JPH0367160A - Manufacture of oxygen sensor - Google Patents

Manufacture of oxygen sensor

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Publication number
JPH0367160A
JPH0367160A JP20252489A JP20252489A JPH0367160A JP H0367160 A JPH0367160 A JP H0367160A JP 20252489 A JP20252489 A JP 20252489A JP 20252489 A JP20252489 A JP 20252489A JP H0367160 A JPH0367160 A JP H0367160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titania
insulating substrate
base plate
insulated base
platelike
Prior art date
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Pending
Application number
JP20252489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyako Fukaya
深谷 津也子
Takashi Kamo
加茂 尚
Kazuaki Takada
和明 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP20252489A priority Critical patent/JPH0367160A/en
Publication of JPH0367160A publication Critical patent/JPH0367160A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent generation of strain and generation of a crack based thereon by providing a first titania on a first platelike insulated base plate and also forming a recessing part for housing on a second platelike insulated base plate, providing and housing a second titania therein and thereafter laminating a third platelike insulated base plate on the second platelike insulated base plate. CONSTITUTION:A first titania 15 becoming an oxygen detecting element is provided on a first platelike insulated base plate 12 and also a second titania 8 becoming a thermistor element for compensating tem. is provided on a second platelike insulated base plate 9. While laminating a third platelike insulated base plate 11 on the insulated base plate 9 so as to cover this titania 8, a plural ity of platelike insulated base plates incorporating at least the first or third platelike insulated base plate are laminated. An oxygen sensor is formed by calcining them. A recessed part 10 for housing titania 8 is formed on the insulat ed base plate 9. After titania 8 is provided and housed in the recessed part 9, the insulated base plate 11 is laminated on the insulated base plate 9. Thereby generation of strain in titania 8 and the insulated base plates 9, 11 can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸素センサのyil造方法に係り、特に温度補
償用サーミスタ素子を有する酸化物半導体タイプの酸素
センサの製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing an oxygen sensor, and more particularly to a method for manufacturing an oxide semiconductor type oxygen sensor having a thermistor element for temperature compensation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にガス浄化装置として三元触媒を用いた車輌では、
三元触媒が有効に機能するよう空燃比を理論空燃比付近
の一定範囲内にflIJ卯する必要がある。このため排
気管中に酸素センサ(以下、02センサという)を設け
、02センサからの検出信号に基づき空燃比を制御する
ことが行なわれている。
Generally, in vehicles that use a three-way catalyst as a gas purification device,
In order for the three-way catalyst to function effectively, it is necessary to keep the air-fuel ratio within a certain range around the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, an oxygen sensor (hereinafter referred to as 02 sensor) is provided in the exhaust pipe, and the air-fuel ratio is controlled based on a detection signal from the 02 sensor.

この排出ガスセンサとして用いられる02センリ゛には
種々の構造のものが提供されているが、その一種として
チタニア(T!Oz)センサが知られている。チタニア
を用いた02センサは、チタニアが周囲の酸素分圧に対
応して酸化或は還元され、これにより電気抵抗が変化す
る性質を利用して酸素濃度を検出するものである。また
、チタニアは温度変化によってもその抵抗値を大きく変
化させることが知られており、このため例えば実間@ 
62−114355号公報に示されるように、温度補償
用サーミスタ素子としてのチタニアを酸素検出用のチタ
ニアと直列に配設することにより、温度の影響を受ける
ことなく正確に酸素濃度を検出することができるよう構
成した02センサーも提供されている。
There are various types of 02 sensors used as exhaust gas sensors, and one type of sensor is known as a titania (T!Oz) sensor. The 02 sensor using titania detects oxygen concentration by utilizing the property that titania is oxidized or reduced in response to the surrounding oxygen partial pressure, and its electrical resistance changes accordingly. It is also known that titania's resistance value changes greatly depending on temperature changes, and for this reason, for example,
As shown in Publication No. 62-114355, by arranging titania as a temperature compensation thermistor element in series with titania for oxygen detection, it is possible to accurately detect oxygen concentration without being affected by temperature. 02 sensors configured to allow this are also available.

また、温度補償用サーミスタ素子を有する02センサー
の製造方法としては、特開昭58−92946号公報、
特R昭58−195146号公報、実開昭62−114
355号公報に示されるように、複数のセラミックグリ
ーンシート上に酸素検出用の第1のチタニアペースト、
温度補償用の第2のチタニアペースト、pt電極ペース
ト等をスクリーン印刷し、このチタニアペースト等が印
刷されたセラミックグリーンシートを積層した上で圧着
し、続いてこれを焼成することにより製造していた。
Furthermore, as a manufacturing method of the 02 sensor having a temperature compensation thermistor element, Japanese Patent Laid-Open No. 58-92946,
Special Publication No. Sho 58-195146, Utility Model Publication No. Sho 62-114
As shown in Publication No. 355, a first titania paste for oxygen detection is placed on a plurality of ceramic green sheets,
It was manufactured by screen printing a second titania paste for temperature compensation, PT electrode paste, etc., laminating and pressing ceramic green sheets printed with this titania paste, etc., and then firing this. .

特に温度補償用サーミスタ素子となるチタニアに注目す
ると、温度補償用サーミスタ素子は基準抵抗として機能
するものであるため、排気ガスにより抵抗値が変化しな
いよう構成Δ−る必要がある。
Particularly, paying attention to titania, which serves as a temperature compensation thermistor element, the temperature compensation thermistor element functions as a reference resistance, so it is necessary to configure it so that the resistance value does not change due to exhaust gas.

このため、温度補償用サーミスタ素子t、tセラミック
基材内に埋設され外界と隔離されるよう構成されている
For this reason, the temperature compensating thermistor elements t, t are constructed to be embedded within the ceramic base material and isolated from the outside world.

従来行なわれていたサーミスタ素子をセラミック基材内
に埋設する方法としては、例えば第10図に示すように
、平板状のセラミックグリーンシート1上にサーミスタ
素子となるチタニア2を印刷すると共に、チタニア2を
覆うセラミックグリーンシート5に凹部6を形成してお
き、各セラミックグリーンシート1.5を積層した際、
チタニア2が凹部6内に位置するように構成し、これを
焼成することによりセラミック基材内にチタニア2を埋
設する方法が行なわれていた。
As a conventional method of embedding a thermistor element in a ceramic base material, for example, as shown in FIG. A recess 6 is formed in the ceramic green sheet 5 covering the ceramic green sheet 5, and when each ceramic green sheet 1.5 is laminated,
A method has been used in which the titania 2 is configured to be located in the recess 6 and is fired, thereby embedding the titania 2 in the ceramic base material.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかるに、上記した製造方法では、セラミックグリーン
シート5に形成された凹部6の配設位置に対応するよう
チタニア2を精度良クイ立置決めしてセラミックグリー
ンシート1上に配設する必要があり、仮に第11図に示
すように位置ずれが生じた場合には、チタニア2は凹部
6よりはみ出し、各シート1,5の平面部分間に介在す
ることになる。よって、これを加「焼結した場合には歪
が発生しセンサー素子及びセラミック基材に割れが生ず
る虞れがあり、またセラミック基材に間隙が発生し正確
な酸素濃度検出が行なえなくなる虞れがある。
However, in the above-described manufacturing method, it is necessary to precisely position titania 2 vertically and arrange it on ceramic green sheet 1 so as to correspond to the arrangement position of recess 6 formed in ceramic green sheet 5. If a positional shift occurs as shown in FIG. 11, the titania 2 will protrude from the recess 6 and will be interposed between the planar portions of the sheets 1 and 5. Therefore, if this is heated and sintered, there is a risk that distortion will occur and cracks will occur in the sensor element and the ceramic base material, and there is also a risk that gaps will be created in the ceramic base material, making it impossible to accurately detect oxygen concentration. There is.

更にチタニア2の配設鈷に対し凹部6のB積が大きい場
合には、第12図に示すようにチタニア2と凹i!fl
s6との間に隙間が生じてしまいよってチタニア2は凹
部6の内壁には保持されず、単にセラミックグリーンシ
ート1とチタニア2の接触部分(図中矢印しで示す部分
)における結合力によってのみ保持されることとなる。
Furthermore, if the B product of the recess 6 is large with respect to the length of the titania 2, as shown in FIG. 12, the titania 2 and the recess i! fl
Since a gap is created between the ceramic green sheet 1 and the titania 2, the titania 2 is not held on the inner wall of the recess 6, but is held only by the bonding force at the contact area between the ceramic green sheet 1 and the titania 2 (the area indicated by the arrow in the figure). It will be done.

よってセラミック基材によるサーミスタ素子の保持力は
小さく、サーミスタ素子が弱れやすいという課題があっ
た。
Therefore, the holding force of the thermistor element by the ceramic base material is small, and there has been a problem that the thermistor element is easily weakened.

本発明は上記の点に鑑みて創作されたものであり、歪の
発生及びこれに起因する別れの発生を防止することによ
り信頼性の高い酸素センサを製造し得る酸素センサの製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention was created in view of the above points, and provides a method for manufacturing an oxygen sensor that can manufacture a highly reliable oxygen sensor by preventing the occurrence of distortion and the occurrence of separation due to this. The purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、本発明では、第1の平板状
絶縁基板に酸素検出素子となる第1のチタニアを配設す
ると共に、第2の平板状絶縁基板上に温度補償用サーミ
スタ素子となる第2のチタニアを配設し、 この第2のチタニアを覆うよう上記第2の平板状絶縁基
板上に第3の平板状絶縁基板を積層しつつ、少なくとも
該第1乃至第3の平板状絶縁基板を含む複数の平板状絶
縁基板を積層し、これを焼成して酸素センサーを形成す
る酸素センサーの製造方法において、 上記第2の平板状絶縁基板に第2のチタニアを収納する
収納凹部を形成し、この収納凹部に第2のチタニアを配
設収納した後、上記第3の平板状絶縁基板を第2の平板
状絶縁基板に積層するようにしたことを特徴とするもの
である。
In order to solve the above problems, in the present invention, a first titania serving as an oxygen detection element is disposed on a first flat insulating substrate, and a temperature compensating thermistor element is disposed on a second flat insulating substrate. a third flat insulating substrate is stacked on the second flat insulating substrate so as to cover the second titania, and at least the first to third flat insulating substrates are laminated on the second flat insulating substrate so as to cover the second titania. A method for manufacturing an oxygen sensor in which a plurality of flat insulating substrates including insulating substrates are laminated and fired to form an oxygen sensor, the second flat insulating substrate having a storage recess for storing a second titania. After forming the second titania and arranging and storing the second titania in the storage recess, the third flat insulating substrate is laminated on the second flat insulating substrate.

〔作用〕[Effect]

上記製造方法によれば、第1図及び第2図に示すように
、第2のチタニア8は第2の平板状絶縁基板9に形成さ
れた収納凹部10内に配設収納されるため、第2の平板
状絶縁基板9の上面9a上に第2のチタニア8が突出す
ることはない。これにより、第2のチタニア8.第2及
び第3の平板状18縁基板9,11における歪の発生を
防止することができ、かつ、積層時に第2の平板状絶縁
基板9と第3の平板状絶縁基板11との固に間隙が生f
ることもない。史に第2のチタニア8は収納凹FAIO
の内壁面と広く接している。このように接触面積が広く
なることにより焼成後筒2のチタニア8は収納凹部10
に強く保持されるため、第2のチタニア8の剥れを防止
することができる。
According to the above manufacturing method, as shown in FIGS. 1 and 2, the second titania 8 is disposed and stored in the storage recess 10 formed in the second flat insulating substrate 9. The second titania 8 does not protrude above the upper surface 9a of the second flat insulating substrate 9. As a result, the second titania 8. It is possible to prevent the occurrence of distortion in the second and third flat 18-edge substrates 9 and 11, and to ensure that the second flat insulating substrate 9 and the third flat insulating substrate 11 are firmly bonded during lamination. There is a gap f
There's nothing wrong with that. The second Titania 8 in history has a storage concave FAIO
It is in wide contact with the inner wall surface of the By increasing the contact area in this way, the titania 8 of the cylinder 2 after firing is placed in the storage recess 10.
Since the second titania 8 is strongly held, peeling of the second titania 8 can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第3
図は本発明の一実施例である製造方法により製造される
酸素センサ(02センサ)70分解!l視図である。同
図に示される02センサ7は、大略するt4枚のセラミ
ックグリーンシートよりなる平板状絶縁基板9.11.
12.13 (以下、単に絶縁基板という)により構成
されている。以下、各基板の構成及びその製造方法につ
いて述べる。尚、同図に示す状態は、まだ焼成工程を経
ていない状態である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Third
The figure shows 70 disassembly of an oxygen sensor (02 sensor) manufactured by the manufacturing method that is an embodiment of the present invention! This is a perspective view. The 02 sensor 7 shown in the figure has flat insulating substrates 9, 11, and 11 made of approximately t4 ceramic green sheets.
12.13 (hereinafter simply referred to as an insulating substrate). The structure of each substrate and its manufacturing method will be described below. Note that the state shown in the figure is a state in which the firing process has not yet been performed.

第1の絶縁基板12・はその上面に電極14a。The first insulating substrate 12 has an electrode 14a on its upper surface.

14bと第1のチタニア15が設けられている。14b and a first titania 15 are provided.

IJil 4a 、14bは白金(Pt)を極であり、
夫々第1のチタニア15と電気的に接続されるものであ
り、また第1のチタニア15はm県検出素子となるもの
である。電極14a、14b及び第1のチタニア15を
第1の絶縁基板12上に形成するには、先ず電極14a
、14bをスクリーン印刷等を用いて印刷形成し、続い
て同じくスクリーン印晒等を用い゛(第1のチタニア1
5を印刷形成する。この時、第1のチタニア15は既に
配設されている@極14a、14bの上部に一部重畳す
るように配設される。よって後述する焼成後、各電極1
4a、14bと第1のチタニア15は電気的に接続され
、電極14a、14bから酸素検出信号が取り出される
IJil 4a, 14b has platinum (Pt) as the pole,
Each of them is electrically connected to the first titania 15, and the first titania 15 serves as an m-prefecture detection element. To form the electrodes 14a, 14b and the first titania 15 on the first insulating substrate 12, first the electrodes 14a, 14b and the first titania 15 are formed on the first insulating substrate 12.
, 14b using screen printing or the like, and then using screen printing or the like (the first titania 1
5 is printed and formed. At this time, the first titania 15 is placed so as to partially overlap the tops of the @poles 14a and 14b that have already been placed. Therefore, after firing, which will be described later, each electrode 1
4a, 14b and the first titania 15 are electrically connected, and an oxygen detection signal is taken out from the electrodes 14a, 14b.

第2の絶縁基板9は本発明の特徴となる基板である。こ
の第2の絶縁基板9には収納l!1部10が形成されて
おり、この収納凹部1oには温度補償用サーミスタ素子
となる第2のチタニア8が収納されている。
The second insulating substrate 9 is a substrate that is a feature of the present invention. This second insulating substrate 9 stores l! A second titania 8 serving as a temperature compensating thermistor element is housed in this housing recess 1o.

まず、収納四部10の形成方法について述べる。First, a method of forming the four storage parts 10 will be described.

第2の絶縁基板9は第4図に示すように2枚の基板半体
16a、16bを積層し、仮焼成したものである。基板
半体16aには矩形の貫通孔17が形成されており、ま
た他方の基板半休16bは平板形状εされている。よっ
て両基板半体16a。
The second insulating substrate 9 is obtained by laminating two substrate halves 16a and 16b and pre-sintering them, as shown in FIG. A rectangular through hole 17 is formed in the substrate half 16a, and the other substrate half 16b has a flat plate shape ε. Therefore, both board halves 16a.

16bを積層し仮焼成して接合し第2の絶R基板9を形
成することにより、収納凹部10が形成される。この収
納凹部10の形成位置は、前記した第1の絶縁基板12
に配設される第1のチタニア15の配設位置と対向する
位置に選定されている。
The storage recess 10 is formed by stacking the substrates 16b, pre-firing and bonding them to form the second rounded substrate 9. The formation position of this storage recess 10 is based on the first insulating substrate 12 described above.
The first titania 15 is located at a position opposite to the position where the first titania 15 is disposed.

第2のチタニア8は、この基板上面9aより凹んだ収納
凹部10内に塗布される。この第2のチタニア8の塗布
作業は、予め形成されている収納凹部10内にチタニア
8を塗布するだけの作業であり、従来のように平板状の
基板上に配設するのと異なりチタニアの配設位置に注意
を払う必要がなくなるため作業が容易となり、かつ配設
位置に位置ずれが生ずることもなくなる。
The second titania 8 is applied within the storage recess 10 recessed from the upper surface 9a of the substrate. This second application of titania 8 is a work of simply applying titania 8 into the pre-formed storage recess 10, and unlike the conventional method where titania is disposed on a flat substrate, titania is Since there is no need to pay attention to the arrangement position, the work becomes easier and there is no possibility of misalignment of the arrangement position.

また、第2のチタニア8は基板上面9aより凹んだ収納
凹部10内に配設されるため、配設後筒2のチタニア8
が基板上面9aより突出するようなことG、tなく、ま
た収納凹部10より第2のチタニア8がはみ出すことも
ない。
Further, since the second titania 8 is disposed in the storage recess 10 recessed from the upper surface 9a of the substrate, the titania 8 of the cylinder 2 after the arrangement is
G, t does not protrude from the upper surface 9a of the substrate, and the second titania 8 does not protrude from the storage recess 10.

更に第2のチタニア8と収納凹部10との接触面積に注
目すると、配設状態において第2のチタニア8は、収納
凹部10の上部開口を除く内壁5面の全てと接触してい
る。従って焼成後、第2のチタニア8は接触する収納口
tS10の内壁5面金てと結合するため、第2のチタニ
ア8は収納凹部10に強固に保持される。これにより焼
成後チタニア8が収納凹部10からiuaすることはな
くなり、02センサ7としての信頼性を向上させること
ができる。
Further, paying attention to the contact area between the second titania 8 and the storage recess 10, in the disposed state, the second titania 8 is in contact with all of the inner wall 5 of the storage recess 10 except for the upper opening. Therefore, after firing, the second titania 8 is bonded to the five inner walls of the storage opening tS10 with which it comes in contact, so that the second titania 8 is firmly held in the storage recess 10. This prevents the titania 8 from moving out of the storage recess 10 after firing, and the reliability of the 02 sensor 7 can be improved.

第3の絶縁基板11は、第1のI8縁M板12と第2の
絶縁基板9の間に配設される基板である。
The third insulating substrate 11 is a substrate disposed between the first I8 edge M plate 12 and the second insulating substrate 9.

M3の絶縁基板11の第1の絶縁基板12と対向する面
には白金等で構成されたヒータ18が設けられており、
また第2の絶縁基板9と対向する面には電極19a、1
9bが設けられている。このヒータ18及び電極19a
、19bは共にスクリーン印朝等により印刷形成される
。またヒータ18は第1のチタニア15及び第2のチタ
ニア8と対向する部分においては対向面積が広くなるよ
うパターン形状が選定されている。更に電極19a。
A heater 18 made of platinum or the like is provided on the surface of the M3 insulating substrate 11 facing the first insulating substrate 12.
Further, on the surface facing the second insulating substrate 9, electrodes 19a, 1
9b is provided. This heater 18 and electrode 19a
, 19b are both printed by a screen printer or the like. Further, the pattern shape of the heater 18 is selected so that the facing area is wide in the portion facing the first titania 15 and the second titania 8. Furthermore, an electrode 19a.

19b&i第2のチタニア8と対向する位置まで延出す
るよう形成されており、従って第2のMAR基板9上に
第3の絶縁基板11を積層した状態で、電極19a、1
9bLt第2のチタニア8と接触し電気的に接続される
よう構成されている。また、第3の絶縁基板11の厚さ
寸法H+は、第1の絶縁基板11の厚さ寸法H2と略等
しくなるよう構成されている(H+ =Hz )。
19b&i are formed so as to extend to a position facing the second titania 8. Therefore, when the third insulating substrate 11 is laminated on the second MAR substrate 9, the electrodes 19a, 1
9bLt is configured to contact and be electrically connected to the second titania 8. Further, the thickness H+ of the third insulating substrate 11 is configured to be approximately equal to the thickness H2 of the first insulating substrate 11 (H+ = Hz).

第4の絶縁基板13には特に構造物は配設されていない
が、その長手方向の長さが他の絶縁基板9.11.12
に比べて短くなっている。これにより、第1の絶縁基板
12上に第4の絶縁基板12を積層した時、第1のチタ
ニア15は外部に対し露出するよう構成されている。
Although no structure is particularly provided on the fourth insulating substrate 13, its length in the longitudinal direction is equal to that of the other insulating substrates 9.11.12.
It is shorter than . Thereby, when the fourth insulating substrate 12 is laminated on the first insulating substrate 12, the first titania 15 is exposed to the outside.

尚、上記してきた各絶縁基板9.11.12゜13の製
遁順序は、どれを最初に製造しなければならないという
ものではなく、どの絶縁基板から製造し始めても良く、
更には各絶縁基板9.11゜12.13を平行処理によ
り同時に製造しても良い。また各絶縁基板9.11,1
2.13は平板状であるためその製造は容易である。
Note that the manufacturing order of the insulating substrates 9, 11, 12, and 13 described above does not mean that one must be manufactured first, but any insulating substrate may be manufactured starting from any one.
Furthermore, each of the insulating substrates 9.11.degree. 12.13 may be manufactured simultaneously by parallel processing. In addition, each insulating substrate 9.11,1
Since 2.13 has a flat plate shape, its manufacture is easy.

各絶縁基板9.11.12.13が製造されると、続い
て各絶縁基板9,11.12.13を第3図に示す順に
重ね合わせて積怨する。各絶縁基板9.11.12.1
3を@居した際、特に第2及び第3の絶縁基板9,11
に着目すると、第2のチタニア8Lt前記のように第2
の絶縁基板9に形成された収納(!1部10内に配設さ
れているため基板上面9a上に突出していない。このた
め第3の絶縁基板11を第2の絶縁基板9上に積怨して
も第2のチタニア8及び各絶縁基板9,11に歪が発生
することはない。従って焼成時、また焼成後に何らかの
衝撃が印加されたような場合においても第2のチタニア
8及び各絶縁基板9.11に割れが発生ずることはなく
、02センサ7としての信頼性を向上させることができ
る。
After each insulating substrate 9, 11, 12, 13 is manufactured, the insulating substrates 9, 11, 12, 13 are then stacked on top of each other in the order shown in FIG. Each insulation board 9.11.12.1
3, especially the second and third insulating substrates 9 and 11.
Focusing on the second titania 8Lt as mentioned above, the second titania 8Lt
The housing (!1) formed on the insulating substrate 9 does not protrude above the top surface 9a of the substrate because it is disposed within the part 10. Therefore, the third insulating substrate 11 is stacked on the second insulating substrate 9. Even when the second titania 8 and the insulating substrates 9 and 11 are subjected to some kind of shock during firing or after firing, the second titania 8 and the insulating substrates 9 and 11 will not be strained. No cracks occur in the 02 sensor 7, and the reliability of the 02 sensor 7 can be improved.

また同l!な理由により、積層した際、各絶縁基板9,
11は密着して積層され両基板9,10情に1!!隙は
生じない。よって焼成後にサーミスタ素子(焼成された
第2のチタニア8を以下こう呼ぶ)と外部とを連通する
n!aが形成されることはなく、サーミスタ素Fは外部
と確実に隔離される。これによりサーミスタ素子が排気
ガスにより影響を受けることはなくなり、正確な酸素濃
度の検出を行なうこtができる。
Same again! For this reason, when stacking, each insulating substrate 9,
11 is laminated in close contact with both substrates 9 and 10, and 1! ! There will be no gaps. Therefore, after firing, the thermistor element (the fired second titania 8 is hereinafter referred to as such) is connected to the outside. a is not formed, and the thermistor element F is reliably isolated from the outside. This prevents the thermistor element from being affected by exhaust gas, making it possible to accurately detect oxygen concentration.

積層された各絶縁基板9.11,12.13は電気炉内
で加圧されつつ加熱され、各絶縁基板9゜11.12.
13は焼結して一体化しセラミック基材20が形成され
る。続いて焼成された第1のチタニア15に触in金或
は白金とDジウムの混合体等)を溶if!滴下等により
担持させて酸素センサー素子21を形成する。かくして
02センサアは完成する。
The laminated insulating substrates 9.11, 12.13 are heated while being pressurized in an electric furnace, and the insulating substrates 9.11, 12.13.
13 is sintered and integrated to form a ceramic base material 20. Next, the fired first titania 15 is touched and melted with gold (or a mixture of platinum and D-dium, etc.). The oxygen sensor element 21 is formed by being supported by dropping or the like. In this way, 02 Sensa is completed.

尚、電極14a、19blJ:第1及び第3の絶縁基板
11,12に形成された小孔22.23に予め白金ペー
ストを配設しておくことにより焼成後電気的に接続され
る。また、各電極14a、14h。
Note that the electrodes 14a and 19blJ are electrically connected after firing by placing platinum paste in advance in the small holes 22 and 23 formed in the first and third insulating substrates 11 and 12. Moreover, each electrode 14a, 14h.

19a、19b及びヒータ18の各端部には図示されな
いl!a子ビンが接続され、この端子ビンにより各電極
14a、14b、19a、19b及びヒータ18は02
センサ7の外部に引き出されている。
19a, 19b and each end of the heater 18 have l! A terminal pin is connected, and each electrode 14a, 14b, 19a, 19b and heater 18 are connected to 02 by this terminal pin.
It is drawn out to the outside of the sensor 7.

第5図及び第6図は上記の製造方法によりV:造された
02センサ7を示している。ここで、ヒータ18に対す
るサーミスタ素子8及び酸素センサ素F21の配設位a
rm係について注目し、以下説明する。各図に示される
ようにヒータ18は各索子8,21の間に介装されてお
り、また第3図を用いて説明したように第1の絶縁基板
12の厚さ寸法Hlは第3の絶縁基板11の厚さ寸法H
2と轄等しくされている。ヒータ18からサーミスタ素
子8までの距離は第3の絶縁基板11の厚さ寸法H+に
該当し、ヒータ18から酸素センサ21までの距離は第
1の絶縁基板12の厚さ寸法H2に該当するため、よっ
てヒータ18から各素子8゜21までの距離は略同じ距
離となる。
5 and 6 show the 02 sensor 7 manufactured by the above manufacturing method. Here, the arrangement position a of the thermistor element 8 and the oxygen sensor element F21 with respect to the heater 18 is
We will focus on the rm section and explain it below. As shown in each figure, the heater 18 is interposed between the cables 8 and 21, and as explained using FIG. The thickness dimension H of the insulating substrate 11 of
It is considered to be the same as 2. The distance from the heater 18 to the thermistor element 8 corresponds to the thickness dimension H+ of the third insulating substrate 11, and the distance from the heater 18 to the oxygen sensor 21 corresponds to the thickness dimension H2 of the first insulating substrate 12. Therefore, the distances from the heater 18 to each element 8° 21 are approximately the same distance.

この構成とすることによりヒータ18の発する熱は各素
子8.21に略等しくEll加され、これにより各素子
8,21を常に同一温度にて作動させることができる。
With this configuration, the heat generated by the heater 18 is applied substantially equally to each element 8, 21, so that each element 8, 21 can always be operated at the same temperature.

これにより、温度差による抵抗変化分を考慮しなくて済
むため酸素センザ素子21のリッヂ抵抗(酸素濃度が薄
い時の電気抵抗値)とリーンを抗(酸素21度が濃い時
の電気抵抗値)の中間値に容易にサーミスタ素子8の抵
抗艙を設定することができる。サーミスタ素子8の抵抗
値は基準抵抗値となるものであり、この基準抵抗値を適
当な値に容易に設定できることによりセン勺特性を向上
させるごとができる。
This eliminates the need to take into account resistance changes due to temperature differences, so the ridge resistance (electrical resistance value when oxygen concentration is low) and lean resistance (electrical resistance value when oxygen concentration is high at 21 degrees Celsius) of the oxygen sensor element 21 is eliminated. The resistance level of the thermistor element 8 can be easily set to an intermediate value. The resistance value of the thermistor element 8 serves as a reference resistance value, and by easily setting this reference resistance value to an appropriate value, the sensitivity characteristics can be improved.

また、ヒータ18から各素子8.21までの距離は第1
及び第2の絶縁基板11.12の厚さ寸法を変更するこ
とにより容易に設定することができる。よって、各絶縁
基板11.12の厚さ寸法を調整することによりヒータ
18の熱が各素子8゜21に印加される度合いを調整す
ることが可能となり、これによってもサーミスタ素子8
の抵抗値を調整することができる。
Also, the distance from the heater 18 to each element 8.21 is the first
This can be easily set by changing the thickness dimensions of the second insulating substrates 11 and 12. Therefore, by adjusting the thickness of each insulating substrate 11, 12, it is possible to adjust the degree to which heat from the heater 18 is applied to each element 8.
The resistance value can be adjusted.

更に、チタニアよりなるサーミスタ素子8及びsl索セ
ンサー素子21では、主な作動部位Li電極の近傍部分
であることが知られている。よフて、ヒータ18により
熱すべき部分も電極の近傍部分である。本実施例で示し
た。2センザ7は第6図に示されるように、各素子8,
21にd5いて電極14a 、14b 、19a 、1
9b G;it:一夕18に近い位置に配設されている
ため、ヒータ18の熱を各素子8.21の作動に直接寄
与する位置に有効に付与することができる。
Furthermore, it is known that in the thermistor element 8 and the SL cable sensor element 21 made of titania, the main operating region is the portion near the Li electrode. Therefore, the portion to be heated by the heater 18 is also the portion near the electrode. This is shown in this example. 2 sensor 7 has each element 8, as shown in FIG.
21, d5 and electrodes 14a, 14b, 19a, 1
9bG;it: Since the heater 18 is disposed close to the heater 18, the heat of the heater 18 can be effectively applied to a position that directly contributes to the operation of each element 8.21.

尚、上記実施例では酸素センサー素子21を形成するの
に、第1のチタニア15を焼成した後これ(触媒を溶液
滴下することにより形成したが、これに限るものではな
く、予め触媒を混入したチタニアを第1のチタニアとし
て配設する構成としてもよい。
In the above example, the oxygen sensor element 21 was formed by calcining the first titania 15 and then adding a catalyst solution dropwise thereto, but the invention is not limited to this. A configuration may be adopted in which titania is provided as the first titania.

また本実施例では、第2のチタニア8に接続される電極
19a、19bを第3の絶縁基板11の裏面に形成し、
第2の絶縁基板9と第3の絶縁基板11を!a層する時
各電極19a、19bと第2のチタニア8が接続される
構成としたが、これに限るものではない。例えば第7図
に示すように、第2の絶縁基板9を形成する際、予め基
板半体16bに電極22a、22bを形成しておき、こ
の電極22a 、22bと対向する位置に貫通孔17を
形成してなる基板半体16aと上記基板半体16bを仮
焼結した構成の第2の絶縁基板9に第2のチタニア8を
塗布する構成としてもよい。
Further, in this embodiment, electrodes 19a and 19b connected to the second titania 8 are formed on the back surface of the third insulating substrate 11,
The second insulating substrate 9 and the third insulating substrate 11! Although the configuration is such that each electrode 19a, 19b and the second titania 8 are connected when forming the a layer, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, when forming the second insulating substrate 9, electrodes 22a and 22b are formed in advance on the substrate half 16b, and a through hole 17 is formed at a position facing the electrodes 22a and 22b. The second titania 8 may be applied to the second insulating substrate 9, which has a structure in which the formed substrate half 16a and the substrate half 16b are temporarily sintered.

この構成どすることにより、各電極22a。With this configuration, each electrode 22a.

22bと第2のチタニア8の電気的接続をより確実に行
なうことができる。
22b and the second titania 8 can be electrically connected more reliably.

更に本実施例では収納凹部10の形状としで矩形で所定
深さを有する凹部としたが、これに限るものではなく、
第8図に示すように円形状の収納[!1部23tして接
触面を広く取る構成としてもよく、また第9図に示すよ
うに深さ方向にテーバを設けた収納1′!!1部24と
しても良い。
Further, in this embodiment, the shape of the storage recess 10 is a rectangular recess having a predetermined depth, but the shape is not limited to this.
As shown in Figure 8, the circular storage [! It is also possible to have a configuration in which one portion 23t is used to widen the contact surface, and as shown in FIG. 9, the storage 1' is provided with a taper in the depth direction! ! It may be set as 1 part 24.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明によれば、第2のチタニアは収納凹
部内に収納され第2の絶縁基板上に突出しないため、第
3の絶縁基板をw1腑しても第2のチタニア及び各絶縁
基板に歪が発生することtまなく、焼IRvj及び焼成
後に歪に起因してサーミスタ素子やセラミック球材に割
れが発生づ−ることtよな(なり02センサの信頼性を
向上することができると共に、第2のチタニアは収納凹
部と広い面積で接触するため焼成後における収納凹部が
サーミスタ素Fを保持する力は大きくサーミスタ素子の
剥離の発生を防止することができ、更にはセラミック基
材に連層が発生することもなくなるためサーミスタ素子
を排気ガスより完全に隔離することができるため、サー
ミスタ素子が排気ガスにより影響を受けることはなく精
度の高い酸素濃度測定を行なうことができる等の特長を
有する。
As described above, according to the present invention, the second titania is stored in the storage recess and does not protrude above the second insulating substrate. It is possible to improve the reliability of the sensor without causing distortion in the substrate, and without causing cracks in the thermistor element or ceramic ball material due to distortion during firing and after firing. In addition, since the second titania is in contact with the storage recess over a wide area, the force with which the storage recess holds the thermistor element F after firing is large, and it is possible to prevent the thermistor element from peeling off. Since the thermistor element is completely isolated from the exhaust gas, the thermistor element is not affected by the exhaust gas, and highly accurate oxygen concentration measurement can be performed. It has characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の特徴となる第2のチタニアの配設方法
を説明するための斜視図、第2図は第1図に3−3ける
■−■線に沿う断面図、第3図は本発明の一実施例であ
る製造方法を用いて製造される02センサの分解斜?R
図、第4図は第2の絶縁基板の製造方法を説明するため
の分解斜視図、第5図は完成した02センサの縦断面図
、第6図は第5図における■−■線に沿う断面図、第7
図は第2のチタニアと接続される電極を予定形成した第
2の絶縁基板を示す分解斜視図、第8図及び第9図は収
納凹部の変形例を説明するための図、第10図乃至第1
2図は従来の02センサの製造方法及びその欠点を説明
するための図である。 7・・・02センサ、8・・・第2のチタニア(サーミ
スタ素子)、9・・・第2の平板状絶縁基板、10゜2
3.24−・・収納凹部、11 ・・・第3の平板状絶
縁基板、12・・−第1の平板状絶縁基板、15・・・
第1のチタニア、16a、16b・・・基板半休、18
・・・ヒータ、20・・・セラミック基材、21−・・
酸素センサ素子。
Fig. 1 is a perspective view for explaining the second titania arrangement method which is a feature of the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the line 3-3 in Fig. 1, and Fig. 3 Is the disassembly angle of the 02 sensor manufactured using the manufacturing method that is an embodiment of the present invention? R
Figure 4 is an exploded perspective view for explaining the manufacturing method of the second insulating substrate, Figure 5 is a vertical cross-sectional view of the completed 02 sensor, and Figure 6 is taken along the line ■-■ in Figure 5. Cross section, 7th
The figure is an exploded perspective view showing the second insulating substrate on which electrodes to be connected to the second titania are predetermined, FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining modified examples of the storage recess, and FIGS. 1st
FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional 02 sensor manufacturing method and its drawbacks. 7...02 sensor, 8... second titania (thermistor element), 9... second flat insulating substrate, 10°2
3.24--Storage recess, 11...Third flat insulating substrate, 12...-First flat insulating substrate, 15...
First titania, 16a, 16b...Substrate half-closed, 18
... Heater, 20... Ceramic base material, 21-...
Oxygen sensor element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の平板状絶縁基板に酸素検出素子となる第1のチタ
ニアを配設すると共に、第2の平板状絶縁基板上に温度
補償用サーミスタ素子となる第2のチタニアを配設し、 該第2のチタニアを覆うよう該第2の平板状絶縁基板上
に第3の平板状絶縁基板を積層しつつ、少なくとも該第
1乃至第3の平板状絶縁基板を含む複数の平板状絶縁基
板を積層し、これを焼成して酸素センサーを形成する酸
素センサーの製造方法において、 該第2の平板状絶縁基板に該第2のチタニアを収納する
収納凹部を形成し、該収納凹部に該第2のチタニアを配
設収納した後、該第3の平板状絶縁基板を該第2の平板
状絶縁基板に積層することを特徴とする酸素センサの製
造方法。
[Claims] A first titania serving as an oxygen detection element is disposed on a first flat insulating substrate, and a second titania serving as a temperature compensation thermistor element is disposed on a second flat insulating substrate. a third flat insulating substrate is laminated on the second flat insulating substrate so as to cover the second titania; A method for manufacturing an oxygen sensor in which an oxygen sensor is formed by laminating flat insulating substrates and firing the same, comprising: forming a storage recess in the second flat insulating substrate to store the second titania; A method of manufacturing an oxygen sensor, comprising: laminating the third flat insulating substrate on the second flat insulating substrate after arranging and storing the second titania in the recess.
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