JPH11274365A - セラミック基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペースト垂れひいては短絡等のトラブルを生
じにくいセラミック基板を提供する。 【解決手段】 セラミック基板３６は、板面方向に延び
る配線部３７，３９が厚さ方向中間部に内蔵されたセラ
ミック製の基板本体３６ｂと、該基板本体３６ｂの側縁
に形成された端子取出面３６ａにおいて、基端部が配線
部３７，３９の末端３７ａ，３９ａと電気的に接続され
た形態で埋設された線状の金属端子部９，１２とを備え
る。そして、配線部３７，３９の末端縁と、端子取出面
３６ｂに対応する側縁との間に、該配線部３７，３９が
存在しない所定幅の配線部非存在領域８５が形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素センサ、ＨＣ
センサあるいはＮＯxセンサ等のセンサ基板やＩＣパッ
ケージ等に使用されるセラミック基板及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなセラミック基板は、板面方
向に延びる配線部が厚さ方向中間部に内蔵されたセラミ
ック製の基板本体に対し、その側縁に形成された端子取
出面においてＰｔ線等により線状に形成された金属端子
部の基端部が、配線部の末端と電気的に接続された形態
で埋設された構造を有している。このようなセラミック
基板は、一般には次のような方法で製造されている。ま
ず、セラミックグリーンシート（以下、端にグリーンシ
ートという）の一方の板面に、配線部となる導電性ペー
スト層を、その末端部が端子取出面に対応する側縁に対
応して位置するように形成する。次いでそのセラミック
グリーンシートに対し、導電性ペースト層の末端部に金
属端子部の基端部が重なるように位置決め配置する。そ
して、さらにその上から別のグリーンシートを重ねて積
層体を作り、その積層体を焼成することにより、上記グ
リーンシートと導電性ペースト層とはそれぞれ焼結され
て基板本体及び配線部となり、これに金属端子部が一体
化されたセラミック基板が完成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記製造工程において
導電性ペースト層は、これに重ね合わされる別のセラミ
ック成形体との間で挟み付けられてつぶれる。そして、
従来のセラミック基板においは、そのつぶれて拡がった
導電性ペーストが、端子取出側となるセラミック成形体
の側縁側に垂れ、隣接する導電性ペースト層から垂れた
ペースト同士が接触して、短絡等のトラブルを招く恐れ
があった。

【０００４】本発明の課題は、ペースト垂れひいては短
絡等のトラブルを生じにくいセラミック基板とその製造
方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
セラミック基板は、板面方向に延びる配線部が厚さ方向
中間部に内蔵されたセラミック製の基板本体と、該基板
本体の側縁に形成された端子取出面において、基端部が
配線部の末端と電気的に接続された形態で埋設された線
状の金属端子部とを備え、配線部の末端縁と、端子取出
面に対応する側縁との間に、該配線部が存在しない所定
幅の配線部非存在領域が形成されたことを特徴とする。

【０００６】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、下記の工程を含むことを特徴とする。 導電性ペースト層形成工程：板状をなすセラミック成
形体の一方の板面に、配線部となるべき線状ないし帯状
の導電性ペースト層を、その末端部が端子取出面に対応
する側縁に対応して位置するように形成する。 金属端子部位置決め工程：金属端子部の基端部が導電
性ペースト層の末端部と重なり合うように、金属端子部
をセラミック成形体に対して位置決め配置する。 積層工程：セラミック成形体の板面に対し別の板状の
セラミック成形体を積層し、金属端子部の基端部を両セ
ラミック成形体の間で挟み付けて積層成形体を形成す
る。 焼成工程：その積層成形体を焼成する。 そして、少なくとも上記別のセラミック成形体を積層す
る前の状態において、セラミック成形体の板面には、配
線部となるべき導電性ペースト層の末端縁と、端子取出
面に対応する側縁との間に、該導電性ペースト層が存在
しない所定幅のペースト層非存在領域を形成する。な
お、本発明においてセラミック成形体は、セラミックグ
リーンシートなど、セラミック原料粉末の未焼成の成形
体を意味する。

【０００７】このようにペースト層非存在領域を形成す
ることで、つぶれた導電性ペースト層の拡がり代が確保
され、結果として拡がったペーストが成形体の側縁にま
で至らず、ペースト垂れひいては短絡等の不具合を防止
することができる。また、ペースト層非存在領域がセラ
ミック成形体の側縁に沿って形成されることで、該領域
において焼成後の上下の成形体の一体化領域が、導電性
ペースト層に基づく配線部により分断されなくなるの
で、接合強度が向上する効果も得られる。

【０００８】この場合、ペースト垂れ防止等の効果をよ
り顕著に達成するためには、ペースト層非存在領域の幅
は０．２ｍｍ以上、望ましくは０．５ｍｍ以上とするの
がよい。なお、これに対応して焼成後のセラミック基板
に形成される配線部非存在領域の幅は、成形体積層時の
ペーストの潰れや広がりを考慮して、０．１ｍｍ以上
（望ましくは０．４ｍｍ以上）確保されているのがよ
い。また、導電性ペースト層の塗布厚さは５〜１５０μ
mとするのがよい。導電性ペースト層の塗布厚さが５μm
未満になると、これに基づいて形成される配線部に断線
や導通不良等の欠陥を生じやすくなる。他方、１５０μ
mを超えると、前記ペースト垂れ等の不具合が生じやす
くなる。なお、これに対応して焼成後のセラミック基板
に形成される配線部の厚さは５〜１５０μmとなってい
るのがよい。ここで、配線部の厚みが厚いと、図３７に
示すように、ペースト層非存在領域（８５）で成形体積
層時に金属端子部（１２）が浮いた状態となり、ペース
ト層非存在領域（８５）で隙間（Ｓ’）が生じて本来の
接合強度向上の目的が十分得られなくなる場合がある。

【０００９】セラミック基板は、配線部が基板本体に対
し厚さ方向おいて互いに異なる２位置に内蔵され、金属
端子部もそれら各配線部に対応して、それぞれその基端
部が端子取出面において基板本体に埋設されたものとし
て構成できる。これに対応する本発明のセラミック基板
の製造方法は、例えば以下のような工程を含むものとす
ることができる。

【００１０】第一の導電性ペースト層形成工程：板状
の第一のセラミック成形体の一方の板面に、第一の配線
部となるべき第一の導電性ペースト層を形成する。 第一の金属端子部位置決め工程：第一の金属端子部の
基端部が第一の導電性ペースト層の末端部と重なり合う
ように、第一の金属端子部を第一のセラミック成形体に
対して位置決め配置する。 第一の積層工程：第一のセラミック成形体の第一の導
電性ペースト層の形成されている側の板面に対し板状の
第二のセラミック成形体を積層して、第一の金属端子部
の基端部をそれら第一及び第二のセラミック成形体の間
で挟み付ける。 第二の導電性ペースト層形成工程：第一のセラミック
成形体への積層前又は積層後のいずれかにおいて、第二
のセラミック成形体の第一のセラミック成形体への積層
面とは反対側の板面に、第二の配線部となるべき第二の
導電性ペースト層を形成する。 第二の金属端子部位置決め工程：第二の金属端子部の
基端部が第二の導電性ペースト層の末端部と重なり合う
ように、第二の金属端子部を第二のセラミック成形体に
対して位置決め配置する。 第二の積層工程：第二のセラミック成形体の第二の導
電性ペースト層の形成されている側の板面に対し板状の
第三のセラミック成形体を積層して、第二の金属端子部
の基端部をそれら第二及び第三のセラミック成形体の間
で挟み付ける。

【００１１】これにより、配線部が基板本体に対し厚さ
方向おいて互いに異なる２位置に内蔵されたセラミック
基板を簡単に製造することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図２９は、本発明
のセラミック基板の製造方法の対象となるセラミック構
造体の一例を示すものである。該セラミック構造体は、
酸化物半導体からなる検出素子４１をセラミック基板３
６に接合した構造を有する酸素検出用のヒータ内蔵型セ
ラミックセンサ用構造体（以下、単に構造体ともいう）
５０として構成されており、そのセラミック基板３６
が、複数のセラミックグリーンシート（セラミック成形
体：以下、単にグリーンシートともいう）を積層してこ
れを焼成することにより製造されるものである。図２９
（ｂ）に示すように、検出素子４１は、セラミック基板
３６の先端部の一方の板面に形成された凹部３４内に入
り込む形でアルミナ小球２１を介して接合されている。
アルミナ小球２１はセラミック基板３６と検出素子４１
とにまたがって、それらにそれぞれ食い込んだ状態とな
っている。

【００１３】他方、セラミック基板３６の他端側には、
白金線等で構成された検出素子用端子部（第二の金属端
子部）９とヒータ用端子部（第一の金属端子部）１２と
が設けられている。図２９（ａ）及び（ｃ）に示すよう
に、検出素子用端子部９は、基板３６の幅方向において
並列に２本設けられ、基板３６の厚さ方向のほぼ中間部
に位置している。一方、ヒータ用端子部１２は、検出素
子用端子部９よりも広い間隔で並列に２本設けられ、基
板３６の厚さ方向において、検出素子用端子部９を挟ん
で検出素子４１とは反対側に形成されている。そしてこ
れら検出素子用端子部９及びヒータ用端子部１２は、一
端側が基板３６の端面（端子取出面）３６ａから長手方
向に所定寸法突出するとともに、他端側が（基端側）基
板３６中に埋設されている。

【００１４】上記端子部９及び１２の埋設された部分に
は、セラミック基板３６内部に形成された配線部として
のリード部３７、リード部３８，３９の端部３７ａ，３
９ａにそれぞれ電気的に接合されている。図２９（ａ）
及び（ｂ）に示すように、リード部３７，３８，３９の
端部３７ａ，３９ａは、基板３６の長手方向においてそ
の端面３６ａに至る位置まで形成されておらず、基板３
６の長手方向において、端面３６ａから所定寸法Ｌ１だ
け各末端位置が内側に位置している。一方、リード部３
７の他端側は凹部３４において検出素子４１に接続する
とともに、リード部３８，３９の他端側は内蔵ヒータに
接続している。なお、Ｌ１は０．１ｍｍ以上、望ましく
は０．４ｍｍ以上とされる。さらに、各リード部３７，
３８，３９の厚さは１０〜３５μmとされている。

【００１５】検出素子４１で検出された検出信号は、リ
ード部３７及び検出素子用端子部９を介して外部に出力
される。また、外部からヒータ用端子部１２及びリード
部３８，３９を介して通電されることにより、内蔵ヒー
タが発熱し、セラミック基板３６を所定温度に加熱す
る。このような構造体５０は、例えば酸素検出用センサ
あるいはセラミックガスセンサ等に使用される。そして
該構造体５０の寸法は、例えばその長さが３０mm程度、
幅が４mm程度、厚さが２．５mm程度とされ、また、リー
ド部３７はその幅が０．３mm程度、リード部３８，３９
はその幅が１．２mm程度、端子部９及び１２の断面径が
直径０．２mm程度とされている。

【００１６】以下、本発明のセラミック基板を用いて構
成されたヒータ内蔵型セラミックセンサ用構造体５０の
製造方法の一実施例を図１〜図２８に示す工程説明図を
用いて説明する。図１はその製造に用いられるグリーン
シートの一例を平面図により示している。すなわち、該
グリーンシート１は、アルミナ粉末と焼結助剤粉末との
混合粉末に、有機結合剤（バインダ）、可塑剤、解膠剤
及び溶剤等からなる成形助剤を配合・混練してこれを方
形シート状に成形したものであり、１枚のグリーンシー
ト１から多数の構造体を製造するために、切断線２によ
って複数の横長方形の製品部分３に分割することが予定
されている。

【００１７】グリーンシート１の中央には、方形の貫通
窓部５が該中心線Ｏに沿う方向に２箇所形成されてい
る。そして、各貫通窓部５に対応する位置において長方
形状のグリーンシート１の中心線Ｏを挟んでその両側
に、それぞれ複数の上記製品部分３が、その幅方向に互
いに隣接するように配列している。また、グリーンシー
ト１には、各製品部分３に対応して中心線Ｏに関して外
側となるように貫通窓部４が形成されている。さらに、
グリーンシート１の製品部分３以外の余白領域には、位
置決めピン孔６０，６５が複数形成されている。

【００１８】図２に示すように、上記グリーンシート１
の一方のシート面には、接合阻止層６が形成される。接
合阻止層６は、水を主体とする溶媒に対し、製膜用高分
子材料を溶解させた塗料状物を、グリーンシート１上に
スクリーン印刷等により印刷することで形成できる。製
膜用高分子材料は水溶性のもの、例えば、カルボキシメ
チルセルロースのアルカリ塩、特にカルボキシメチルセ
ルロースナトリウムを主体とするもの（例えばセロゲン
（商品名：第一工業製薬（株）））を使用できる。ま
た、これ以外にも、アラビアゴム、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン、デキストリン、澱粉等、水
に可溶で、有機溶剤には溶解しにくい性質を有した各種
有機物質を使用することができる。

【００１９】ここで、スクリーン印刷時においては、位
置決めピン孔６０、６５（本実施例では、グリーンシー
ト１の一方の幅及び長手方向における両側において、そ
れぞれその側縁に沿って複数個が所定の間隔で形成され
ている）に対し、図示しない位置決めピンを挿入するこ
とによりグリーンシート１が位置決めされる。該接合阻
止層６は、各製品部分３の貫通窓部４の形成側端部にお
いて、縦横の切断線２に沿う所定幅、例えば後述する被
接合体としてのアルミナ小球の平均直径値よりも大きな
幅となるように形成されており、その厚さは１〜４０μ
ｍの範囲で設定されている。

【００２０】次に、図３及び図４に示すように、上記グ
リーンシート１とは別に、これとほぼ同様の大きさ及び
形状を有するグリーンシート７（第二のセラミック成形
体），１０（第一のセラミック成形体）及び１８（第三
のセラミック成形体）を作製する（なお、グリーンシー
ト７，１０は形態が類似しているので、図３において
は、グリーンシート７を示し、グリーンシート１０の対
応する各部の符号を括弧書きで援用表示している）。グ
リーンシート７，１０及び１８には、グリーンシート１
の貫通窓部５と同じ大きさ及び形状の貫通窓部１３，１
４及び１９がそれぞれ対応する位置に形成されている。
また、グリーンシート７，１０及び１８には、グリーン
シート１の位置決めピン孔６０，６５に対応して、位置
決めピン孔６１，６６、６２，６７及び６３，６８がそ
れぞれ複数形成されている。また、図４に示すようにグ
リーンシート１８には、グリーンシート１の貫通窓部４
に対応して貫通窓部１８ａが形成されている。

【００２１】グリーンシート７，１０及び１８のうち、
グリーンシート７には、図５に示すように、検出素子の
リード部となる金属ペーストパターン層（導電性ペース
ト層）８を、グリーンシート１０には図６に示すように
内蔵ヒータ及びそのリード部となる金属ペーストパター
ン層（導電性ペースト層）１１を、それぞれスクリーン
印刷等により形成する。ここで、各グリーンシート７及
び１０のスクリーン印刷時においては、位置決めピン孔
６１，６２，６６，６７に対し図示しない位置決めピン
が挿入されることにより、各グリーンシート７，１０が
それぞれ位置決めされることとなる。

【００２２】図７及び図８に示すように、金属ペースト
パターン層８，１１の端部８ａ，１１ａ（後述の端子部
との導通確保のため、主要部よりも広幅に形成されてい
る）の先端と、貫通窓部１３，１４の縁部１３ａ，１４
ａとの間に幅Ｌ１（例えば０．２ｍｍ、望ましくは０．
５ｍｍ）の間隔が確保されており、ここには金属ペース
トパターン層が形成されていない。そして、これら各端
部８ａ，１１ａには、図１８及び図１９に示すように、
それぞれ白金線等（例えば円形軸断面形状を有するも
の）で構成された検出素子用端子部９と、ヒータ用端子
部１２とが、端子部保持体７０’，７０を用いて配置さ
れる。ここで、端部８ａ，１１ａの先端と縁部１３ａ，
１４ａとの間にＬ１の間隔が確保されることで、後述す
る積層工程において、パターン層８，１１を形成する金
属ペーストや有機溶剤（後述）等が縁部１３ａ，１４ａ
の側面に垂れにくくなり、短絡等のトラブルを防止ない
し抑制することができる。また、見方を変えれば、縁部
１３ａ，１４ａに沿って上記間隔Ｌ1で金属ペーストパ
ターン層の非形成領域（ペースト層非存在領域）８５が
形成されることになり、この領域では焼成（後述）によ
る上側のシートとの間の一体化領域がパターン層８，１
１により分断されないので、端子部９，１２とパターン
層８，１１との接合強度を向上することができる。

【００２３】次に、図９に示すように、端子部保持体７
０は、ポリプロピレン等の樹脂を主体に構成された基材
７１（厚さ方向の寸法をやや誇張して描いている）と、
その一方の板面全面に粘着材の塗布あるいは両面粘着テ
ープの貼着により形成された粘着層７２と、その粘着層
７２の表面を覆う剥離シート（例えば、シリコンオイル
等を含浸した紙等）７３とから構成されている。端子部
保持体７０は、図１８及び図１９に示すように、上記グ
リーンシート７，１０の貫通窓部（端子部保持体収容
部）１３，１４の内径寸法よりも少し小さい方形板状の
形態を有している。また、図９に示すように、端子部保
持体７０には、板厚方向に貫通する位置決め用ピン孔７
５が複数箇所（本実施例では９箇所）に形成されてい
る。

【００２４】ここで、図１６（ａ）に示すように、基材
７１の厚さｔ2（粘着層の厚さを含む）は、グリーンシ
ート７，１０の各厚さをｔ１としてｔ１±０．３mmの範
囲に調整されている。図９（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、端子部保持体７０の一方の幅方向における両縁部に
おいては、各縁に沿う細長い領域において粘着層７２が
剥離シート７３で覆われずに露出している。そして、こ
の露出部分が端子部保持領域７７となり、図７及び図８
に示すパターン層８，１１の各端部８ａ，１１ａに対応
する端子部９，１２（図１０及び図１１参照）が貼着・
保持されることとなる。なお、この露出部分（７７）
は、例えば、図９（ｄ）に示すように粘着層７２の全面
を覆う剥離シート７３に対し、対応する縁から所定距離
隔たった位置において該縁に沿う切れ目７３ｂを入れ、
その切れ目７３ｂにおいて、剥離シート７３の両縁部７
３ａを粘着層７２から剥離・除去することにより形成で
きる。

【００２５】図１０は、端子部保持体７０に検出素子用
端子部９を、図１１は端子部保持体７０にヒータ用端子
部１２をそれぞれ貼着・保持した状態を示している。図
１０に示すように、検出素子用端子部９は、金属ペース
トパターン層８の端部８ａ（図１９）の間隔に対応して
その一端側がそれぞれ端子部保持領域７７に対し所定間
隔で複数貼着されるとともに、他端側は基材７１の縁部
７１ａから板面方向外側に所定寸法だけ突出している。
一方、図１１に示すように、ヒータ用端子部１２は、金
属ペーストパターン層１１の端部１１ａ（図１８）の間
隔に対応して、その一端側がそれぞれ端子部保持領域７
７に対し所定間隔で複数貼着されるとともに、他端側は
基材７１の縁部７１ａから板面方向外側に所定寸法で突
出している。なお、検出素子用端子部９及びヒータ用端
子部１２の突出寸法Ｌ10は、端子部保持領域７７の幅Ｌ
２及び端子部９，１０の全長Ｌ0により適宜調整されて
いる（例えばＬ10＝Ｌ0−Ｌ2、又はＬ10＝（２／３）・
Ｌ0以下）。

【００２６】以下、図１３ないし図１７の工程説明図を
用いてグリーンシート１，７，１０及び１８の積層工程
を説明する（なお、図１６及び図１７は図１３ないし図
１５の要部拡大図を示している）。図１３（ａ）に示す
ように、上述のグリーンシート１０（図６）を位置決め
ダイ（基台）２００に対し、位置決めピン孔６２に基準
ピン（成形体位置決めピン）２０１を差し込むことによ
り、金属ペーストパターン層１１が上となるようにセッ
トする。

【００２７】続いて、同図（ｂ）に示すように、ヒータ
用端子部１２が予め貼着・保持された端子部保持体（第
一の端子部保持体）７０（図１１：以下、ヒータ用端子
部保持体７０という）を位置決めダイ２００に対し、各
位置決めピン孔７５に基準ピン（端子部保持体位置決め
ピン）２０２を差し込むことにより、剥離シート７３が
上になるようにセットする（図１６（ａ）及び
（ｂ））。これにより、ヒータ用端子部保持体７０は、
図１６（ｂ）及び図１８に示すように、貫通窓部１４内
に位置決め配置されるとともに、ヒータ用端子部１２の
末端部が金属ペーストパターン層１１の端部１１ａに重
なるように位置合わせされる（図２０も参照）。

【００２８】次に、図１４（ａ）に示すように、グリー
ンシート１０の上側に図５のグリーンシート７を、その
位置決めピン孔６１に基準ピン２０１を差し込みなが
ら、金属ペーストパターン層８が上になるように積層す
る（図１６（ｃ））。そして、図１４（ｂ）に示すよう
に、ヒータ用端子部保持体７０の上側から、検出素子用
端子部９が貼着・保持された端子部保持体（第二の端子
部保持体）７０（図１０：以下、検出素子用端子部保持
体７０’という）を、各ピン孔７５に基準ピン２０２を
差し込むことにより位置決めダイ２００に対してセット
する。

【００２９】なお、本実施例では、検出素子用端子部保
持体７０’を位置決めダイ２００にセットする前に、図
１２（ａ）に示すように、剥離シート７３を粘着層７２
から剥離し、同図（ｂ）に示すように、別の剥離シート
７３’（以下、被覆用剥離シート７３’という）を粘着
層７２に貼付する。図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すよう
に、被覆用剥離シート７３’は、基材７１とほぼ同様の
形状及び寸法を有し、基材７１の粘着層７２を、これに
貼着・保持された端子部９の端部を含めてほぼ全面を覆
うものとなる。

【００３０】図１４（ｂ）に示すように、検出素子用端
子部保持体７０’は、位置決めダイ２００に対して被覆
用剥離シート７３’が下向きとなるようにセットされる
（図１６（ｄ））。ここで、図１６（ｅ）に示すよう
に、検出素子用端子部保持体７０’の粘着層７２全面が
被覆用剥離シート７３’で覆われることで、ヒータ用端
子部保持部材７０の粘着層７２との接着が防止される。
そして、図１６（ｅ）及び図１９に示すように、検出素
子用端子部９は、位置決めダイ２００にセットされた検
出素子用端子部７０’により、金属ペーストパターン層
８の対応する端部８ａに位置合わせされ、図１４（ｃ）
に示す状態となる。

【００３１】続いて、グリーンシート７の上側にグリー
ンシート１（図２）を、位置決めピン孔６０に基準ピン
２０１を差し込みながら、接合阻止層６が上となるよう
に積層し、図１４（ｄ）の状態とする。このとき、グリ
ーンシート１の貫通窓部４は、下面側がグリーンシート
７により塞がれて凹部４’を形成する。また、グリーン
シート７の金属ペーストパターン層８は、検出素子用端
子部９とは反対側の端部が上記凹部４’内に位置するも
のとなる。

【００３２】なお、上記グリーンシート１，７，１０の
積層時においては、これに先立ってシート１の下面及び
シート７の下面に、前記バインダを溶解する性質を有し
た有機溶剤（粘着誘起液体）が塗布され、図１６（ｇ）
に示すように、それによって該バインダが溶解・軟化し
て粘着層１５，１６がそれぞれ形成される。グリーンシ
ート１，７，１０は、この粘着層１５及び１６により互
いに接合されることとなる。

【００３３】グリーンシート１は親油性のバインダを用
いて形成されており、親水性の塗料状物を塗布しようと
した場合、図３３（ａ）に示すように、水を主体とする
溶媒に製膜用高分子材料を溶解ないし分散させただけの
塗料状物１００は、グリーンシート１との間の界面張力
により丸くまとまろうとし、表面で撥かれやすくなる。
そこで、本実施例では、同図（ｂ）に示すように、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム）を主体とする製膜
用高分子材料を上記溶媒に溶解したものをビヒクル１１
１として、これに粘性調整粒状物としてのカーボン粒子
（なお、「カーボン」は、黒鉛、無定形炭素あるいはそ
れらの混合物を意味するものとする）１１２を配合した
塗料状物１１０を使用している。こうすれば、同図
（ｃ）に示すように、ビヒクル１１１とカーボン粒子１
１２との間の摩擦によりビヒクル１１１の流動が抑制さ
れて見掛け上の界面張力を制御することができる。これ
により、塗布ないし印刷された塗料状物１１０の層は、
上記界面張力に打ち勝って膜状態を維持できるようにな
り、接合阻止層の形成精度を高めることができるように
なる。

【００３４】なお、塗料状物１１０の２５℃での粘性率
は１００〜１２００ｄＰａ・ｓ（デシパスカル秒（＝ポ
ワズ））の範囲で調整するのがよい。粘性率が１００ｄ
Ｐａ・ｓ未満になると、塗料状物が基板成形体の表面で
撥かれやすくなり、接合阻止層を精度よく形成できなく
なる場合がある。一方、粘性率が１２００ｄＰａ・ｓを
超えると塗料状物のスムーズな塗布が困難となり、接合
素子層の形成精度が却って損なわれやすくなる。なお、
該塗料状物の２５℃での粘性率は、より望ましくは２０
０〜８００ｄＰａ・ｓの範囲で調整するのがよい。

【００３５】また、塗料状物１１０の粘性率を上記範囲
で調整するためには、製膜用高分子材料の配合比率ＷR
を３〜１２．５重量％（望ましくは６〜９．５重量％）
の範囲で調整するのがよい。また、粘性調整粒状物の配
合比率ＷPは３０〜５０重量％（望ましくは３５〜４５
重量％）の範囲で調整するのがよい。また、製膜用高分
子材料と粘性調整粒状物との合計量ＷR＋ＷPは３０〜４
５重量％（望ましくは３５〜４０重量％）の範囲で調整
するのがよい。

【００３６】また、カーボン粒子１１２の平均粒径は４
〜２５μｍの範囲で調整するのがよい。該平均粒径が４
μｍ未満になると、ビヒクル中に粒状物を均一分散させ
ることが困難となり、スクリーンマスクの目詰まりによ
る不印刷不良が発生したり、粒状物の分布の粗な領域で
気泡等の欠陥が生じやすくなる場合がある。一方、平均
粒径が３０μｍを超えると、ビヒクルと粒状物との接触
表面積が減少することから、摩擦による膜の形状維持力
が不足しがちとなり、同様に印刷面のピンホール外観不
良、印刷面の割れ、気泡等の欠陥が生じやすくなる。

【００３７】さらに、上記塗料状物１１０において、該
塗料状物１１０中の粘性調整粒状物（カーボン粒子１１
２）の総重量ＷPに対する製膜用高分子材料の総重量ＷB
の比率ＷB／ＷPは、０．２〜０．４の範囲で調整するの
がよい。ＷB／ＷPが０．２未満になると、塗料状物１１
０の粘性流動が失われて全体にぱさついた感じとなり、
スムーズな塗布ないし印刷ができなくなる場合がある。
またＷB／ＷPがさらに少なくなって０．１以下になる
と、接合阻止の効果が不十分となる。一方、ＷB／ＷPが
０．４を超えると、塗料状物１１０の粘性が高くなり過
ぎ、同様にスムーズな塗布ないし印刷ができなくなる場
合がある。塗料状物１１０は、２５℃での粘性率が１０
０〜１２００ｄＰａ・ｓ（デシパスカル秒（＝ポワ
ズ））の範囲となるように調製される。具体的には、製
膜用高分子材料の配合比率ＷRは３〜１２．５重量％
（望ましくは６〜９．５重量％）の範囲で調整され、粘
性調整粒状物の配合比率ＷPは３０〜５０重量％（望ま
しくは３５〜４５重量％）の範囲で調整される。製膜用
高分子材料と粘性調整粒状物との合計量ＷR＋ＷPは３０
〜４５重量％（望ましくは３５〜４０重量％）の範囲で
調整される。カーボン粒子１１２の平均粒径は４〜２５
μｍの範囲で調整される。さらに、塗料状物１１０中の
カーボン粒子の総重量ＷPに対する製膜用高分子材料の
総重量ＷBの比率ＷB／ＷPは、０．２〜０．４の範囲で
調整される。

【００３８】次に、図１４（ｄ）に戻り、グリーンシー
ト１の上側に、グリーンシート１８（図４）を位置決め
ピン孔６３に基準ピン２０１を差し込みながら積層し
て、図１５（ａ）の状態とする。そして、グリーンシー
ト１，７，１０，１８を積層した積層体２２を、図１５
（ｂ）に示すように例えば加熱式プレス機等により、温
度４０℃〜６０℃でその積層方向に加圧することにより
一体化する（平面視は図２１に示している）。

【００３９】ここで、グリーンシート７及び１０には、
金属ペーストパターン層８及び１１の端部８ａ及び１１
ａと、対応するグリーンシート７及び１０の縁部（側
縁）１３ａ，１４ａとの間に、金属ペーストパターン非
形成領域（ペースト層非存在領域）が幅Ｌ１にて確保さ
れていることから、積層体２２が板厚方向に加圧された
場合に以下の効果を奏する。例えば、グリーンシート７
で代表させて図３４を用いて説明すれば、同図（ａ）に
示すように、金属ペーストパターン非形成領域を確保せ
ずに金属ペーストパターン層８をグリーンシート７に印
刷形成した場合に、同図（ｂ）に示すように、パターン
層８を形成する金属ペーストがグリーンシート７とグリ
ーンシート１との間で挟み付けられてつぶれる。その結
果、つぶれて拡がった金属ペーストが、縁部１３ａの側
面側に垂れ、同図（ｃ）に示すように、隣接するパター
ン層８，８から垂れたペースト同士が接触して、短絡等
のトラブルを招く恐れがある。

【００４０】しかしながら、図３５（ａ）に示すよう
に、幅Ｌ1の金属ペーストパターン非形成領域８５を形
成することで、つぶれた金属ペーストパターン層８の拡
がり代が確保され、結果として拡がった金属ペーストが
縁部１３ａにまで至らず、縁部１３ａ側面へのペースト
垂れ、ひいては短絡等の不具合を防止することができ
る。また、図３５（ｂ）に示すように、金属ペーストパ
ターン層非形成領域８５が縁部１３ａに沿って形成され
ることで、該領域において焼成後の上下のシート１，７
の一体化領域がパターン層８に基づく配線部により分断
されないので、接合強度が向上する効果も得られる。

【００４１】その後図２２に示すように、窓部１８ａ
（図４）によって形成された凹部すなわち素子接合領域
２３には、再び有機溶剤が塗布されて粘着層が形成され
た後、一方のシート面全面にアルミナ小球（例えば平均
粒径１４０〜１８０μmのもの）２１を圧着等により分
散した状態で保持させたシリコンゴムシート２０が、そ
の保持面側がグリーンシート１の上面と対向するように
加圧しながら重ね合わされる。

【００４２】このとき、図２２（図２１のＥ−Ｅ断面に
対応）に示すように、シリコンゴムシート２０は柔軟で
あるため、上方から加圧することでそのシート面が凹部
４’を含めた素子接合領域２３（グリーンシート１）の
面形状に追従して変形し、これに保持されたアルミナ小
球２１は素子接合領域２３（グリーンシート７により形
成される凹部４’の底面を含む）の全面に押し付けられ
る。ここで、素子接合領域２３のうち、接合阻止層６の
形成されていない部分には前述の粘着層が形成されてい
るため、アルミナ小球２１はシリコンゴムシート２０側
から素子接合領域２３に転写され、該粘着層によってグ
リーンシート１及び７の表面に接合される。一方、図２
３に示すように、接合阻止層６の形成部には粘着層が形
成されないので、アルミナ小球２１は転写されない。

【００４３】次に、上記積層体２２からシリコンゴムシ
ート２０を取り除くことにより、図２４（ａ）に示す積
層体２２’が得られる。すなわち、図２５（ａ）に示す
ように、各製品部分３に一対一に対応して、グリーンシ
ート１及び７の各凹部４’及びその周辺部には、アルミ
ナ小球２１の転写領域２５が接合阻止層６により隔てら
れた状態で形成される。そして、図１７（ａ）に示すよ
うに、ヒータ用端子部保持体７０の基材７１を、粘着層
７２及び剥離シート７３とともに端子部１２から剥離す
ることにより積層体２２’から除去する。次に、検出素
子用端子部保持体７０’の基材７１を粘着層７２ととも
に端子部９から剥離除去するとともに、検出素子用端子
部９とヒータ用端子部１２との間に残留した被覆用剥離
シート７３’を取り除く。これにより、図１５（ｃ）に
示すように、ヒータ用端子部保持体７０と検出素子用端
子部保持体７０’とが積層体’２２から全て取り除か
れ、検出素子用端子部９及びヒータ用端子部１２は、積
層体２２’に固定された状態でその先端が、重なり合っ
た貫通窓部５，１３，１４，１９内においてシート板面
方向内側に突出した状態となる。

【００４４】そして、図２５（ａ）に示すように、その
積層体２２’を隣接する転写領域２５同士を互いに隔て
る接合阻止層６において、図示しない打抜きパンチによ
り長穴状の貫通孔３０が形成されるように打ち抜き、次
いで切断線２に沿って切断することにより、図２５
（ｂ）に示すように、それぞれ前記構造体となるべき基
板成形体３１に分離する。このとき、隣接する転写領域
２５同士は、アルミナ小球２１が固着されていない接合
阻止層６内において打抜きにより切断・分離されること
から、アルミナ小球２１が打抜きパンチにより押し下げ
られることが回避され、ひいては得られる基板成形体３
１の、アルミナ小球２１の転写領域２５に対応する側面
部分に傷等がほとんど生じなくなる。

【００４５】上述のような基板成形体３１を、所定の温
度で脱バインダ処理後、温度１５００〜１６００℃で焼
成することにより、図２６に示す焼成体３５となる。こ
こで、グリーンシート１，７，１０及び１８で構成され
た部分は一体化して、前述の凹部４’に対応する凹部３
４を有するセラミック基板３６となり、転写領域２５の
アルミナ小球２１は、図２８に示すようにセラミック基
板３６の上面側にその下側部を食い込ませた状態で一体
化される。また、接合阻止層６はセロゲンで構成されて
いるため、焼成によりほぼ完全に分解・蒸発する。一
方、前述の金属ペーストパターン層８及び１１は、それ
ぞれ焼結されてリード部３７、ならびに内蔵ヒータ及び
そのリード部３８，３９となる。

【００４６】そして、図２７に示すように、この焼成体
３５に対し、凹部３４を含む転写領域２５に対応する部
分に、酸化物半導体粉末、例えば酸化チタン粉末を溶剤
及びバインダとともに混練したペーストを盛り、ペース
ト層４０を、該凹部３４内に入り込むように形成する。
次いで、これを温度１０５０〜１２００℃で二次焼成す
ることにより、図２８に示すように、ペースト層４０の
酸化チタン粉末が焼結されて検出素子４１となり、該検
出素子４１がセラミック基板３６と一体化されたヒータ
内蔵型セラミックセンサ用構造体５０（図２９）が得ら
れる。ここで、アルミナ小球２１は、その下側部がセラ
ミック基板３６に食い込む一方、上側部は検出素子４１
側に食い込んだ状態となり、それによるアンカー効果に
より、検出素子４１とセラミック基板３６との間の接合
力が高められている。

【００４７】なお、上記実施例においては、基板成形体
に対し被接合体としてアルミナ小球を接合する場合を例
にとって説明したが、本発明の技術は、例えば積層され
る複数のセラミックグリーンシートの層間に空所を形成
したり、あるいは積層面間に非接合部分を形成したりす
る場合にも適用することができる。この場合、その空所
あるいは非接合部分に対応して前述の接合阻止層を形成
すればよい。

【００４８】また、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、検出素子用端子部保持体７０’には端子部保持領域
７７の形成されない両縁部に切欠部Ｃを形成し、貫通窓
部１９の内縁と基材７１の対応する縁との間に隙間部Ｓ
を形成することができる。これにより、この隙間部Ｓに
指や工具等を差し入れることで、積層体２２’から端子
部保持体７０’を除去する作業を行いやすくすることが
できる。また、被覆用剥離シート７３’には、切欠部Ｃ
により形成される凸縁部７１ｂに対応して外向きに張り
出す張出部８０を形成することも可能である。図３０
（ｂ）及び（ｃ）に示すように、シート積層工程におい
て張出部８０は、グリーンシート１とグリーンシート７
との間に挟まれた状態となる。

【００４９】例えば、図３０（ｅ）に示すように、該張
出部８０が形成されていない場合は、基材７１の剥離時
に被覆用剥離シート７３’が連れ上がり、それらの間に
挟まれた端子部９を曲げたりすることもありうる。しか
しながら、図３０（ｄ）に示すように、張出部８０をグ
リーンシート１とグリーンシート７との間に挟み込むこ
とで、このような被覆用剥離シート７３’の連れ上がり
が生じにくくなり、端子部９の曲がり等を生じることな
く、基材７１を被覆用剥離シート７３’から確実に剥離
することができる。なお、積層体２２’から被覆用剥離
シート７３’を除去する場合は、図３０（ａ）に示すよ
うに、被覆用剥離シート７３’の本体部と張出部８０と
の境界部分にミシン目８０ａを形成しておき、そのミシ
ン目８０ａにおいて張出部８０を分断して、被覆用剥離
シート７３’のみを除去するようにすることができる。
この場合、張出部８０は積層体２２’に残留した状態と
なるが、図２１に示すように、グリーンシート１とグリ
ーンシート７との、張出部８０を挟み付ける部分は、製
品部分３以外の余白領域であり、製品への影響は生じな
い。

【００５０】また、端子部保持体７０の位置決めピン孔
７５の形成態様は、図１２に示すよものに限らず、他の
配置形態で複数形成することも可能である。また、位置
決めピン孔７５の軸断面形状は円形に限らず、図３６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、楕円形状や角形状等に
形成してもよい。この場合、端子部保持体７０の位置決
めが可能であれば位置決めピン孔７５は１箇所形成する
のみでもよい。

【００５１】なお、端子部保持体７０の位置決めは、位
置決めピン孔７５に基準ピン２０２を挿通させることに
より行う方法に限らず、例えばグリーンシート７，１０
の貫通窓部１３，１４に端子部保持体７０，７０を配置
した状態において、その端子部保持体７０の外周辺と、
貫通窓部１３，１４の内周辺との当接により位置決めす
るようにしてもよい。この場合、端子部保持体７０の各
辺と貫通窓部１３，１４の内周部の辺とのクリアランス
をそれぞれ０．５mm以下に調整するのが位置決め精度上
望ましい。なお、このような方法を採用する場合、位置
決めピン孔７５と基準ピン２０２による位置決めを省略
しても、これと併用するようにしてもどちらでもよい。
また、図３１に示すように、基材７１の縁部に切欠部７
１ａを形成し、貫通窓部１３，１４の内縁と基材７１の
対応する縁との間に隙間部Ｓを形成することができる。
この隙間部Ｓに指や工具等を差し入れることで、積層体
２２’から端子部保持体７０を除去する作業を一層行い
やすくすることができる。

【００５２】また、端子部保持体７０においては、基材
７１の板面全面に粘着層７２を形成し、端子部保持領域
７７以外の部分を剥離シート７３で覆うようになってい
たが、端子部保持領域７７又は端子部９及び１２を貼着
する部分にのみ粘着層７２を形成するようにしてもよ
い。この場合、剥離シート７３は省略することができ
る。さらに、以上の実施例では検出素子用端子部保持体
７０’側に被覆用剥離シート７３’を貼付する構成とな
っていたが、これに代えて又はこれとともにヒータ用端
子部保持体７０側に被覆用剥離シート７３’を貼付する
ようにしてもよい。

【００５３】また、検出素子用端子部９及びヒータ用端
子部１２は軸断面が円状のものが使用されていたが、図
３２に示すように平板形状のものを使用してもよい。

【００５４】なお、本発明は、酸素検出用のセンサに限
らずその他のセラミックガスセンサ及びその製造にも適
用できる。またセラミックセンサ以外のセラミック構造
体及びその製造にも適用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック基板を用いて構成されたセ
ラミック構造体の製造方法を示す工程説明図。

【図２】図１に続く工程説明図。

【図３】図２に続く工程説明図。

【図４】図３に続く工程説明図。

【図５】図４に続く工程説明図。

【図６】図５に続く工程説明図。

【図７】図５の部分拡大図。

【図８】図６の部分拡大図。

【図９】端子部保持体の斜視図、その平面図及びＡ−Ａ
断面図。

【図１０】端子部保持体に検出素子用端子部を貼着・保
持した状態の平面図、そのＢ−Ｂ断面図及び部分拡大側
面図。

【図１１】端子部保持体にヒータ用端子部を貼着・保持
した状態の平面図、そのＣ−Ｃ断面図及び部分拡大側面
図。

【図１２】被覆用剥離シートを貼付する際の作用説明
図、その平面図及び正面図。

【図１３】図６に続く工程説明図。

【図１４】図１３に続く工程説明図。

【図１５】図１４に続く工程説明図。

【図１６】図１３〜図１５の要部拡大工程説明図。

【図１７】図１６に続く要部拡大工程説明図。

【図１８】図１３（ｃ）の要部拡大平面図。

【図１９】図１４（ｃ）の要部拡大平面図。

【図２０】図１３（ｃ）の平面図。

【図２１】図１５（ａ）の平面図。

【図２２】図１５（ｂ）に続く工程説明図。

【図２３】図２２に続く工程説明図。

【図２４】図２３に続く工程説明図。

【図２５】図２４の要部拡大図及び図１５（ｃ）に続く
工程説明図。

【図２６】図２５に続く工程説明図。

【図２７】図２６に続く工程説明図。

【図２８】図２７に続く工程説明図。

【図２９】本発明のセラミック構造体の一例を示す平面
図、その中央断面図及び側面図。

【図３０】検出素子用端子部保持体及び被覆用剥離シー
トの変形例を示す平面図、その作用を示す断面図。

【図３１】検出素子用端子部保持体の変形例を示す平面
図。

【図３２】端子部の変形例を示す斜視図。

【図３３】粘性調整粒状物を配合した塗料状物の作用説
明図。

【図３４】積層体の加圧工程において、グリーンシート
に金属ペーストパターン非形成領域が形成されている場
合の効果を示す作用説明図。

【図３５】図３４において、金属ペーストパターン非形
成領域が形成されていない場合の問題点を示す作用説明
図。

【図３６】端子部保持体の位置決めピン孔の変形例を示
す概念図。

【図３７】ペースト層非存在領域において、白金線と成
形体との間に隙間が生じた場合の問題点を示す説明図。

【符号の説明】

１，７，１０，１８ セラミックグリーンシート（セラ
ミック成形体） ３ 製品部分 ８ 金属ペーストパターン層（第二の導電性ペースト
層） ９ 検出素子用端子部（第二の金属端子部） １１ 金属ペーストパターン層（第一の導電性ペースト
層） １２ ヒータ用端子部（第一の金属端子部） １３，１４ 貫通窓部（端子部保持体収容部） １７ 粘着層 ３６ セラミック基板 ３６ａ 端面（端子取出面） ３６ｂ 基板本体 ３７，３８，３９ リード部（配線部） ５０ ヒータ内蔵型セラミックセンサ用構造体 ６０，６１，６２，６３ 位置決めピン孔（成形体位置
決め手段） ７５ 位置決めピン孔（端子部保持体位置決め手段） ７０ 端子部保持体 ７１ 基材 ７１ａ，ｃ 切欠部（操作用切欠部） ７２ 粘着層 ７３ 剥離シート ８５ 金属ペーストパターン層非形成領域（ペースト層
非存在領域） ２００ 位置決めダイ（基台） ２０１ 基準ピン（成形体位置決めピン、成形体位置決
め手段） ２０２ 基準ピン（端子部保持体位置決めピン、端子部
保持体位置決め手段）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板面方向に延びる配線部が厚さ方向中間
   部に内蔵されたセラミック製の基板本体と、 該基板本体の側縁に形成された端子取出面において、基
   端部が前記配線部の末端と電気的に接続された形態で埋
   設された線状の金属端子部とを備え、 前記配線部の末端縁と、前記端子取出面に対応する側縁
   との間に、該配線部が存在しない所定幅の配線部非存在
   領域が形成されたことを特徴とするセラミック基板。
2. 【請求項２】 前記配線部非存在領域の幅は０．１ｍｍ
   以上である請求項１記載のセラミック基板。
3. 【請求項３】 前記配線部の厚さは５μm〜１５０μmで
   ある請求項１又は２に記載のセラミック基板。
4. 【請求項４】 前記セラミック基板は、前記配線部が前
   記基板本体に対し厚さ方向おいて互いに異なる２位置に
   内蔵され、前記金属端子部もそれら各配線部に対応し
   て、それぞれその基端部が前記端子取出面において前記
   基板本体に埋設されたものである請求項１ないし３のい
   ずれかに記載のセラミック基板。
5. 【請求項５】 前記請求項１ないし４のいずれかに記載
   のセラミック基板を製造する方法であって、 板状をなすセラミック成形体の一方の板面に、前記配線
   部となるべき線状ないし帯状の導電性ペースト層を、そ
   の末端部が前記端子取出面に対応する側縁に対応して位
   置するように形成する導電性ペースト層形成工程と、 前記金属端子部の基端部が前記導電性ペースト層の前記
   末端部と重なり合うように、前記金属端子部を前記セラ
   ミック成形体に対して位置決め配置する金属端子部位置
   決め工程と、 前記セラミック成形体の前記板面に対し別の板状のセラ
   ミック成形体を積層し、前記金属端子部の前記基端部を
   両セラミック成形体の間で挟み付けて積層成形体を形成
   する積層工程と、 その積層成形体を焼成する焼成工程と、を含み、 少なくとも前記別のセラミック成形体を積層する前の状
   態において、前記セラミック成形体の前記板面には、前
   記配線部となるべき前記導電性ペースト層の末端縁と、
   前記端子取出面に対応する側縁との間に、該導電性ペー
   スト層が存在しない所定幅のペースト層非存在領域を形
   成することを特徴とするセラミック基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記ペースト層非存在領域の幅は０．２
   ｍｍ以上である請求項５記載のセラミック基板の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記導電性ペースト層の塗布厚さは５μ
   m〜１５０μmである請求項５又は６に記載のセラミック
   基板の製造方法。
8. 【請求項８】 板状の第一のセラミック成形体の一方の
   板面に、第一の配線部となるべき第一の導電性ペースト
   層を形成する第一の導電性ペースト層形成工程と、 第一の前記金属端子部の基端部が前記第一の導電性ペー
   スト層の前記末端部と重なり合うように、前記第一の金
   属端子部を前記第一のセラミック成形体に対して位置決
   め配置する第一の金属端子部位置決め工程と、 前記第一のセラミック成形体の前記第一の導電性ペース
   ト層の形成されている側の板面に対し板状の第二のセラ
   ミック成形体を積層して、前記第一の金属端子部の前記
   基端部をそれら第一及び第二のセラミック成形体の間で
   挟み付ける第一の積層工程と、 前記第一のセラミック成形体への積層前又は積層後のい
   ずれかにおいて、前記第二のセラミック成形体の前記第
   一のセラミック成形体への積層面とは反対側の板面に、
   第二の配線部となるべき第二の導電性ペースト層を形成
   する第二の導電性ペースト層形成工程と、 第二の前記金属端子部の基端部が前記第二の導電性ペー
   スト層の前記末端部と重なり合うように、前記第二の金
   属端子部を前記第二のセラミック成形体に対して位置決
   め配置する第二の金属端子部位置決め工程と、 前記第二のセラミック成形体の前記第二の導電性ペース
   ト層の形成されている側の板面に対し板状の第三のセラ
   ミック成形体を積層して、前記第二の金属端子部の前記
   基端部をそれら第二及び第三のセラミック成形体の間で
   挟み付ける第二の積層工程と、 を含む請求項５ないし７のいずれかに記載のセラミック
   基板の製造方法。