JPS60142240A - ガス検出素子 - Google Patents

ガス検出素子

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JPS60142240A
JPS60142240A JP24573783A JP24573783A JPS60142240A JP S60142240 A JPS60142240 A JP S60142240A JP 24573783 A JP24573783 A JP 24573783A JP 24573783 A JP24573783 A JP 24573783A JP S60142240 A JPS60142240 A JP S60142240A
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JP
Japan
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layer
glass
base plate
detecting element
element layer
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Pending
Application number
JP24573783A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Takami
高見 昭雄
Akira Nakano
中野 昭
Toshitaka Matsuura
松浦 利孝
Toshibumi Sekiya
俊文 関屋
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.)
Nippon Tokushu Togyo KK
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd, Nippon Tokushu Togyo KK filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP24573783A priority Critical patent/JPS60142240A/ja
Publication of JPS60142240A publication Critical patent/JPS60142240A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、ガス成分あるいはそのtflfi度に応じ−
C抵抗値の変化づる遷移金属酸化物を用いて周囲のカス
を検出づるカス検出素子に関りるしのCある。
[従来技術] 従来より大気中のガスの存在、あるい番よイの濃度を検
出づるためのガス検出素子の1つどじて、カスが接触し
た場合にイの電気抵抗が変化りるどいった特性を有Jる
SnO2,7nO,Ti0z等の遷移金属酸化物を用い
たーしのがある。近41この種のカス検出素子においC
(ま、その構造をOn単にしく生産性の向上を図るべく
、絶縁性のセラミック材からなる基板上に電極層を形成
し、史にイの−1から1述の遷移金属酸化物からなる素
f層を設りるどいつIこハイブリット」支ルFi +:
I芯用(〕lこらのが開発されている。
ところで−1述のJ:うに束子JKZをセラミック1.
L板上に形成しCなるガス検出索rにおいζは、素子層
の厚さを薄くづることがでさ゛、けンリ−の応答を早く
づることができるといった利点を右づるのであるが、一
方セラミック基板と素子層とのrfi肴強麿が弱く、イ
IJがれ易いといつIC問題もあった。これは検出索子
が室調にて使用される場合には余り問題どならないので
あるが、1ρ)えばストーブやコニンジン等に使用され
、検出索rが激しい熱リイクルに晒されるような場合に
、ヒラミック基板と素子層との熱膜眼差に基づく熱歪に
より生じ易くなるのである。
[発明の目的1 、そこで本発明は、ヒラミック基板上に遷移金属酸化物
からなる素子層を形成j)たガス検出素子に43いて、
ヒラミック基板と素子層との密着性を向−1ニし、素子
層のヒラミック基板からの剥−(を防止りることによっ
て、耐熱性を有しかつ信頼性の高いガス検出素子を11
1供づることを目的としくいる。
[発明の114成] かかる1]的を)!りるための本発明の構成1よ、しラ
ミック基板と、 該ヒラミック基板」に形成された電極層と、−J−記セ
ラミック塁板とに配電極層とに積層し、0.2ないし5
%のカラスを含む遷移金属酸化物を主成分とした第1の
素子層と、 該第1の素子層にfa層し、遷移金属酸化物を主成分と
した第2の素子層と、 を有することを特徴とするガス検出素子を要旨としてい
る。
ここで本発明のガス検出素子を図に承りと、例えば第1
図に示す如きものどなる。図にa)い(1はセラミック
基板、2は電極層、3は第1の素子層、4は第2の素子
層を示しており、場所によりけラミックU板11−に、
あるいは電化岡2十に第1の素子層3と第2の素子層4
が積層されていることを表わしている、。
上記ヒラミック基板1としては通常用いられるヒラミッ
ク基板でJ:り、例えばアルミプ、ベリリア、ムライト
、スーアアタイト等を主成分どしく焼成したヒラミック
基板が挙げられる。また、電1!1層2どl)ては、ヒ
ラミック基板1を焼成づる際に充分耐え1ワる導電体で
あれは′よいが、通常、金2しだは白金族を主成分とし
たものが用いられ、特に白金は電気抵抗を有しそのまま
電気回路どして用いることができるので白金を用いるこ
とが好ましい。
次に上記第1の素子1m3や第2の素子g2i4に用い
られる遷移金属酸化物としく(よ、検出するガス成分に
応じてイの物質が変化されるのであるが、通常用いられ
るしのとし−(,5nOz、1−!02、C00、zn
o、Nb2O5,Cr20gが挙げられ、本発明にJ3
い(もこれらのうちのいずれか1゛つ又(12つ以−に
の帽み合わセの物質を用いることが好ましい。
更に第1の素子層3におりるガラス祠は、セラミック基
板との接合強度を向上させるICめに用いられるbのC
あり、M熱唱(1が高く遷移金属酸化物と過剰な反1.
i>をしガく、更にヒラミック基板と熱膜111−係数
が近いことから小つケイ酸ガラスを使nlりることが好
ましい。
を実施例1 以下、A〜発明の詳細な説明りるが、本実施例にa3い
I(よ、セラミック基板に電極層、素子層をLシするど
と6に糸了を加熱しガス検出能力を向」させるためのに
−タ層をも設(ノた場合のガス検出素子を例にとり、そ
の作成手順及び電極図ど索(層の剥帥強庶につい【説明
する。
本実施例におりるガス検出素子の作成tま、第2図ない
し第6図に示1手順に従つ(行なった。尚第2図ないし
第6図における(イ)はi「面図を表わし、(ロ)はイ
のA−ΔIjllむi面図を夫々表わしでいる。
予め、上記各図に示4前jホのヒラミック基板に相当す
る厚さ1mmのグリーンシー1へ′10を、′1!−均
粒径1.5μmの△立20a92車吊%、81024重
量%、Ca Q 2車h1%及びMq02ΦAij%か
らなる混合粉末100重掛部に対しくノヂラール樹脂1
2車昂部及びジブチルノタレ−1・6重14%部を添+
111 L、イj磯溶1°?j中で混合しくスラリーと
じ、ドクターブレードを用いC作成づるど共に、第4図
ないし第6図に承り厚さ0.2mmのグリーンシート1
2を上記グリーンシー[・10と同様に作成した。
イして第2図に示t9Jl<、J配作成ハれだグリ−ン
シ−1・10.1に、前記?t?極層に相当づる電極パ
ターン14及び1Gと、ヒータパターン18と、検出信
号\5ヒータ用電源人・出力用の電極パターン20.2
2.24とを、1〕1に対し7%の△立20aを添加し
た白金ペーストで厚膜印刷した。
このようにして十記各パターンを厚膜印刷によっ(クリ
ーンシー1−10−tに形成づると、次に第3図に示J
如く、上記各電極パターン20.22.24.1乙に(
14号入出力用の白金リード線26.28.30をtr
i!設し、第1図(ご示!j如く、上記作成されたグリ
ーンシー1へ12の電極パターン14.16部分に間1
132を打ち抜きにJ、って設Lj、白金リード線26
.28.30の配設されたグリ ンシ−1へ10に積層
熱1[るした。尚、白金リード線26.28.30は本
実施例の揚含的径Q、2rrlInのリード線を用いた
。またこのリード線としで(ま白金て・なくτもよいが
、後述4る焼結の際に熱にJ、っ(劣化しないしのを使
用Jる必要があり、通常金または白金族のり一ト線が用
いられている。
イの後1−記作成された、電極パターン14及び16が
露出され白金リードれ1)26.2B、30が突出され
たグリーンシーl−10及び12の積に41Aを、大気
中温1([1500℃、保持11ろ間2 +1i’+間
の条件で焼成りることににつ(、電極層を有りるレラミ
ック基板を完成した。
次に、ガスを検出づるための索T層をト配しラミック基
板に段りることとなるのであるが、;1:ず第5図に示
づ如く、第1の素子層34を聞1」32内に段(]た。
ここC411の素子1ζ〆134としては、1℃均粒径
1.2μmのの−1−i 02 $5”l木100(刃
し部に対して1モル部の白金ブラックを添加(Jるとi
t−にボウリイ酸万ラスを後1i1i ’lる表(3二
従つ(添加し、更に全V)末に対して3小tIN%の1
チルレル[l−スを添加してブヂルカルヒ゛1・−ル(
2−(’2−71〜キシ11−キシ)丁タノールの商品
名)中で混合()、300ボイズに粘1良調整した11
02ペーストを用い、l1il 1−132の電極パタ
ーン14及び16に被るJるように5−1 Q (t、
 mの厚さく印刷j)lこ 。
イし゛C第6図に示J如く、上記第1の素子層34の1
.4M第2の素子層36を段り、大気中温1α1200
 ℃保持114間1時間の条件C焼き(=i IJるこ
とにJ、−)(ガス検出素子を111k。尚第2の素子
層36とし4(よ、上記第1の素子層34を設4Jる際
に用いた王107ベースト中のホウグイ酸ガラスを含ま
ない1102ペーストを用い、第1の素子層341−に
100 ・= ’I Ei 00 It mの厚さで印
刷した。
このようにしη作成されたガス検出素子のレラミック阜
仮ど素子層との接合状態を、)1す“素子の内部抵tr
iをブ[1バンパー)−にC渇Iff 350 ”Cに
設定し1.l雰囲気で測定してガス検出11シカをイj
!Iることを1イ「認した後、本カス検出素子を全負荷
状態0) 2000 CC,”、1ンシン11”F> 
I’ll出’a 41 ルm i!% ?!nf Ia
800 ”CのIJI気に5分間晒し、次い(アイドリ
ング状態に5分間晒づ熱taj撃試験を繰り返し実施し
、素子層が料理1りるまCの時間としC測定し1.:、
イの測定44!i床を次表に示J。
表においT、’No、1ないしNo、8は、第1の素子
層の小つケイ酸ガラス添加呈が夫々0.0゜1.0.2
.1.3.5.7.10Φ艶%であるカス検出素子を示
しCいる。ま1.:素子内部抵抗は、渇1m 350 
℃理論空燃比0.9の雰囲気中で測定した賄C゛あって
、理論空燃比1の場合にはいずれのガス検出素子620
0MΩ以上であったことから、こ4′シらの素子は全(
ガス検出能力を右Jることかわかった。
次にPラミック導、&板と素子Mlどの密着状態である
が、表にa31Jる剥削時間から、No、1、No。
2のカス検出素子のJ、うに、小つタイ酸ガラス添11
11 ffiが少ない場合に髪よ、素子層が剥離し易い
ことがわかり、少’cCくとも添加量を0.2mft1
%以、1どりる必要があることがわかった。ま/j添加
h1を1中[f1%以」どした場合にはイリ頗n;l1
間は5001侍間以上となつC強電は充分′Cあるが、
N097やNO,B(7)検出克了のよ・うtこ添加h
1を余り多くしても素子内部抵抗を増加させるだI:J
 (”あつ−C1かえってカスI!!麿の変化を私邸J
、くとらえることができないので、添加量としては5手
m%以1・ど(Jる必要があることもわかった。
尚、本実施例においては、セラミック九λIk−1に電
極層、ヒータ層、及び素子層を設(]ると共に、素子層
を除く電極層とヒータ層を覆うレラミツク板を段Iづ(
いるが、これは電極層とじ一タ層とを外部から保護゛り
るためのしのである1、また素子層q)遷移金属酸化物
としC’1” i 02を用いているが、通常用いられ
るSnO2,000,7nQ、Nb2O5、父はCr 
203を用いCし同様の効果が11ノられる。
[発明の効果1 以−1訂jホした如く、本発明のガス検出系rにJメい
てにJ1Lラミック括板上に設けられる遷移金属酸化物
を主成分どした素子層を2層どし、I 11f [1の
索:1層として0.2ないし5%のカラス材を含む遷移
金属酸化物を用いるJ、うにしCいる。このためヒラミ
ック基板と素子層どの密6性は向I−シ熱や振4jJに
よっても容易にイリTh1l L、ない楊)青のカス検
出素子を作ることができ、ま/J刀クラス添加figの
[眼を5)%どしCいるので素子のガス検出能力が落ノ
)るCとしなく、白・1久+1のある信頼性の、痛いカ
ス検出素子を捏供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はホブを明のカス検出素子の構成例を示J]11
1面図、第2図ないし第6図は本発明の実熱例のカス検
出索子作成’fffi1を示しくおり、各図におい〔(
イ)は正面図((1)は八−A綿密i面図である。 1・・・l!ラミック14ル 2・・・電極 3.33/I・・・第1の電lfi層 4.3G・・・Wi 2の電極層 10.12・・・クリーンシー1〜 14、′16・・・電極パターン 代理人 弁理−1−)に立 勉 他1名 第11t?1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、L?ラミック基板と、 該レラミック基板」−に形成された電極層と、十記しラ
    ミック基板ど主2電極層とに積層し、0.2ないし5%
    のガラスを含む遷移金属酸化物を主成分とした第1の素
    子層と、 該第1の素子層に積層し、遷移金属酸化物を主成分とし
    た第2の素子層と、 を右することを特徴とりるカス検出素子、。 2、遷移金属酸化物が、S rl O2,1i0z、C
    O01ZnO,Nb2O5及びCrzOaから選ばれた
    、1手Φ又は2秤以」−の物質eある1h許請求の範囲
    第′■項記載のカス@1]」索f。 3、カラスがポウクイ酸ガラスである特f:’F 請求
    の範囲第1項又は第2項記載のガス検出素子。
JP24573783A 1983-12-29 1983-12-29 ガス検出素子 Pending JPS60142240A (ja)

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JP24573783A JPS60142240A (ja) 1983-12-29 1983-12-29 ガス検出素子

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JP24573783A JPS60142240A (ja) 1983-12-29 1983-12-29 ガス検出素子

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JP24573783A Pending JPS60142240A (ja) 1983-12-29 1983-12-29 ガス検出素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007101477A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 薄膜ガスセンサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007101477A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 薄膜ガスセンサ

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