JPS62112051A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- JPS62112051A JPS62112051A JP60250801A JP25080185A JPS62112051A JP S62112051 A JPS62112051 A JP S62112051A JP 60250801 A JP60250801 A JP 60250801A JP 25080185 A JP25080185 A JP 25080185A JP S62112051 A JPS62112051 A JP S62112051A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode lead
- film
- electrode
- powder
- substrate
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
本発明は酸素センサに関するものである。
従来、酸素センサのＰｔ電極と引出しリードの接続はコ
イルスプリングによる圧着で行っていた。
イルスプリングによる圧着で行っていた。
しかし機械的な接触のため電気的信頼性に欠けるという
欠点があった。そして、Ｐｔ電極に引出しリードを溶接
あるいはろう付により直接接合する方法もあるが、ｐｔ
めっきの密着性が悪く信頼性の点て期待できない。
欠点があった。そして、Ｐｔ電極に引出しリードを溶接
あるいはろう付により直接接合する方法もあるが、ｐｔ
めっきの密着性が悪く信頼性の点て期待できない。
近年セラミックスと金属の接合法（メタライズ法）が種
々開発されている。例えば高融点金属法によるアルミナ
セラミックスとコバールの接合。
々開発されている。例えば高融点金属法によるアルミナ
セラミックスとコバールの接合。
酸化物ソルダー法によるアルミナセラミックスとニオブ
の接合等が知られている。前者は加湿水素または、加湿
フォーミング・ガス（Ｈｚ ／ ＮＺ ）中において１
’３００〜１７００℃の温度でメタライズする。後者は
酸化物をソルダーとして用い、加熱雰囲気としては一般
に低温の場合、空気中、高温の場合は中性ガスまたは真
空中でメタライズする。
の接合等が知られている。前者は加湿水素または、加湿
フォーミング・ガス（Ｈｚ ／ ＮＺ ）中において１
’３００〜１７００℃の温度でメタライズする。後者は
酸化物をソルダーとして用い、加熱雰囲気としては一般
に低温の場合、空気中、高温の場合は中性ガスまたは真
空中でメタライズする。
またこれらの接合方法以外にセラミックスの接合面に直
接ろう材を介して接合する方法がある（特開昭５９−２
３２６）。この方法はＣｕあるいはＡｇ等にＴｉを添加
した合金を予め作製し、セラミックス同士、もしくはセ
ラミックスと金属を接合するもので、Ｔｉ、Ｚｒの還元
作用を利用した一般に活性金属法といわれているもので
ある。この場合の加熱雰囲気は真空中またはＡｒ等の不
活性ガス中で行われる。しかしこの接合法もＡｒ中では
ジルコニアセラミックスにはぬれ性が悪く信頼性に欠け
る欠点があり、真空中では量生化という点で問題になる
。酸素センサは電解質ジルコニアセラミックス上にｐｔ
膜があり、電解質ジルコニアセラミックスとｐｔ膜にま
たがってメタライズするという特殊性からメタライズ時
は限定されてくる。
接ろう材を介して接合する方法がある（特開昭５９−２
３２６）。この方法はＣｕあるいはＡｇ等にＴｉを添加
した合金を予め作製し、セラミックス同士、もしくはセ
ラミックスと金属を接合するもので、Ｔｉ、Ｚｒの還元
作用を利用した一般に活性金属法といわれているもので
ある。この場合の加熱雰囲気は真空中またはＡｒ等の不
活性ガス中で行われる。しかしこの接合法もＡｒ中では
ジルコニアセラミックスにはぬれ性が悪く信頼性に欠け
る欠点があり、真空中では量生化という点で問題になる
。酸素センサは電解質ジルコニアセラミックス上にｐｔ
膜があり、電解質ジルコニアセラミックスとｐｔ膜にま
たがってメタライズするという特殊性からメタライズ時
は限定されてくる。
本発明の目的は電解質ジルコニアセラミックス上のＰｔ
電極に損傷を与えることなく両者にまたがったメタライ
ズ膜を形成すると同時にＰｔ電極引出しリードを接合し
た酸素センサを提供することである。
電極に損傷を与えることなく両者にまたがったメタライ
ズ膜を形成すると同時にＰｔ電極引出しリードを接合し
た酸素センサを提供することである。
本発明者らはこの目的を達成するためにＰｔｆｉ極の保
護膜、ろう合金へのＴｉの添加方法、加熱雰囲気等につ
き種々検討した。その結果、ろう合金へのＴｉの添加方
法として予め電解膜ジルコニアセラミックス上にＴｉ膜
を形成させることによりろう付のぬれ性が著しく向上し
、接合強度も向上することが分った。またＰｔ電極引出
し部はＮｉめつきによる保護膜がろう付にも十分ぬれ、
Ｐｔ電極に損傷を与えないことが分った。更にメタライ
ズと同時に引出しリードをろう付できることも分った。
護膜、ろう合金へのＴｉの添加方法、加熱雰囲気等につ
き種々検討した。その結果、ろう合金へのＴｉの添加方
法として予め電解膜ジルコニアセラミックス上にＴｉ膜
を形成させることによりろう付のぬれ性が著しく向上し
、接合強度も向上することが分った。またＰｔ電極引出
し部はＮｉめつきによる保護膜がろう付にも十分ぬれ、
Ｐｔ電極に損傷を与えないことが分った。更にメタライ
ズと同時に引出しリードをろう付できることも分った。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであっ
て、電解質ジルコニアセラミックス上のＰｔ電極引出し
部にＮｉの保護膜を形成し、ｉｔ電解質ジルコニアセラ
ミックスＮｉ保護膜にまたがってＴｉ膜を形成し、その
上に銀ろうと引出しリードを載せ、不活性ガス中で前記
銀ろうの融点以上に加熱したメタライズとリードの接合
を同時に行うことを特徴とする酸素センサである。
て、電解質ジルコニアセラミックス上のＰｔ電極引出し
部にＮｉの保護膜を形成し、ｉｔ電解質ジルコニアセラ
ミックスＮｉ保護膜にまたがってＴｉ膜を形成し、その
上に銀ろうと引出しリードを載せ、不活性ガス中で前記
銀ろうの融点以上に加熱したメタライズとリードの接合
を同時に行うことを特徴とする酸素センサである。
Ｐｔ電極引出し部へのＮｉ膜形成は電気めっきが簡便で
ある。この場合Ｐｔ電極部はマスクをすることは当然で
ある。また膜の密着性を悪くしないため５μｍ以上にな
らないようにし、メタライズ時に銀ろうに融解して無く
ならないように１μｍ以上にする必要がある。好ましく
は１〜３μｍが良い。Ｎｉ膜の形成はこの他に値着，ス
パツタ等による方法でも良い。
ある。この場合Ｐｔ電極部はマスクをすることは当然で
ある。また膜の密着性を悪くしないため５μｍ以上にな
らないようにし、メタライズ時に銀ろうに融解して無く
ならないように１μｍ以上にする必要がある。好ましく
は１〜３μｍが良い。Ｎｉ膜の形成はこの他に値着，ス
パツタ等による方法でも良い。
電解質ジルコニアセラミックスとＰｔ電極引出し部のＮ
ｉ膜へのＴｉ膜の形成方法は、Ｔｉ粉末を有機系バイン
ダによりペースト状にして印刷しても良いし、蒸着やス
パッタによる方法も有効である。
ｉ膜へのＴｉ膜の形成方法は、Ｔｉ粉末を有機系バイン
ダによりペースト状にして印刷しても良いし、蒸着やス
パッタによる方法も有効である。
またその上に配置する銀ろうの成分は、ＡＨ（。
Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｍｏ、 Ｗ、Ｆｅ。
ｃｏ及びＮｉからなる群より選ばれた２種以上の元素か
ら成るものである。これらの組合せでＡＫ。
ら成るものである。これらの組合せでＡＫ。
Ｃｕ ＨＺ ｎ ＊ Ｃｄ ｒ Ｓ ｎは従来のＪＩＳ
銀ろう成分であり、その他の元素は必要に応じて、例え
ば耐熱性を向上させたいときはＭｎ、Ｍｏ、Ｗ等の元素
を、また熱膨張緩和を目的とする場合には銀ろう成分に
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣＯ等を添加すればよい。この場合の添
加量は銀ろうの融点を著しく上昇させない範囲が望まし
く数％以下が適量である。
銀ろう成分であり、その他の元素は必要に応じて、例え
ば耐熱性を向上させたいときはＭｎ、Ｍｏ、Ｗ等の元素
を、また熱膨張緩和を目的とする場合には銀ろう成分に
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣＯ等を添加すればよい。この場合の添
加量は銀ろうの融点を著しく上昇させない範囲が望まし
く数％以下が適量である。
即ち主要元素はＡｇ ＋ Ｃｕになることが多い。
更に金属膜と同じ元素をろう材の中に含有させることに
よって金属膜の溶食を減少できるので考慮することも重
要である。
よって金属膜の溶食を減少できるので考慮することも重
要である。
ろうのぬれ性を良くする加熱雰囲気は、Ｈ２。
ＮＺ 、Ａｒ、Ｈｅ等あるがＨ２はｐｔと反応して水素
脆性を起すので他のガスと混合して使用するのが好まし
く、価格、安全性を総合して考えるとＮ２９０％にＮ２
１０％位が最適といえる。
脆性を起すので他のガスと混合して使用するのが好まし
く、価格、安全性を総合して考えるとＮ２９０％にＮ２
１０％位が最適といえる。
以下本発明を具体的な実施例によって説明する。
実施例１
第１図（ａ）に示すように、Ｐｔ電極２をめっきした２
０口ｘｌｔの電解質ジルコニアセラミックス基板１のＰ
ｔ電極引出し部にＮｉストライクめつき３を施した。次
に一４００メツシュのＴｉ粉末とテレピネオールにエチ
ルセルロースを５％添加したバインダを２：１の重量比
で混合してペースト状にしたもの４をＮｉ膜３と基板１
にまたがって印刷し、約１５０℃で乾燥固化し、その上
に同様にペースト状にした一４００メツシュの銀ろう（
７２％Ａｇ−２８％Ｃｕ ）粉末５及びφ０．６ の
Ｎ１のＰｔ電極引出しリード６を配置し。
０口ｘｌｔの電解質ジルコニアセラミックス基板１のＰ
ｔ電極引出し部にＮｉストライクめつき３を施した。次
に一４００メツシュのＴｉ粉末とテレピネオールにエチ
ルセルロースを５％添加したバインダを２：１の重量比
で混合してペースト状にしたもの４をＮｉ膜３と基板１
にまたがって印刷し、約１５０℃で乾燥固化し、その上
に同様にペースト状にした一４００メツシュの銀ろう（
７２％Ａｇ−２８％Ｃｕ ）粉末５及びφ０．６ の
Ｎ１のＰｔ電極引出しリード６を配置し。
Ｎ２ １０％Ｈ２雰囲気中で２００°Ｃ／ｍｉｎの加熱
速度で９５０℃まで加熱し、１０秒間保持後自然冷却し
た。その結果を第１図（ｂ）に示す。
速度で９５０℃まで加熱し、１０秒間保持後自然冷却し
た。その結果を第１図（ｂ）に示す。
Ｔｉ粉末４と銀ろう粉末５は完全に溶融合金フ化して基
板１及び電極引出しリード６を接合している。またＮｉ
膜３は溶融合金７と反応しているがＰｔ電極引出し部２
には損傷を与えていない。
板１及び電極引出しリード６を接合している。またＮｉ
膜３は溶融合金７と反応しているがＰｔ電極引出し部２
には損傷を与えていない。
比較例１
Ｐｔ電極引出し部２にＮｉストライクめつき３を施さず
実施例１は同様に電極引出しリード６を接合した結果を
第２図に示す。Ｐｔ電極引出し部２は溶融合金７により
損傷を受は電気的特性が低下することがあり信頼性に欠
けることは明らかである。
実施例１は同様に電極引出しリード６を接合した結果を
第２図に示す。Ｐｔ電極引出し部２は溶融合金７により
損傷を受は電気的特性が低下することがあり信頼性に欠
けることは明らかである。
以上の結果からＰｔ電極引出し部２の保護膜は融点がろ
う材の融点より高く、ろうにぬれ、ろうと反応あるいは
ろうに溶融しにくい金属が良いことが分る。
う材の融点より高く、ろうにぬれ、ろうと反応あるいは
ろうに溶融しにくい金属が良いことが分る。
実施例２
前記実施例１においてはＰｔ電極引出し部２の保護膜に
Ｎｉストライクめっきを施したものについて述へたが、
電気めっきの困難なＺ ｒ ＨＮ ｂ ＋Ｗ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金膜をスパッタによりＰｔ
ｌ極引出し部２に形成し、実施例１と同様に加熱接合し
た結果、これらの膜もＰｔ電極引出し部２に損傷を与え
なかった。
Ｎｉストライクめっきを施したものについて述へたが、
電気めっきの困難なＺ ｒ ＨＮ ｂ ＋Ｗ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金膜をスパッタによりＰｔ
ｌ極引出し部２に形成し、実施例１と同様に加熱接合し
た結果、これらの膜もＰｔ電極引出し部２に損傷を与え
なかった。
以上前記実施例においては、セラミックスにＺｒ０ｚを
用いているが、その他のセラミックス。
用いているが、その他のセラミックス。
例えばＡ Ｑ ｚ○ＩＩ、 Ｙ ｘｏ ｓｒ Ｍ ｇ○
等の酸化物系セラミックス、５ｉａＮ番、ＳｉＣ，ＡＩ
Ｎ等の窒化物系セラミックス、その他の非酸化物系セラ
ミックスにも適用でき、本発明の効果が発揮できる。
等の酸化物系セラミックス、５ｉａＮ番、ＳｉＣ，ＡＩ
Ｎ等の窒化物系セラミックス、その他の非酸化物系セラ
ミックスにも適用でき、本発明の効果が発揮できる。
本発明の方法によれば、Ｐｔ電極引出し部にメタライズ
層を介して電極引出しリードを接合できるので、信頼性
の高い酸素センサを得ることができる。
層を介して電極引出しリードを接合できるので、信頼性
の高い酸素センサを得ることができる。
第１図（ａ）は本発明の酸素センサの実施例の接合前の
断面図、（ｂ）は（ａ）の接合後の断面図、第２図は第
１図のセンサの効果を捕捉する説明図である。 １・・・電解質ジルコニアセラミックス基板、２・・・
Ｐｔｆｉ極、３・・・Ｎｉ、４・・・Ｔｉ粉末、５・・
・銀ろう粉末。
断面図、（ｂ）は（ａ）の接合後の断面図、第２図は第
１図のセンサの効果を捕捉する説明図である。 １・・・電解質ジルコニアセラミックス基板、２・・・
Ｐｔｆｉ極、３・・・Ｎｉ、４・・・Ｔｉ粉末、５・・
・銀ろう粉末。
Claims (1)
- １．電解質ジルコニア基板上の白金電極引出し部にめつ
き，蒸着，スパツタのいずれかにより金属膜を被覆し、
該金属膜上と電解質ジルコニア基板上にまたがつてチタ
ン膜またはジルコニウム膜を形成し、該チタン膜または
ジルコニウム膜上で銀ろうにより電極引出しリードを接
合することを特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60250801A JPS62112051A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60250801A JPS62112051A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112051A true JPS62112051A (ja) | 1987-05-23 |
Family
ID=17213250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60250801A Pending JPS62112051A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62112051A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104696A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-05-15 | Ngk Insulators Ltd | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 |
| JP2001281206A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 検出素子 |
-
1985
- 1985-11-11 JP JP60250801A patent/JPS62112051A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104696A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-05-15 | Ngk Insulators Ltd | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 |
| JP2001281206A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 検出素子 |
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