーンシート２０４，２０５間で加圧時に支柱の役割を果たすため、抗圧可能部分に該当する。この抗圧可能部分のうち最も厚い部分の厚み（本実施形態では、素子用パターン３９４の厚み）が層間最大厚みＴＡ３となる。

層間最大厚みＴＡ４について説明する。グリーンシート２０５，２０６間には、素子用パターン３２２ａ，３５１ａ（図９参照）及び素子用パターン３９２，３９３（図８参照）が形成されている。そして、これらの素子用パターンのうち空間３１０，３１２，３２０，３４０に面している部分については、グリーンシート２０５，２０６に上下から挟まれていないため抗圧可能部分に該当しない。具体的には、素子用パターン３２２ａは空間３２０に面しており、素子用パターン３５１ａは空間３４０に面しているため、抗圧可能部分には該当しない。それ以外の部分（素子用パターン３９２，３９３）は抗圧可能部分に該当する。この抗圧可能部分のうち最も厚い部分の厚みが層間最大厚みＴＡ３となる。なお、本実施形態では、上述したように素子用パターン３９２と素子用パターン３９３とを共に１回のパターン形成処理で形成しており、素子用パターン３９２の厚みと素子用パターン３９３の厚みとは等しい。そのため、本実施形態ではこの素子用パターン３９２の厚み（＝素子用パターン３９３の厚み）が層間最大厚みＴＡ４となる。

以上のように算出された下面最大厚みＴＡｄ，層間最大厚みＴＡ１〜ＴＡ４，上面最大厚みＴＡｕの合計が、合計厚みＴＡとなる。次に、合計厚みＴＢについて説明する。なお、説明の便宜上、ダミーパターン２２４について算出した下面最大厚みＴｄ，上面最大厚みＴｕ，層間最大厚みＴｘをそれぞれ下面最大厚みＴＢｄ，上面最大厚みＴＢｕ，層間最大厚みＴＢｘと表記する。

合計厚みＴＢは、ダミーパターン２２４についての値を算出する点以外は、上述した合計厚みＴＡと同様にして算出できる。また、上述したように、ダミー用領域２２０にはセンサ素子１０１の内部空間に相当する空間は形成されていない。そのため、ダミー用領域２２０では、グリーンシート２０１〜２０６のどこに形成されたダミーパターン２２４であっても、加圧時に支柱の役割を果たすことになり抗圧可能部分に該当する。したがって、下面最大厚みＴＢｄ，上面最大厚みＴＢｕ，層間最大厚みＴＢｘは、それぞれグリーンシート２０１の下面、先行積層シート（のグリーンシート２０２）〜グリーンシート２０６の各層間、グリーンシート２０６の上面において、ダミーパターン２２４のうち最も厚い部分の厚みとなる。本実施形態では、ダミーパターン４７１の厚みが下面最大厚みＴＢｄの値となり、ダミーパターン４２３の厚みが上面最大厚みＴＢｕの値となるものとした。また、ダミーパターン４７６の厚みが層間最大厚みＴＢ１の値となり、ダミーパターン４４２及びその上面に形成されたダミーパターン４４８の厚みの合計が層間最大厚みＴＢ２となり、ダミーパターン４２２ｂの厚みが層間最大厚みＴＢ３となり、ダミーパターン４２２ａの厚みが層間最大厚みＴＢ４となるものとした。これらの合計が、合計厚みＴＢとなる。

このようにして導出された合計厚みＴＡ，ＴＢの値に基づいて、厚み割合Ｒ（ＴＢ／ＴＡ×１００）（％）は算出される。また、合計厚みＴＡは製造するセンサ素子１０１の仕様によって定まるが、合計厚みＴＢはグリーンシート２０１〜２０６のどこにどのようなダミーパターン２２４を形成するかによって変化する。そのため、複数回のパターン形成処理のうちいずれのパターン形成処理においてダミーパターン２２４を形成するかを予め定めておくことで、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるように調整することができる。なお、合計厚みＴＡ，ＴＢの算出において、抗圧可能部分のうち最も厚い部分がどこになるかは、上記の図８〜図１０のようにグリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせた状態に基づいて定まる。一方、合計厚みＴＡ，ＴＢの算出に用いる素子用パターン２２２やダミーパターン２２４の厚さの値自体は、ステップＳ２０でパターンの形成・乾燥を行った後、且つステップＳ３０で重ね合わせを行う前の値を用いる。

次に、ステップＳ３０でグリーンシート２０１〜２０６を加圧する際に素子用パターン２２２やダミーパターン２２４が果たす支柱としての役割について具体的に説明する。グリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせて上下から加圧する際には、素子用パターン２２２やダミーパターン２２４が積層体の厚みを維持しようとする支柱の役割を果たす。その結果、素子用パターン２２２やダミーパターン２２４により支えられている部分ほど、グリーンシート２００や素子用パターン２２２が加圧により圧縮されて生密度（加圧後かつ焼成前の密度であり、加圧による圧縮の度合いを表す）が大きくなりやすい。一方、素子用パターン２２２やダミーパターン２２４が存在しない部分では、加圧時にグリーンシート２００間の上下の距離が小さくなることなどにより加圧による圧力が吸収され、生密度が小さくなりやすい。これにより、加圧後の積層体では、場所によって生密度に偏りが生じる場合がある。なお、グリーンシート２０１〜２０６間には接着層２０７ａ〜２０７ｅが存在するが、これは素子用パターン２２２やダミーパターン２２４と比べると粘度が小さいため、支柱としての役割はあまり果たさない。

例えば、図８における右端の個別領域２１８のうち中心線２１９ａよりも右側の領域２１８ａでは、グリーンシート２０４，２０５間に素子用パターン２２２が存在しない。また、グリーンシート２０３，２０４間にも、中心線２１９ａ付近に素子用パターン３９５が存在するのみである。このとき、図８においてダミー用領域２２０にダミーパターン２２４が全く形成されていない場合を考える。この場合、領域２１８ａよりも右側には支柱となるパターンが存在しないため、特にグリーンシート２０４，２０５間の上下の距離やグリーンシート２０３，２０４間の上下の距離が小さくなることで加圧による圧力が吸収されて、圧力が逃げやすい。これにより、領域２１８ａ内のグリーンシート２０１〜２０６や素子用パターン２２２（素子用パターン３９３，３７６ｃなど）は、生密度が小さくなりやすい。一方、中心線２１９ａよりも左側の領域２１８ｂでは、グリーンシート２０４，２０５間に素子用パターン３９４が存在していたり、領域２１８ｂの右側に領域２１９ａ内の素子用パターン２２２が存在していたりする。そのため、領域２１８ｂ内のグリーンシート２０１〜２０６や素子用パターン２２２は、領域２１８ａ内と比べて圧力が逃げにくく、生密度が大きくなりやすい。この結果、加圧後の積層体では、領域２１８ａと領域２１８ｂとで生密度が異なりやすい。

そして、生密度が小さい（加圧による圧縮が他より不十分である）部分ほど、焼成時の収縮率は大きくなる傾向にある。そのため、右端の個別領域２１８を切り出した素子体を焼成すると、収縮率が素子体内部の左右で異なることにより焼成時に素子体（センサ素子１０１）の反りが生じやすい。なお、右側の領域２１８ａの方が生密度が小さく収縮率が大きい場合、図１１のように前後方向の中央が左にずれるような形で反ることになる。なお、センサ素子１０１の右前端と右後端とを結んだ基準面９９からセンサ素子１０１までの距離の最大値を反り量Ｌと定義する。反りの向きが逆の場合には、センサ素子１０１の左前端と左後端とを結んだ基準面に基づいて、同様に反り量Ｌを定義する。

これに対して、図８のようにダミー用領域２２０にダミーパターン２２４が存在する場合を考える。この場合、領域２１８ａよりも右側のダミーパターン２２４が積層体の厚みを維持しようとする支柱の役割を果たす。そのため、右端の個別領域２１８において例えばグリーンシート２０４，２０５間の距離やグリーンシート２０３，２０４間の距離が小さくなりにくくなる。これにより、ダミーパターン２２４が存在しない場合と比較して領域２１８ａの生密度が大きくなり、領域２１８ｂとの生密度の差が小さくなる。そのため、焼成時のセンサ素子１０１の反りが抑制される（反り量Ｌが小さくなる）。なお、ダミーパターン２２４が少しでも存在すれば、すなわち上述した厚み割合Ｒが０％超過であれば、センサ素子１０１の反りをより抑制する効果が得られる。また、厚み割合Ｒが大きいほど、ダミーパターン２２４が果たす支柱の役割（積層体の厚みを維持しようとする力の強さ）が大きくなり、反り抑制の効果が高まる傾向にある。そのため、厚み割合Ｒは１０％以上、３０％以上、４５％以上，６５％以上とすることが好ましい。ただし、厚み割合Ｒを７５％以上に大きくしても反りを抑制する効果はそれ以上あまり高くならない。そのため、厚み割合Ｒを７５％未満とすることで、不要なダミーパターン２２４の形成を抑制して、ペーストの使用量を抑制することができる。本実施形態において、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにダミーパターン２２４の形成を調整しているのは、このような理由による。

なお、ダミーパターン２２４を形成することによるセンサ素子１０１の反り抑制の効果は、右端の個別領域２１８以外に対しても得られる。また、ダミーパターン２２４を形成したダミー用領域２２０に近い個別領域２１８ほど、反りを抑制する効果が高い傾向にある。

ここで、図８に示す素子用領域２１６の左端の個別領域２１８は、自身の左側に支柱となるパターンが存在しない。そのため、例えば中心線２１９ｂよりも左側の領域２１８ｃの生密度は、比較的小さくなりやすい。しかし、右端の個別領域２１８について上述したように、本実施形態の素子用パターン２２２は個別領域２１８のうち右半分の領域の素子用パターン２２２が比較的少ないため、左半分の領域よりも右半分の領域の生密度が小さくなりやすい傾向にある。その結果、右端の個別領域２１８と比べると、左端の個別領域２１８は、中心線２１９ｂよりも左側の領域２１８ｃと右側の領域２１８ｄとで、生密度の差が生じにくい。そのため、左端の個別領域２１８を切り出した素子体は、右端の個別領域２１８を切り出した素子体と比べて、ダミーパターン２２４が全く存在しない場合のセンサ素子１０１の反り量Ｌが小さい傾向にある。すなわち、右端の個別領域２１８の方が、センサ素子１０１の反りを抑制する必要性が高い。本実施形態において、ダミーパターン２２４を素子用領域２１６の右側に形成しているのは、このような理由による。なお、ダミーパターン２２４を全く形成しない場合に、素子用領域２１６の左右の両端に位置する個別領域２１８から切り出した素子体のいずれが焼成時の反り量Ｌが大きくなるかは、例えば予め実際にセンサ素子１０１の焼成を行って判定すればよい。あるいは、上述した合計厚みＴＡを個別領域２１８の右半分と左半分とで別々に算出して、合計厚みＴＡの小さい側にダミーパターン２２４を形成してもよい。

なお、上記の説明では、説明の便宜上、図８の断面に存在する素子用パターン２２２やダミーパターン２２４が加圧時に果たす役割を説明した。実際には、素子用領域２１６及びダミー用領域２２０全体にわたって、素子用パターン２２２やダミーパターン２２４のうちの抗圧可能部分が、同様の役割を果たしている。

以上詳述した本実施形態のセンサ素子１０１の製造方法では、１個のセンサ素子１０１に対応する素子用パターン２２２がセンサ素子１０１の長手方向と直交する左右方向に並ぶように素子用パターン２２２を複数形成するパターン形成処理を複数回行って、複数のグリーンシート２０１〜２０６に複数の素子用パターン２２２を形成する。このとき、複数回のパターン形成処理のうち１回以上において、グリーンシート２００のうち素子用領域２１６の右端部の右方向外側にダミーパターン２２４を形成して、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにする。これにより、その後に積層体を形成し、その積層体から切り出した素子体を焼成したときの、センサ素子１０１の反りをより抑制することができる。

また、ステップＳ２０では、ダミーパターン２２４を形成するパターン形成処理において、左右方向に並んだ複数の素子用パターン２２２とダミーパターン２２４とを１回のスクリーン印刷で形成する。これにより、ダミーパターン２２４を素子用パターン２２２とは別の処理で形成する場合と比べて、効率よくダミーパターン２２４を形成することができる。

また、ステップＳ２０で形成されるダミーパターン２２４のうち１以上は、パターン形成処理においてダミーパターン２２４と共に形成される素子用パターン２２２の形状と同じ形状をしている。ダミーパターン２２４と素子用パターン２２２とを同じ形状とすれば、素子用領域２１６の左右方向のうちダミーパターン２２４を形成する側の端部に位置する個別領域２１８が、左右方向両側に他の個別領域２１８の素子用パターン２２２が形成されている部分（例えば素子用領域２１６のうち左右方向の中央付近に位置する個別領域２１８など）に近い状態になりやすい。そのため、加圧時の上述した生密度の偏りを抑制する効果が高くなりやすい。

さらに、ステップＳ２０で形成されるダミーパターン２２４のうちダミーパターン４７６は、パターン形成処理においてダミーパターン４７６と共に形成される素子用パターン３７６の形状のうち右半分（素子用領域２１６からみて外側半分）の一部である素子用パターン３７６ｃを省略した形状をしている。ここで、ダミーパターン２２４のうち、左右方向で素子用パターン２２２から遠い領域２２０ａに含まれる部分は、素子用パターン２２２に近い領域２２０ｂに含まれる部分と比べると上述した生密度の偏りを抑制する効果への寄与が小さい。そのため、ダミーパターン２２４の形状を、素子用パターン２２２の形状のうち左右方向外側半分（本実施形態では右半分）の少なくとも一部を省略した形状とすることで、反りを抑制する効果を得つつダミーパターン２２４用のペーストの使用量を抑制することができる。

さらにまた、ダミーパターン２２４を全く形成せずにステップＳ２０を行ったときにステップＳ４０で切り出される素子用領域２１６の左右方向の両端に位置する素子体のうち、ステップＳ５０で焼成したときの反り量が大きい傾向にある素子体となる右端の個別領域２１８の右側に、ダミーパターン２２４を形成している。このように、左右方向のうちセンサ素子１０１の反りを抑制する必要性の高い側にダミーパターン２２４を形成することで、左右方向の片側のみにダミーパターン２２４を形成していても、センサ素子１０１の反りを抑制する効果が十分得られる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、グリーンシート２００において左右方向に一列に並ぶように複数の個別領域２１８の位置が定められているものとしたが、これに限らず複数の個別領域２１８の並び（＝素子用領域２１６）が複数列存在してもよい。図１２は、グリーンシート２００に複数の個別領域の並びを２列設けた様子を示す説明図である。図１２のグリーンシート２００では、上述した実施形態と同じ素子用領域２１６の後方に、別の素子用領域５１６が定められている。この素子用領域５１６では、左右方向に並んだ複数（図１２では２２個）の個別領域５１８の位置が定められている。なお、図１２では、個別領域２１８に形成する素子用パターン２２２をグリーンシート２００の表面に沿って１８０°回転させた形状のパターンを、個別領域５１８に形成するものとした。そのため、ダミー用領域５２０は素子用領域５１８の左側に位置するように定められている。また、図１２の接着剤塗布領域２１４は、素子用領域２１６，５１６及びダミー用領域２２０，５２０を含むさらに広い範囲の領域として予め定められている。なお、このように１枚のグリーンシート２００に素子用領域が複数存在する場合、上述した厚み割合Ｒは、素子用領域毎に算出する。すなわち、図１２のグリーンシート２００であれば、素子用領域２１６とダミー用領域２２０に基づく厚み割合Ｒと、素子用領域５１６とダミー用領域５２０に基づく厚み割合Ｒとは、別々に算出する。そして、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となっていれば、その厚み割合Ｒの導出に用いた素子用領域を用いて形成されるセンサ素子１０１については、上述した反りを抑制する効果が得られる。

上述した実施形態では、複数回のパターン形成処理のうちいずれのパターン形成処理においてダミーパターン２２４を形成するかは、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるように定めるものとしたが、さらに素子用パターン２２２の形状も考慮して定めてもよい。例えば、素子用領域２１６からみてダミーパターン２２４を形成する方向とは反対側に面積の偏った形状の素子用パターン２２２を形成するパターン形成処理において、優先的にダミーパターン２２４を形成してもよい。ここで、左方向（ダミーパターン２２４を形成する方向とは反対側）に面積の偏った形状の素子用パターン２２２を形成する場合、個別領域２１８のうち右半分には素子用パターンが形成される面積が比較的少ないことになり、上述した生密度の偏りが生じやすい。一方、そのような素子用パターン２２２と同じ形状又は少なくとも左右方向外側（上述した実施形態では右側）の一部を省略した形状のダミーパターン２２４を形成すると、そのダミーパターン２２４は個別領域２１８に近い側の面積が比較的多いことになり、上述した生密度の偏りを抑制する効果が高くなりやすい。このような左方向に面積の偏った素子用パターン２２２を形成する際において、優先的にダミーパターン２２４を形成することで、センサ素子１０１の反りを抑制する効果が高くなりやすい。言い換えると、左方向に面積の偏っていない素子用パターン２２２の形成の際に、優先的にダミーパターン２２４の形成を省略することで、厚み割合Ｒが同じ値であっても反りを抑制する効果が高くなりやすい。なお、左方向に面積が偏っている素子用パターン２２２とは、個別領域２１８のうち左半分に形成される面積が右半分に形成される面積よりも大きい素子用パターン２２２のことを意味する。例えば、上述した実施形態の電極用リード線９４となる素子用パターン３９４（図８参照）は、個別領域２１８のうち左半分にしか形成されず、左方向に面積が偏っている。

また、複数回のパターン形成処理のうちいずれのパターン形成処理においてダミーパターン２２４を形成するかは、パターン形成用ペーストの材料も考慮して定めてもよい。例えば、焼成時の収縮率の高いペーストを用いた素子用パターン２２２を形成するパターン形成処理において、優先的にダミーパターン２２４を形成するようにしてもよい。

上述した実施形態では、ダミーパターン２２４の形状は、１回のパターン形成処理でダミーパターン２２４と共に形成する素子用パターン２２２と同じ形状又は右半分の一部を省略した形状としたが、これに限られない。厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにすればよい。例えば、右半分の一部の省略を行わず、いずれのダミーパターン２２４も共に形成する素子用パターン２２２と同じ形状としてもよい。素子用パターン２２２の右半分を全て省略した形状のダミーパターン２２４を形成してもよい。また、素子用パターン２２２のうち少なくとも左半分については省略しない形状のダミーパターン２２４を形成してもよい。あるいは、ダミーパターン２２４の形状を素子用パターン２２２とは全く異なる形状としてもよい。また、１回のパターン形成処理でダミーパターン２２４と共に形成する素子用パターン２２２のうち、例えば前側半分を省略するなど、長手方向の一部を省略してもよい。ただし、素子用領域２１６の長手方向の両端から割合Ｎ（％）の部分を除いた領域を中央領域２１６ａとして、左右方向のうちダミーパターン２２４を形成する方向に中央領域２１６ａを延長した延長領域２１６ｂの少なくとも一部には、ダミーパターン２２４を形成することが好ましい。図１３は、中央領域２１６ａ及び延長領域２１６ｂの説明図である。なお、図１３では、グリーンシート２００の一部を拡大して示している。また、図１３では、ダミー用領域２２０のうち延長領域２１６ｂに含まれる領域にダミーパターン２２４を形成した様子を示している。ここで、上述した生密度の左右方向の偏りがセンサ素子１０１の長手方向（前後方向）の中央に近い部分で生じているほど、センサ素子１０１の焼成時の反り量Ｌは大きくなる傾向にある。そのため、グリーンシート２００の延長領域２１６ｂの少なくとも一部にダミーパターン２２４を形成すれば、同じ形状のダミーパターン２２４を延長領域２１６ｂ以外の領域に形成する場合と比べて、センサ素子１０１の反りを抑制する効果が高くなりやすい。なお、グリーンシート２０１〜２０６のうち少なくとも１枚について、延長領域２１６ｂの少なくとも一部にダミーパターン２２４が形成されていればよいが、そのようなグリーンシート２００の枚数は多いほど好ましい。グリーンシート２０１〜２０６のすべてについて、延長領域２１６ｂの少なくとも一部にダミーパターン２２４が形成されていることがより好ましい。また、１枚以上のグリーンシート２００において、図１３のダミーパターン２２４のように、延長領域２１６ｂの前端から後端までにわたってダミーパターン２２４が存在するようにしてもよい。こうすれば、センサ素子１０１の反りを抑制する効果がさらに高くなる。また、１枚以上のグリーンシート２００において、図１３のダミーパターン２２４のように延長領域２１６ｂ以外にはダミーパターン２２４が存在しないようにしてもよい。こうすれば、反りを抑制する効果を得つつダミーパターン用のペーストの使用量を抑制することができる。なお、割合Ｎは１２％〜２４％のいずれかの値としてもよい。例えば割合Ｎが１２％のときは、素子用領域２１６のうち長手方向の両端をそれぞれ１２％分除いた残り７６％分の領域が、中央領域となる。

上述した実施形態では、１回のパターン形成処理において素子用パターン２２２とダミーパターン２２４とを共に形成するものとしたが、これに限らず別々に形成してもよい。また、スクリーン印刷に限らず、他の方法で素子用パターン２２２やダミーパターン２２４を形成してもよい。

上述した実施形態では、グリーンシート２０１，２０２を先行積層するものとしたが、先行積層を行わなくてもよい。この場合、合計厚みＴＡ，ＴＢを求める際のｎは値５として、層間最大厚みＴＡ１〜ＴＡ５，ＴＢ１〜ＴＢ５を算出すればよい。

上述した実施形態では、ダミーパターン２２４は素子用領域２１６の右側のみに形成するものとしたが、素子用領域２１６の左側にもダミーパターン２２４を形成してもよい。この場合、素子用領域２１６の素子用パターン２２２と右側のダミーパターン２２４とで算出した厚み割合Ｒと、素子用領域２１６の素子用パターン２２２と左側のダミーパターン２２４とで算出した厚み割合Ｒと、を別々に算出して、いずれか一方が０％超過７５％未満であればよい。なお、いずれの厚み割合Ｒも０％超過７５％未満であることが好ましい。

上述した実施形態では、ダミー用領域２２０には、センサ素子１０１の内部空間に相当する空間を形成しないものとしたが、空間を形成してもよい。ただし、この場合、ステップＳ３０でグリーンシート２０１〜２０６を重ね合わせたときにダミー用領域２２０の空間に面するようなダミーパターン２２４は、加圧時の支柱の役割を果たさないため、形成する必要はない。

上述した実施形態では、合計厚みＴＢは、ダミー用領域２２０に形成された全てのダミーパターン２２４に基づいて算出されるものとしたが、これに限られない。例えば、ダミー用領域２２０のうち左右方向で素子用領域２１６に近い側の半分の領域（上述した実施形態であれば左半分である領域２２０ｂ)に含まれるダミーパターン２２４のみに基づいて、合計厚みＴＢを算出してもよい。

上述した実施形態において、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満であれば焼成によるセンサ素子の反りをより抑制することができるが、合計厚みＴＡと合計厚みＴＢとの間で対応する最大厚みの内訳についても、素子用パターン２２２の最大厚みに対するダミーパターン２２０の最大厚みの割合が所定の範囲内にあることがより好ましい。具体的には、（下面最大厚みＴＢｄ／下面最大厚みＴＡｄ）×１００（％）が、０％以上１２０％以下であることが好ましく、１００％以下であることがより好ましい。同様に、（層間最大厚みＴＢｘ／層間最大厚みＴＡｘ）×１００（％）や（上面最大厚みＴＢｕ／上面最大厚みＴＡう）×１００（％）についても、０％以上１２０％以下であることが好ましく、１００％以下であることがより好ましい。

以下には、センサ素子１０１を具体的に作製した例を実験例として説明する。なお、実験例３〜６，１０〜１３が本発明の実施例に相当し、実験例１，２，７〜９，１４が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

［実験例１］
実験例１として、上述した実施形態のセンサ素子１０１の製造方法に従って、センサ素子１０１を複数作成した。なお、図１２に示したように１枚のグリーンシート２００について４４個分のセンサ素子１０１に対応する素子用パターン２２２を形成するようにした。１個のセンサ素子１０１の形状は、長手方向が８３．７ｍｍ、上下方向が１．８ｍｍ、左右方向が５．２７ｍｍとした。素子用領域２１６，５１６における素子用パターン２２２の合計厚みＴＡはいずれも３１８μｍであった。ダミーパターン２２４は、全てのパターン形成処理において素子用パターン２２２と同じ形状として形成した。そのため、ダミー用領域２２０，５２０におけるダミーパターン２２４の合計厚みＴＢはいずれも３１８μｍであった。すなわち、実験例１では、素子用領域２１６，５１６のいずれについても厚み割合Ｒは１００％とした。

［実験例２〜７］
実験例２〜７では、パターン形成処理のうち１回以上についてダミーパターン２２４の形成を省略するようにして合計厚みＴＢを変化させた点以外は、実験例１と同様の製造方法でセンサ素子１０１を複数作成した。なお、実験例２〜７のいずれについても、素子用領域２１６と素子用領域５１６とで、ダミーパターン２２４の形成の仕方に区別は付けなかった。実験例２では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが２６８μｍ（厚み割合Ｒ＝８４．３％）となるようにした。実験例３では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが２２８μｍ（厚み割合Ｒ＝７１．７％）となるようにした。実験例４では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが１５６μｍ（厚み割合Ｒ＝４９．１％）となるようにした。実験例５では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが１０７μｍ（厚み割合Ｒ＝３３．６％）となるようにした。実験例６では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが４６μｍ（厚み割合Ｒ＝１４．５％）となるようにした。実験例７では、ダミー用領域２２０、５２０のいずれも合計厚みＴＢが０μｍ（厚み割合Ｒ＝０％）となるようにした。すなわち、実験例７では、ダミーパターン２２４を全く形成しなかった。

［センサ素子の形状不良率の評価］
実験例１〜７のそれぞれについて、製造した複数のセンサ素子１０１の反り量Ｌ（図１１参照）を測定した。具体的には、レーザー変位計（形状測定機）を用いて、図１１の基準面９９からセンサ素子１０１までの距離を３２５点計測し、そのうちの最大値を反り量Ｌとした。そして、センサ素子１０１の形状不良率（＝反り量Ｌが不良なセンサ素子の数/作製したセンサ素子の数）×１００（％）を算出した。その結果、実験例１は、１ロット（＝約４０００個）のセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１１％であった。実験例２は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１０％であった。実験例３は、４０５ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１１％であった。実験例４は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．２５％であった。実験例５は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．３５％であった。実験例６は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．５０％であった。実験例７は、３６９ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．７９％であった。

図１４は、実験例１〜７における厚み割合Ｒと形状不良率との関係を示すグラフである。図１５は、実験例３，７について、１ロット毎の形状不良率をプロットしたグラフである。図１４から、厚み割合Ｒが大きいほど、形状不良率が小さくなり、センサ素子１０１の反りが抑制される傾向にあることがわかる。また、実験例１〜３の形状不良率は同程度であり、合計厚みＴＢが２００μｍ（厚み割合Ｒが約６３％）以上であれば、反り抑制の効果に差はないと考えられる。そのため、例えば厚み割合Ｒを６３％以上７５％未満とすれば、不要なダミーパターンの形成を抑制しつつセンサ素子１０１の反りを抑制する効果が十分得られる。

また、図１５に示すように、ダミーパターン２２４を全く形成しない実験例７では形状不良率の最大値が３．６０％であったのに対し、実験例３では形状不良率の最大値が１．０２％であり、約１／３になっていた。

［実験例８］
実験例８では、ダミーパターン２２４として、全てのパターン形成処理において左右方向外側（素子用パターン２２２から遠い側）の半分を全て省略したパターンを形成した点以外は、実験例１と同様の製造方法でセンサ素子１０１を複数作成した。すなわち、ダミー用領域２２０には素子用パターン２２２のうち図１２の右側半分を全て省略し左側半分のみのパターンを形成した。同様に、ダミー用領域５２０には素子用パターン２２２のうち図１２の左側半分を全て省略し右側半分のみのパターンを形成した。ダミー用領域２２０，５２０におけるダミーパターン２２４の合計厚みＴＢはいずれも３１８μｍであった。すなわち、実験例１では、素子用領域２１６，５１６のいずれについても厚み割合Ｒは１００％とした。

［実験例９〜１４］
パターン形成処理のうち１回以上についてダミーパターン２２４の形成を省略するようにして合計厚みＴＢを変化させた点以外は、実験例８と同様の製造方法でセンサ素子１０１を複数作成した。すなわち、ダミーパターン２２４として、実験例８と同様に左右方向外側（素子用パターン２２２から遠い側）の半分を全て省略したパターンとしつつ、左右方向内側（素子用パターン２２２に近い側）の半分のパターンについて一部の形成を省略するようにして合計厚みＴＢを変化させた。なお、実験例９〜１４のいずれについても、素子用領域２１６と素子用領域５１６とで、ダミーパターン２２４の形成の仕方に区別は付けなかった。実験例９では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが２７２μｍ（厚み割合Ｒ＝８５．５％）となるようにした。実験例１０では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが２２７μｍ（厚み割合Ｒ＝７１．５％）となるようにした。実験例１１では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが１５６μｍ（厚み割合Ｒ＝４９％）となるようにした。実験例１２では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが１１１μｍ（厚み割合Ｒ＝３５％）となるようにした。実験例１３では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが４８μｍ（厚み割合Ｒ＝１５％）となるようにした。実験例１４では、ダミー用領域２２０，５２０のいずれも合計厚みＴＢが０μｍ（厚み割合Ｒ＝０％）となるようにした。すなわち、実験例１４では、実験例７と同様に、ダミーパターン２２４を全く形成しなかった。

［センサ素子の形状不良率の評価］
実験例１〜７と同様に、実験例８〜１４のそれぞれについて、製造した複数のセンサ素子１０１の反り量Ｌを測定した。その結果、実験例８は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１４％であった。実験例９は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１３％であった。実験例１０は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．１３％であった。実験例１１は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．３０％であった。実験例１２は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．４０％であった。実験例１３は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．５３％であった。実験例１４は、１ロットのセンサ素子１０１を製造したところ、形状不良率が０．８１％であった。

図１４には、実験例８〜１４における厚み割合Ｒと形状不良率との関係も示した。図１４に示すように、実験例８〜１４についても、厚み割合Ｒが大きいほど形状不良率が小さくなる傾向にあることが確認できた。また、厚み割合Ｒの値が近い実験例同士の比較（例えば実験例３と実験例１０との比較，実験例４と実験例１１との比較など）から、ダミーパターン２２４を左右方向外側の半分を全て省略したパターンとした場合でも、省略しない場合と同程度の効果が得られることが確認できた。

１第１基板層、２第２基板層、３第３基板層、４第１固体電解質層、５スペーサ層、６第２固体電解質層、７ａ〜７ｅ接着層、１０ガス導入口、１１第１拡散律速部、１２緩衝空間、１３第２拡散律速部、２０第１内部空所、２１主ポンプセル、２２内側ポンプ電極、２２ａ天井電極部、２２ｂ底部電極部、２３外側ポンプ電極、２４保護層、２５可変電源、３０第３拡散律速部、４０第２内部空所、４１測定用ポンプセル、４２基準電極、４３基準ガス導入空間、４４測定電極、４５第４拡散律速部、４６可変電源、４８大気導入層、５０補助ポンプセル、５１補助ポンプ電極、５１ａ天井電極部、５１ｂ底部電極部、５２可変電源、７０ヒーター部、７１ヒーターコネクタ電極、７２ヒーター、７３スルーホール、７４ヒーター絶縁層、７５圧力放散孔、７６，７６ａ〜７６ｃヒーター用リード線、８０主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８１補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８２測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８３センサセル、９１〜９５電極用リード線、９９直線、１００ガスセンサ、１０１センサ素子、１０２中心線、２００，２０１〜２０６グリーンシート、２０７ａ〜２０７ｅ接着層、２１１〜２１３シート孔、２１４接着剤塗布領域、２１６，５１６素子用領域、２１６ａ中央領域、２１６ｂ延長領域、２１８，５１８個別領域、２１８ａ〜２１８ｄ領域、２１９ａ，２１９ｂ中心線、２２０，５２０ダミー用領域、２２０ａ，２２０ｂ領域、２２１ａ中心線、２２２素子用パターン、２２４ダミーパターン、２３０積層用治具、２３１基台、２３２下型、２３３上型、２３４コーナーピン、２３５サイドピン、２３６，２３７基準ピン、２３８保護部材、３２２，３２２ａ，３２２ｂ，３２３，３２４，３４２，３４４，３４５，３４８，３５１，３５１ａ，３５１ｂ，３７２，３７４，３７６，３７６ａ〜３７６ｃ，３９１〜３９５素子用パターン、３１０，３１２，３２０，３４０，３４３，３７３，３７５空間、４２２，４２２ａ，４２２ｂ，４２３，４４２，４４４，４４８，４５１，４５１ａ，４５１ｂ，４７１，４７２，４７６，４７６ａ，４７６ｂ，４９１〜４９５ダミーパターン。

Claims

センサ素子の製造方法であって、
（ａ）複数のグリーンシートを用意する工程と、
（ｂ）前記センサ素子１個に対応する素子用パターンが該センサ素子の長手方向と直交する左右方向に並ぶように該素子用パターンをペーストを用いて複数形成するパターン形成処理を複数回行って、前記複数のグリーンシートに複数の素子用パターンを形成する工程と、
（ｃ）前記複数のグリーンシートを前記長手方向及び前記左右方向と直交する上下方向に重ね合わせて加圧し積層体とする工程と、
（ｄ）前記積層体から複数の素子体を切り出す工程と、
（ｅ）前記複数の素子体を焼成して複数の前記センサ素子を得る工程と、
を含み、
前記工程（ｂ）では、前記複数回のパターン形成処理のうち１回以上において、前記グリーンシートのうち前記素子用パターンが前記左右方向に並んで形成される素子用領域の左右方向の少なくとも一方の端部の左右方向外側にダミーパターンを形成して、厚み割合Ｒが０％超過７５％未満となるようにする
（ただし、厚み割合Ｒ＝（前記ダミーパターンの合計厚みＴＢ／前記素子用領域内の素子用パターンの合計厚みＴＡ）×１００（％）、
合計厚み＝下面最大厚みＴｄ＋（層間最大厚みＴ１＋・・・＋層間最大厚みＴｎ）＋上面最大厚みＴｕ、
下面最大厚みＴｄ：前記工程（ｃ）において最下層のグリーンシートの下面に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
上面最大厚みＴｕ：前記工程（ｃ）において最上層のグリーンシートの上面に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み、
層間最大厚みＴｘ：前記工程（ｃ）において下からｘ番目のグリーンシートと下からｘ＋１番目のグリーンシートとの間に位置するパターンのうち前記工程（ｃ）の加圧に抵抗可能な部分の中で最も厚い部分の厚み（ただし、変数ｘは値１から値ｎまでの自然数、ｎ＝（前記工程（ｃ）で重ね合わせるグリーンシートの枚数）−１））、
センサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンを形成する前記パターン形成処理において、前記左右方向に並んだ複数の素子用パターンと、前記ダミーパターンと、を１回のスクリーン印刷で形成する、
請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）で形成される前記ダミーパターンのうち１以上は、前記パターン形成処理において該ダミーパターンと共に形成される前記素子用パターンの形状と同じ形状をしている、
請求項１又は２に記載のセンサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）で形成される前記ダミーパターンのうち１以上は、前記パターン形成処理において該ダミーパターンと共に形成される前記素子用パターンの形状のうち前記左右方向外側半分の少なくとも一部を省略した形状をしている、
請求項１又は２に記載のセンサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンは前記素子用領域の左右方向の一方の端部の左右方向外側に形成され、前記複数回のパターン形成処理のうち前記左右方向で前記ダミーパターンを形成する方向とは反対側に面積の偏った形状の素子用パターンを形成するパターン形成処理において優先的に前記ダミーパターンを形成する、
請求項３又は４に記載のセンサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）では、前記ダミーパターンを全く形成せずに前記工程（ｂ）を行ったときに前記工程（ｄ）で切り出される前記左右方向の両端に位置する素子体のうち前記工程（ｅ）で焼成したときの反り量が大きい傾向にある素子体となる領域の前記左右方向外側に、前記ダミーパターンを形成する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ素子の製造方法。
前記工程（ｂ）では、少なくとも１枚の前記グリーンシートについて、前記素子用領域の長手方向の両端から割合Ｎ（％）（なお、該素子用領域の長手方向の全長を１００％とする）の部分を除いた領域を中央領域として前記左右方向のうち前記ダミーパターンを形成する方向に前記中央領域を延長した延長領域の少なくとも一部には、前記ダミーパターンを形成し、
前記割合Ｎは１２〜２４％である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ素子の製造方法。