WO2016031739A1 - センサ基板、リード付きセンサ基板およびセンサ装置 - Google Patents

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WO2016031739A1
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detection electrode
metal material
sensor substrate
connection pad
sensor
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PCT/JP2015/073637
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乙丸　秀和
木村　貴司
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京セラ株式会社
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    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the present invention relates to a sensor substrate having a detection electrode, a sensor substrate with leads, and a sensor device.
  • a sensor substrate used for an exhaust gas sensor or the like a sensor substrate including an insulating substrate made of a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body and a detection electrode provided on the surface of the insulating substrate is used.
  • the resistance value or current value of the detection electrode changes due to a decrease in electrical insulation between the adjacent detection electrodes.
  • the content of the object to be detected in the exhaust gas or the like is calculated and detected by the change in the resistance value or current value.
  • platinum is frequently used as a metal material that is not easily oxidized even at high temperatures such as exhaust gas.
  • platinum when platinum is used as the material of the detection electrode, platinum has a catalytic action, which may cause the following problems. That is, for example, when the object to be detected is fine particles such as soot (carbon) and is a substance that is relatively easily decomposed and removed, the fine particles as the object to be detected are decomposed by the catalytic action of platinum contained in the detection electrode. Easy to be. Fine particles such as decomposed soot are easily scattered and removed. That is, an amount smaller than the amount of fine particles actually attached to the detection electrode remains on and around the detection electrode, and the small amount is detected. Therefore, a value smaller than the actual content of soot or the like is detected as the content of soot or the like in the exhaust gas, and the detection accuracy decreases.
  • the sensor substrate according to one aspect of the present invention is mainly composed of an insulating substrate having a main surface and a first metal material made of a base metal material that is catalytically inactive with respect to a decomposition reaction of fine particles, and the insulating substrate. And a detection electrode provided on the main surface, and an exposed surface of the detection electrode is covered with a passive film of the first metal material.
  • a sensor device includes the sensor substrate having the above-described configuration and a power supply unit that supplies a potential to the detection electrode.
  • the sensor substrate according to one aspect of the present invention does not have a catalytic action for decomposition of soot or the like, for example, because the detection electrode has the above-described configuration. Therefore, oxidation of the detection object attached to the detection electrode is difficult to occur. Further, since the exposed surface of the detection electrode is covered with the passive film of the first metal material, the possibility that the entire detection electrode is oxidized is reduced. Therefore, a sensor substrate with high detection accuracy can be provided.
  • the sensor device according to one aspect of the present invention has the sensor substrate having the above-described configuration, the detection accuracy is high.
  • (A) is a top view showing the sensor substrate and the sensor device of the first embodiment of the present invention
  • (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a). It is sectional drawing which expands and shows the B section of FIG. It is sectional drawing which expands and shows the principal part in the sensor substrate and the sensor substrate with a lead of the 2nd Embodiment of this invention.
  • (A) is a top view which shows the modification of the sensor board
  • (b) is sectional drawing which shows the other modification of the sensor board
  • a sensor substrate and a sensor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience, and does not limit the upper and lower sides when the sensor substrate or the like is actually used.
  • FIG. 1A is a top view showing the sensor substrate and the sensor device of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG.
  • the insulating substrate 1, the detection electrode 2 provided on the main surface (the upper surface in the example of FIG. 1) of the insulating substrate 1, and the internal wiring 3 that is a conductive path for externally connecting the detection electrode 2 are used in the first embodiment.
  • a sensor substrate 4 is basically formed.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is covered with a passive film 2a.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is a portion of the surface of the detection electrode 2 that is not in contact with the insulating substrate 1.
  • the insulating substrate 1 is, for example, a flat plate shape such as a square plate shape, and is a base for providing a plurality of detection electrodes 2 that are electrically insulated from each other.
  • the insulating substrate 1 is made of a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, or a zirconia ceramic (zirconium oxide sintered body). Is formed.
  • the insulating substrate 1 may be formed by laminating a plurality of insulating layers (no symbol) made of such a ceramic sintered body.
  • the insulating substrate 1 is formed by laminating a plurality of insulating layers made of, for example, an aluminum oxide sintered body, it can be manufactured by the following method. First, an appropriate organic binder, a solvent, and the like are added to and mixed with raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide and calcium oxide to obtain a slurry-like mixture (slurry). Next, this slurry is formed into a sheet shape by a doctor blade method, a calender roll method, or the like to produce a ceramic green sheet. Next, an appropriate punching process is performed on the ceramic green sheet, and a plurality of sheets produced by the punching process are laminated as necessary to obtain a laminated body. Thereafter, the insulating substrate 1 can be manufactured by firing the laminated body at a high temperature (about 1300 to 1600 ° C.).
  • a high temperature about 1300 to 1600 ° C.
  • the detection electrode 2 is a part for measuring the content of fine particles such as soot in the environment where the sensor substrate 4 is disposed.
  • fine particles such as soot adhere to the detection electrode 2
  • the electrical insulation changes between the detection electrodes 2 adjacent to each other.
  • the electrical resistance, current value, and the like in the detection electrode 2 change due to this change in electrical insulation.
  • the mass of the fine particles in the environment where the detection electrode 2 is present is calculated and detected. Based on the mass of the fine particles and the flow rate (volume) of the gas in the environment where the detection electrode 2 exists, the content of the fine particles in the gas is calculated and detected.
  • the detection electrode 2 contains a first metal material, which will be described later, as a main component as a metal material that causes such a change in electrical resistance.
  • the first metal material is a base metal material that is catalytically inactive (hereinafter simply referred to as catalyst inactive) with respect to the decomposition reaction of the fine particles.
  • the fine particles are, for example, soot (carbon fine particles).
  • the base metal material as the first metal material is such that the passive film can be formed on the exposed surface 21 of the detection electrode 2. Examples of such base metal materials include base metal materials such as iron, aluminum, nickel, titanium, and chromium.
  • the base metal material may be a material containing silicon in addition to these base metal materials.
  • silicon may form a compound (silicide) with the above base metal material.
  • the base metal material may be a base metal material other than the above base metal material, and a passive film may be formed by combination with silicon.
  • An example of a base metal material that forms a passive film when combined with silicon is molybdenum. In other words, the base metal material may be molybdenum silicide.
  • the first metal material is, for example, contained in the detection electrode 2 by about 80% by mass or more, and is the main component of the detection electrode 2.
  • the detection electrode 2 may contain an inorganic component such as glass or ceramics. These inorganic components are components for adjusting the firing shrinkage when the detection electrode 2 is formed by simultaneous firing with the insulating substrate 1 as described later, for example.
  • the environment in which the sensor substrate 4 is disposed is, for example, an exhaust passage for exhaust gas from an automobile. If the amount of fine particles detected by the sensor substrate 4 increases, it is detected that the content of fine particles flowing through the exhaust passage has increased. Thereby, for example, a failure of a DPF (diesel particulate filter) that is a filter device that removes particulates such as soot from the exhaust gas of a diesel engine can be detected.
  • a DPF diesel particulate filter
  • the detection electrode 2 is preferably formed in a pattern in which it is easy to increase the length of the portion that contributes to detection in order to effectively detect a change in resistance value due to adhesion of fine particles.
  • a pattern include a comb-like pattern or a linear pattern including an elongated rectangular (band-like) pattern.
  • FIG. 1 shows an example in which the detection electrode 2 is an elongated rectangular pattern.
  • the internal wiring 3 is formed inside the insulating substrate 1 and is, for example, a conductive path for electrically connecting the detection electrode 2 on the upper surface of the insulating substrate 1 and a connection pad 5 on the lower surface described later.
  • the internal wiring 3 may include a heater disposed inside the insulating substrate 1.
  • FIG. 1B shows an example in which a part of the internal wiring 3 is a heater arranged in parallel to the main surface of the insulating substrate 1.
  • the internal wiring 3 as a heater is a part for preheating the detection electrode 2, for example. When the detection electrode 2 is preheated, the change in the resistance value of the detection electrode 2 becomes more sensitive to the adhesion of the fine particles, and the accuracy of detection of the fine particles is improved.
  • the internal wiring 3 is, for example, from the detection electrode 2 on the upper surface of the insulating substrate 1 to another main surface on the opposite side of the main surface of the insulating substrate 1 on which the detection electrode 2 is provided (lower surface in the example of FIG. 1). It may include up to a portion (not shown) provided over. In this case, the detection electrode 2 is electrically led to the lower surface of the insulating substrate 1 by the internal wiring 3.
  • the internal wiring 3 may include a through conductor (no symbol) that penetrates at least a part of the insulating substrate 1 in the thickness direction.
  • the internal wiring 3 may include an internal wiring conductor (not shown) such as a circuit pattern provided between the insulating layers.
  • connection pads 5 for external connection are provided on the upper and lower surfaces of the insulating substrate 1.
  • the connection pad 5 on the upper surface of the insulating substrate 1 is directly connected to the end of the detection electrode 2.
  • the connection pad 5 is a rectangular pattern, and the length (width) of the short side is larger than the width of the detection electrode 2. Since the width of the connection pad 5 is larger than the width of the detection electrode 2, electrical connection of the detection electrode 2 to an external electric circuit is facilitated.
  • An external electric circuit (not shown) and the detection electrode 2 are electrically connected via the connection pad 5.
  • a signal such as a change in electric resistance detected by the detection electrode 2 is transmitted to an external electric circuit, and predetermined processing such as detection and display of fine particles is performed.
  • connection pad 5 on the lower surface of the insulating substrate 1 is directly connected to a portion of the internal wiring 3 that is electrically led to the lower surface of the insulating substrate 1.
  • a conductive path (not indicated) that electrically connects the internal wiring 3 and the connection pad 5 to each other is formed.
  • This conductive path is, for example, for electrically connecting the internal wiring 3 as a heater and an external electric circuit, and for example, a predetermined power is supplied from the external electric circuit to the heater (internal wiring 3).
  • connection pads 5 on the upper surface and the lower surface of the insulating substrate 1 are respectively bonded to predetermined portions of the external electric circuit by a conductive bonding material such as solder or conductive adhesive, the detection electrode 2 and the internal wiring 3 are connected to the external electric circuit.
  • the circuit is electrically connected to each other.
  • connection pad 5 The electrical connection between the connection pad 5 and the external electric circuit is made through a conductive connection material such as solder.
  • a lead terminal (not shown in FIGS. 1 and 2) may be bonded to the connection pad 5 in advance, and electrical connection with an external electric circuit may be performed via the lead terminal.
  • the surface portion of the detection electrode 2 does not contain platinum. Therefore, the catalytic action for the chemical reaction of the detected object such as soot oxidation is effectively reduced as compared with the case where platinum is contained.
  • the surface portion of the detection electrode 2 is a portion including the exposed surface 21 of the detection electrode 2 and the passive film 2 a covering the exposed surface 21. Therefore, it is difficult for the detected object attached to the detection electrode 2 to be oxidized. Therefore, the sensor substrate 4 with high detection accuracy can be provided.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is covered with a passive film 2a. Therefore, the possibility that the entire detection electrode 2 is oxidized is reduced. Therefore, it is possible to provide the sensor substrate 4 with high detection accuracy and long-term reliability.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is a portion of the surface of the detection electrode 2 that is not in contact with the insulating substrate 1 and is a portion that is exposed to the outside when it is assumed that there is no passive film 2a. is there.
  • the base metal material contained in the base metal material is present as a metal (non-oxide) in the detection electrode 2.
  • the first metal material contained in the sensing electrode 2 includes at least one base metal material such as iron, aluminum, nickel, titanium, chromium, and molybdenum that can easily form the passive film 2a. Yes. Moreover, the compound (silicide) of these base metal materials and silicon may be included. These base metal materials are inactive to the catalyst and do not have a catalytic action for the decomposition of fine particles.
  • the detection electrode 2 contains the first metal material made of such a base metal material as a main component at a ratio of about 80% by mass or more.
  • the detection electrode 2 may contain other metal components in addition to the first metal material as the main component. Further, the other metal material does not necessarily need to be a metal material that easily forms the passive film 2a, and may be another metal material (for example, tungsten).
  • the detection electrode 2 is formed as follows, for example. That is, a powder of the base metal material is kneaded with an organic solvent and a binder to produce a metal paste. Next, this metal paste is applied in a predetermined pattern on the main surface of the ceramic green sheet to be the insulating substrate 1. The metal paste is applied by, for example, a screen printing method. Thereafter, these metal paste and ceramic green sheet are fired simultaneously. Through the above steps, the insulating substrate 1 having the detection electrode 2 can be manufactured.
  • the thickness (thickness) of the passive film 2a is set to about 0.1 to 5 ⁇ m, for example. With this thickness, the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is effectively covered with the passive film 2a. Therefore, the possibility that the whole or most of the detection electrode 2 is oxidized is effectively reduced.
  • the uniform thickness in this case means a state in which the thickness variation of the passive film 2a in one detection electrode 2 is within ⁇ 10% with respect to the median thickness. For example, if the median thickness of the passive film 2a is about 2 ⁇ m, it means that the thickness ranges from about 1.8 to 2.2 ⁇ m.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 does not necessarily have to be entirely covered with the passive film 2a.
  • the passive film 2a may cover about 90% of the exposed surface 21 of the detection electrode 2 in terms of area. In other words, 90% or more of the surface portion of the detection electrode 2 may be the passive film 2a. If the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is covered with the passive film 2a at such a ratio, the possibility that the oxidation of the entire detection electrode 2 proceeds is effectively reduced.
  • the exposed surface 21 of the detection electrode 2 is preferably covered entirely with the passive film 2a in order to suppress the oxidation of the detection electrode 2 and the like more effectively.
  • the passive film 2a it is advantageous in the following points. That is, in this case, the possibility that the oxidation proceeds to the entire detection electrode 2 is more effectively reduced.
  • the passive film 2a If the passive film 2a is too thick, the initial resistance of the surface portion of the detection electrode 2 (resistance before being set in an environment containing fine particles) increases. For this reason, the conduction resistance between the detection electrode 2 (sensor substrate 4) and the external electric circuit is increased, and the change in the resistance value of the detection electrode 2 due to the adhesion of fine particles is difficult to be detected.
  • the above baking may be performed in an atmosphere containing a small amount of oxygen and moisture.
  • a passive film 2a is formed on the exposed surface 21 of the metal material including the base metal material.
  • a non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere or an inert atmosphere is used in such a firing process of the sensor substrate 4, but the passive film 2a is not effectively formed by firing in a non-oxidizing atmosphere.
  • the passive film 2a can be effectively formed by setting the firing conditions such as the atmosphere as described above.
  • the passive film 2a is an oxide layer containing at least one of iron oxide, chromium oxide, and chromium oxide.
  • the oxidation proceeds to the iron-nickel-chromium alloy existing inside the exposed surface 21 of the detection electrode 2. Is suppressed.
  • the first metal material forming the passive film 2a may be composed mainly of an iron-nickel-chromium alloy. That is, the base metal material may be an iron-nickel-chromium alloy. In this case, the first metal material may contain other base metal material such as titanium or aluminum in a ratio of about 10% by mass or less in addition to the main component of iron-nickel-chromium alloy.
  • the passive film 2a in this case is formed by oxidation of a metal material containing iron, nickel, and chromium.
  • the 1st metal material which is the main component of the detection electrode 2 shall contain iron, nickel, and chromium.
  • These metal materials such as iron can be used as a metal paste as described above, for example, and it is easy to form the detection electrode 2 by simultaneous firing with the insulating substrate 1 (ceramic green sheet).
  • the passive film 2a it is easy to form the passive film 2a, and the progress of oxidation to the inside (inside) of the detection electrode 2 is more effectively suppressed.
  • these base metal materials are catalytically inactive metals that do not have a catalytic action.
  • the first metal material is mainly composed of an iron-nickel-chromium alloy. It is more advantageous to use an alloy material.
  • the specific composition of the first metal material made of an iron-nickel-chromium alloy, which is a base metal material, is, for example, 1 to 55% by mass of iron (Fe), 20 to 80% by mass of nickel (Ni), and 10% of chromium (Cr). To 25% by mass, titanium (Ti) 0.1 to 5% by mass, and aluminum (Al) 0.1 to 5% by mass.
  • the composition of the first metal material is, for example, 6 to 10 mass% of iron, about 73 mass% or more of nickel, and 14 to 17 mass% of chromium.
  • the chromium content is as high as that of nickel may be used.
  • the composition of the first metal material is, for example, about 41 mass% or more of iron, 30 to 30.5 mass% of nickel, and 30 to 35.5 mass% of chromium.
  • the detection electrode 2 may further contain a trace amount of a base metal material such as manganese or aluminum. Moreover, trace amount metal materials other than base metal materials, such as copper, may further be contained. Furthermore, a trace amount nonmetallic material, such as carbon, sulfur, or silicon, may further be contained.
  • the first metal material may be mainly composed of iron and chromium.
  • the first metal material in this case may also contain other base metal materials such as titanium or aluminum in a proportion of about 10% by mass or less in addition to the main component of iron-chromium alloy.
  • the passive film 2a including such a base metal material is formed by oxidation of a metal material including iron and chromium, and the metal material included in the detection electrode 2 includes iron and chromium. Is done.
  • This metal material can also be used as a metal paste to easily form the detection electrode 2 by simultaneous firing with the insulating substrate 1. In addition, it is easy to form the passive film 2a, and the progress of oxidation to the inside (inside) of the detection electrode 2 is more effectively suppressed.
  • these base metals are metals which do not have a catalytic action and are catalyst inactive.
  • the first metal material is an alloy material mainly composed of iron-chromium in consideration of the ease of formation of the passive film 2a and, consequently, the measurement accuracy, reliability and productivity of the sensor substrate 4. It may be.
  • the iron-chromium alloy can also be regarded as a nickel component removed from the iron-nickel-chromium alloy described above. Since the iron-chromium alloy is easier to passivate than the iron-nickel-chromium alloy, it is easier to form the passive film 2 a on the surface portion of the detection electrode 2.
  • the composition of the iron-chromium alloy is, for example, 70 to 80% by mass of iron and 20 to 30% by mass of chromium.
  • the composition in the case where the first metal material further includes another base metal material such as aluminum is, for example, 70 to 75% by mass of iron, 20 to 25% by mass of chromium, and 3 to 7% by mass of aluminum.
  • the passive film 2a should just coat
  • the passive film 2 a is not provided on the surface of the detection electrode 2 in contact with the internal wiring 3, it is easy to keep the contact resistance between the detection electrode 2 and the internal wiring 3 small. . In this case, it is possible to provide the internal wiring 3 having an advantageous configuration for enhancing the electrical characteristics of the sensor substrate 4.
  • the passive film 2a is cut at a portion where the detection electrode 2 is provided so that the sensor substrate 4 can be viewed in a longitudinal section, and the surface portion of the detection electrode 2 is analyzed by electron beam microanalyzer (EPMA) or X-ray diffraction. It can detect by analyzing by methods, such as analysis. Moreover, the thickness of the passive film 2a can also be measured by this method.
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • X-ray diffraction X-ray diffraction
  • the internal wiring 3 is mainly composed of the first metal material as in the case of the detection electrode 2, for example, and may have a passive film (not shown) made of the first metal material on the surface thereof. Further, the internal wiring 3 may be made of a metal that is difficult to oxidize, such as platinum or gold.
  • connection pad 5 can also be manufactured by the same method using, for example, the same metal material as that of the detection electrode 2. However, if only the detection electrode 2 and its surroundings (for example, the upper surface of the insulating substrate 1) of the sensor substrate 4 are exposed and used in the flow path of the gas containing fine particles, the connection pad 5 is The base metal material that easily forms the passive film as described above may not be included. That is, in such a case, since the connection pad 5 is less likely to be oxidized by a high-temperature gas or the like, it does not necessarily have to have oxidation resistance like the detection electrode 2.
  • the internal wiring 3 and the connection pad 5 may be made of a metal material having a catalytic action, or may be made of other metal materials. It may be a thing. That is, the internal wiring 3 and the connection pad 5 may be, for example, tungsten, manganese, cobalt, copper or gold, or an alloy containing these metal materials (for example, nickel-cobalt alloy).
  • the internal wiring 3 and the connection pad 5 for example, considering the ease of formation by simultaneous firing with the insulating substrate 1 made of an aluminum oxide sintered body, the strength of bonding to the insulating substrate 1, and characteristics such as electrical resistance. A material containing tungsten as a main component may be used.
  • a plating layer such as nickel and gold may be applied to the exposed surface of the connection pad 5.
  • oxidation of the connection pad 5, suppression of corrosion, and improvement of characteristics such as wettability of solder connecting the connection pad 5 and the external electric circuit are possible. As a result, the reliability as the sensor substrate 4 is improved.
  • the first metal material forming the detection electrode 2 may be made of a base metal material mainly composed of molybdenum silicide (for example, MoSi 2 ).
  • molybdenum silicide is a base metal material.
  • the first metal material in this case may contain other base metal materials such as iron and nickel in addition to molybdenum silicide.
  • the first metal material may contain an iron-nickel-chromium alloy and molybdenum silicide as main components.
  • the glass component described above when the glass component described above is contained in the detection electrode 2, it is difficult for the glass component to enter between the iron-nickel-chromium particles and the molybdenum silicide particles. Therefore, oversintering due to penetration of the glass component between these particles is less likely to occur. Thereby, the oxidation resistance of the detection electrode 2 is further improved.
  • the detection electrode 2 contains molybdenum silicide
  • the content is set to about 90 to 100% by mass, for example. As a result, the above effect can be obtained more reliably.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a main part of the sensor substrate 4 according to the second embodiment. This main part corresponds to the connection pad 5 of the sensor substrate 4 of the first embodiment and its periphery.
  • the sensor substrate 4 of the second embodiment is the same as the sensor substrate 4 of the first embodiment except for this essential part. Explanation of matters similar to those in the first embodiment is omitted.
  • the first metal material is composed mainly of an iron-nickel-chromium alloy or composed mainly of an iron-chromium alloy.
  • the first metal material in this case may also contain another base metal material such as titanium.
  • the connection pad 5 is made of the same metal material as the detection electrode 2. That is, the connection pad 5 is formed mainly of a first metal material made of a base metal material mainly composed of an iron-chromium alloy such as an iron-nickel-chromium alloy or an iron-chromium alloy.
  • Lead terminals 6 are arranged so as to be electrically connected to the connection pads 5. The lead terminal 6 is bonded to the connection pad 5 via a bonding layer 7 provided on at least a part of the exposed surface 51 of the connection pad 5.
  • the lead terminal 6 and the sensor substrate 9 with leads including the lead terminal 6 and the sensor substrate 4 will be described later.
  • the lead terminal 6 and the sensor substrate 4 are shown separately.
  • the lead terminal 6 is aligned in the direction of the arrow in the figure and joined to the connection pad 5.
  • the bonding layer 7 is formed of a second metal material that contains the same metal material as that of the connection pad 5 as a main component and further contains at least one of aluminum and silicon as an additive.
  • the connection pad 5 is made of the same metal material as the detection electrode 2.
  • the detection electrode 2 is mainly composed of a first metal material made of iron-nickel-chromium alloy or iron-chromium alloy.
  • the bonding layer 7 is formed of a second metal material obtained by adding at least one of aluminum and silicon to an iron-chromium alloy (first metal material) such as an iron-nickel-chromium alloy or an iron-chromium alloy.
  • first metal material such as an iron-nickel-chromium alloy or an iron-chromium alloy.
  • Aluminum and silicon are additives for lowering the melting point of the second metal material compared to the first metal material.
  • the second metal material forming the bonding layer 7 has a lower melting point than the first metal material due to the action of the additive.
  • connection pad 5 when the lead terminal 6 is bonded onto the connection pad 5, only the bonding layer 7 can be melted without melting the connection pad 5. Thereby, the lead terminal 6 can be easily joined to the connection pad 5.
  • connection pad 5 since the possibility of partial melting of the connection pad 5 at the time of joining the lead terminals 6 is reduced, it is easy to maintain the pattern as the connection pad 5 in a predetermined pattern.
  • the detection electrode 2 is formed of the same metal material as the connection pad 5
  • pattern deformation due to partial melting of the detection electrode 2 at the time of joining the lead terminals 6 can be effectively suppressed. Furthermore, it is possible to suppress a decrease in electrical insulation between the detection electrodes 2 due to the pattern deformation.
  • connection pad 5 may be composed mainly of an iron-chromium alloy and may contain about 0.1 to 5 mass of aluminum, for example. That is, the connection pad 5 may contain a component corresponding to the additive in the bonding layer 7. In such a case, the content of the additive material such as aluminum in the bonding layer 7 may be set to about 0.1 to 5.0% by mass larger than the content of aluminum or the like in the connection pad 5.
  • both the detection electrode 2 and the connection pad 5 are mainly composed of a first metal material that is an iron-chromium-aluminum alloy, and the aluminum content is about 5% by mass
  • the bonding layer 7 is formed of a second metal material in which 5% by mass of aluminum is added to 100 parts by mass of an iron-chromium-aluminum alloy.
  • the melting points of the detection electrode 2 and the connection pad 5 are both about 1550 ° C.
  • the melting point of the bonding layer 7 is about 1450 ° C. Therefore, the brazing temperature (peak temperature, etc.) of the lead terminal 6 may be set to about 1480 ° C.
  • the content of the additive in the second metal material is, for example, about 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component of iron-chromium alloy. If the content rate of the additive is in the above range, the melting point of the bonding layer 7 can be effectively lowered as compared with the melting point of the connection pad 5 made of the first metal material.
  • the bonding layer 7 may be provided from the exposed surface 51 of the connection pad 5 to the main surface of the insulating substrate 1.
  • the bonding layer 7 may be continuously applied from the main surface of the insulating substrate 1 to the exposed surface 51 (for example, the side surface and the upper surface) of the connection pad 5.
  • the bonding layer 7 may continuously cover from the main surface of the insulating substrate 1 to the entire exposed surface 51 of the connection pad 5.
  • Aluminum is more active in bonding to the insulating substrate 1 made of an aluminum oxide sintered body or the like than silicon. Therefore, when the bonding layer 7 is provided up to the main surface of the insulating substrate 1, aluminum is preferable as an additive from the viewpoint of improving the bonding strength to the insulating substrate 1 as described above.
  • the sensor device 10 of the embodiment is formed by the sensor substrate 4 of the first or second embodiment and the power supply unit 11 that supplies a potential to the detection electrode 2.
  • the sensor device 10 formed by electrically connecting the power supply unit 11 to the sensor substrate 4 of the first embodiment will be described as an example. Even when the sensor substrate 4 of the second embodiment is used, the sensor device 10 having the same effect as the following example can be manufactured by the same method.
  • Different electrodes (positive electrode, negative electrode, etc.) of the power supply unit 11 are connected to different lead terminals 6.
  • a potential of about 50 volts (V) is supplied from the power supply unit 11 to the detection electrode 2, and a leakage current due to this potential is detected.
  • the resistance value of the detection electrode 2 is detected by the value of this leakage current.
  • the resistance value of the detection electrode 2 is measured by, for example, an external measurement detection circuit (not shown).
  • a circuit for measuring a resistance value of the detection electrode 2 may be disposed on the insulating substrate 1.
  • the power supply unit 11 includes, for example, a terminal, a rectifier, a transformer circuit, and the like that are electrically connected to an external power supply (not shown) as a soot detection circuit, and is a part to which predetermined power is transmitted from the external power supply.
  • the transmitted power is adjusted to a condition suitable for measuring the resistance value of the detection electrode 2 in the power supply unit 11 and transmitted to the detection electrode 2.
  • connection conductor such as a conductive connection material that electrically connects the connection pad 5 and the power supply unit 11 is schematically indicated by a virtual line (two-dot chain line).
  • the detection accuracy is high.
  • the detection electrode 2 is made of platinum and the temperature of the atmosphere (exhaust gas) where fine particles of soot are detected is about 550 ° C.
  • soot is decomposed by the catalytic reaction of platinum, soot is effective. Is not detected.
  • the detection electrode 2 is inactive to the catalyst, soot decomposition is suppressed and the content of soot as fine particles is detected with high accuracy.
  • Modification 4A is a top view showing a modified example of the sensor substrate 4 and the sensor device 10 shown in FIG. 1, and FIG. 4B is another modified example of the sensor substrate 4 and the sensor device 10 shown in FIG. It is sectional drawing shown. 4, parts similar to those in FIGS. 1 and 3 are given the same reference numerals.
  • the detection electrode 2 has a comb-like pattern. Further, the two detection electrodes 2 are arranged in such a positional relationship as to engage with each other. In this case, for example, the length of the portion that contributes to the detection of the detection electrode 2 can be increased while keeping the size of the insulating substrate 1 in plan view as small as possible. The longer the length of the portion that contributes to the detection of the detection electrode 2, the greater the change in resistance value as the detection electrode 2. In addition, detection of fine particles in the gas becomes easy. That is, even when the content of fine particles in the gas is small, the fine particles can be detected more reliably.
  • the sensor substrate 4 and the sensor device 10 that are more advantageous in terms of improvement in accuracy and sensitivity of detection of particulates in the gas and miniaturization in plan view.
  • connection pad 5 which performs the electrical connection of the power supply part 11 and the detection electrode 2
  • the virtual line two-dot chain line
  • a lead terminal 6 is bonded to each of the connection pads 5 on the upper surface and the lower surface of the insulating substrate 1 to form a sensor substrate 9 with leads.
  • the lead terminal 6 is bonded to the connection pad 5 via the bonding layer 7 as described above, for example.
  • the end of the lead terminal 6 opposite to the end joined to the connection pad 5 is joined to a predetermined part of the external electric circuit and electrically connected. That is, electrical and mechanical connection to the external electric circuit of the sensor substrate 4 (sensor device 10) is performed via the lead terminal 6. Different electrodes (positive electrode, negative electrode, etc.) of the power supply unit 11 are connected to different lead terminals 6.
  • the insulating substrate 1 of the sensor substrate 4 and the external electric circuit are provided by elastic deformation of the lead terminal 6. It becomes easier to relieve stress such as thermal stress due to a difference in thermal expansion from an external substrate (not shown) such as a resin substrate. Therefore, in this case, it is possible to provide the sensor substrate 4 and the sensor device 10 that are advantageous for improving the reliability of external connection and the like.
  • the lead terminal 6 is not for detecting fine particles, like the connection pad 5. Therefore, the material for forming the lead terminal 6 may be appropriately selected according to the environment in which the lead terminal 6 is used, the conditions such as the productivity and economy of the sensor substrate 4. For example, if the lead terminal 6 is made of a metal material having excellent oxidation resistance such as platinum or gold, it is advantageous in terms of reliability as the sensor device 10. Further, the lead terminal 6 may be formed of an iron-based alloy such as an iron-nickel-cobalt alloy, copper, or the like with an emphasis on economy and the like. Further, when the lead terminal 6 is made of an iron-based alloy, the exposed surface may be protected by a plating layer such as a gold plating layer.
  • a plating layer such as a gold plating layer.
  • the bonding of the lead terminal 6 to the connection pad 5 is not limited to the bonding layer 7 and may be performed by a brazing material (not shown) such as a silver brazing (silver copper brazing material) or a gold brazing. Also for the brazing material, as with the lead terminal 6, the material is appropriately selected according to various conditions when the sensor substrate 4 is manufactured or used.
  • the bonding layer 7 is used.
  • the sensor substrate 4 of the second embodiment is used as the sensor substrate 4 as in the example of FIG.
  • the bonding layer 7 solidified after being melted in the second embodiment is suitable for practical use.
  • the lead terminal 6 can be easily and firmly bonded to the connection pad 5 through the bonding layer 7. Can do.
  • each component (iron, chromium, aluminum, etc.) of the second metal material is melted and recrystallized by heating when the lead terminals 6 are brazed. Therefore, the iron-chromium alloy and the additive such as aluminum are distributed almost uniformly in the bonding layer 7 with a polycrystalline structure.
  • connection pad 5 may extend from the lower surface of the insulating substrate 1 to the side surface (end surface). Further, the lead terminals 6 may be provided on the exposed surface other than the lower surface of the insulating substrate 1.
  • the bonding layer 7 may be used for bonding the lead terminals 6 only to the connection pads 5 on either the upper surface or the lower surface of the insulating substrate 1, and the lead terminals 6 are only formed on either the upper or lower surface. It may be arranged.
  • the sensor substrate of the example having the detection electrode having the composition shown in Table 1 and the sensor substrate of the comparative example were manufactured, and the detection accuracy of soot as fine particles in the gas was confirmed.
  • Each detection electrode had a comb-like pattern with a line width and a gap (adjacent spacing) of about 100 ⁇ m.
  • the numerical value following an element name shows the content rate (mass%) of the element in a detection electrode.
  • the soot detection accuracy is the specified content rate.
  • the sensor substrate is set in the flow path for sending the gas containing soot, the soot content rate is measured, and the measurement result (experimental value) and the above specified content rate are measured. It was evaluated by comparing (theoretical value). At that time, soot was used in the exhaust from the diesel engine, and the soot content in the gas was set to about 10 mg / m 3 .
  • the detection electrode was formed of a base metal material having the composition shown in Table 1 (experiment numbers 3 to 9 and 11). Firing was performed in an atmosphere containing oxygen to form a passive film.
  • the detection electrode was formed of a metal material having a single composition shown in Table 1 (experiment numbers 1 and 2).
  • the sensor substrates of other comparative examples were fired in a reducing atmosphere so as not to form a passive film.
  • the surface part of the detection electrode was analyzed with the electron beam microanalyzer (EPMA), and the presence or absence of the passive film was confirmed.
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • the soot in the gas was detected at the temperatures shown in Table 1 for the sensor substrates of these examples and comparative examples.
  • the ratio between the above theoretical value and the experimental value of the soot content in the gas is 0.8 to 1.2 (good), less than 0.8 and exceeding 1.2 Was not possible (x).
  • experimental values / theoretical values of 0.9 to 1.1 were determined to be particularly good ( ⁇ ).
  • the detection electrodes having the compositions of material numbers 7 to 9 and 11 have particularly high detection accuracy.
  • the iron content is 8 to 50% by mass (particularly about 50% by mass)
  • the nickel content is about 28 to 76% by mass (particularly about 30% by mass)
  • the chromium content is The rate was 16 to 20% by mass (particularly about 20% by mass).
  • the nickel content is relatively small, about 30% by mass (28-30% by mass, etc.)
  • iron is about 50% by mass (48-50% by mass, etc.)
  • chromium is about 20% by mass (19-20% by mass). In the example set to about (mass%), high detection accuracy was obtained.

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Abstract

　主面を有する絶縁基板１と、微粒子の分解反応に対して触媒不活性な卑金属系材料からなる第１金属材料を主成分としているとともに絶縁基板１の主面に設けられた検知電極２とを備えており、検知電極２の露出表面21が金属材料の不動態膜によって被覆されているセンサ基板４である。検知電極２ですす等の被検知物が触媒反応によって分解されることが抑制されるとともに、不動態膜によって検知電極２全体の酸化が抑制されるため、被検知物の検知精度が高い。

Description

センサ基板、リード付きセンサ基板およびセンサ装置
　本発明は、検知電極を有するセンサ基板、リード付きセンサ基板およびセンサ装置に関するものである。
　排気ガス用センサ等に用いられるセンサ基板として、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック焼結体からなる絶縁基板と、絶縁基板の表面に設けられた検知電極とを含むセンサ基板が用いられている。例えば排気ガス中に含有される被検知物の検知電極への付着に伴い、隣接した他の検知電極との間の電気絶縁性の低下に起因して検知電極の抵抗値や電流値が変化する。この抵抗値や電流値の変化によって、排気ガス等における被検知物の含有量が算出され、検知される。
　検知電極を形成する材料としては、排気ガス等の高温でも酸化しにくい金属材料として、白金が多用されている。
特開昭55－30690号公報 特開昭59－197847号公報
　しかしながら、検知電極の材料として白金が用いられている場合には、白金が触媒作用を有するため、次のような不具合を生じる可能性があった。すなわち、例えば被検知物がすす（炭素）等の微粒子であり、比較的分解除去されやすい物質である場合に、検知電極に含有されている白金の触媒作用によって、被検知物である微粒子が分解されやすい。分解されたすす等の微粒子は外部に飛散して除去されやすい。すなわち、実際に検知電極に付着した微粒子の量よりも少ない量が検知電極上および検知電極の周辺に残り、その少ない量が検知される。そのため、実際のすす等の含有量よりも小さい値が排気ガス中のすす等の含有量として検知されることになり、検知の精度が低下する。
　本発明の１つの態様のセンサ基板は、主面を有する絶縁基板と、微粒子の分解反応に対して触媒不活性な卑金属系材料からなる第１金属材料を主成分としているとともに前記絶縁基板の前記主面に設けられた検知電極とを備えており、該検知電極の露出表面が前記第１金属材料の不動態膜によって被覆されている。
　本発明の１つの態様のセンサ装置は、上記構成のセンサ基板と、前記検知電極に電位を供給する電源部とを備える。
　本発明の１つの態様によるセンサ基板は、検知電極が上記構成であることから、例えばすす等の分解等に対する触媒作用を有していない。そのため、検知電極に付着した被検知物の酸化等が生じにくい。また、検知電極の露出表面が第１金属材料の不動態膜によって被覆されていることから、検知電極の全体が酸化する可能性が低減されている。したがって、検知の精度が高いセンサ基板を提供することができる。
　本発明の１つの態様によるセンサ装置は、上記構成のセンサ基板を有していることから、検知の精度が高い。
（ａ）は本発明の第１の実施形態のセンサ基板およびセンサ装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。 図１のＢ部分を拡大して示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のセンサ基板およびリード付きセンサ基板における要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は図１に示すセンサ基板およびセンサ装置の変形例を示す上面図であり、（ｂ）は図１に示すセンサ基板およびセンサ装置の他の変形例を示す断面図である。
　本発明の実施形態のセンサ基板およびセンサ装置を添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にセンサ基板等が使用される際の上下を限定するものではない。
　（第１の実施形態）
　図１（ａ）は本発明の第１の実施形態のセンサ基板およびセンサ装置を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。また、図２は図１のＢ部分を拡大して示す断面図である。絶縁基板１と、絶縁基板１の主面（図１の例では上面）に設けられた検知電極２と、検知電極２を外部接続する導電路である内部配線３とによって第１の実施形態のセンサ基板４が基本的に形成されている。また、検知電極２の露出表面21が不動態膜２ａによって被覆されている。ここで検知電極２の露出表面21とは、検知電極２の表面のうち絶縁基板１に接していない部分である。
　絶縁基板１は、例えば四角板状等の平板状であり、複数の検知電極２を互いに電気的に絶縁させて設けるための基体である。絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体またはジルコニア系セラミックス（酸化ジルコニウム質焼結体）等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層（符号なし）が積層されて形成されていてもよい。
　絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されて形成されている場合であれば、以下の方法で製作することができる。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合して泥漿状の混合物（スラリー）とする。次に、このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。次に、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、その打ち抜き加工で作製した複数のシートを必要に応じて積層して積層体とする。その後、この積層体を高温（約1300～1600℃）で焼成することによって絶縁基板１を製作することができる。
　検知電極２は、このセンサ基板４が配置される環境におけるすす等の微粒子の含有量を測定するための部分である。すす等の微粒子が検知電極２に付着したときに、互いに隣り合う検知電極２間で電気絶縁性が変化する。この電気絶縁性の変化によって検知電極２における電気抵抗および電流値等が変化する。この電気抵抗等の変化を検知することによって、検知電極２が存在している環境中の微粒子の質量が算出され、検知される。この微粒子の質量、および検知電極２が存在している環境におけるガスの流量（体積）により、そのガス中の微粒子の含有率が算出され、検知される。
　そのため、検知電極２は、このような電気抵抗の変化が生じるような金属材料として、後述する第１金属材料を主成分として含有している。この第１金属材料は、微粒子の分解反応に対して触媒不活性（以下、単に触媒不活性という）な卑金属系材料からなるものである。微粒子は、例えばすす（カーボンの微粒子）である。また、この第１金属材料である卑金属系材料は、その不動態膜を検知電極２の露出表面21に形成できるようなものである。このような卑金属系材料としては、例えば鉄、アルミニウム、ニッケル、チタンおよびクロム等の卑金属材料が挙げられる。
　また、卑金属系材料は、これらの卑金属材料に加えてケイ素を含む材料であってもよい。この場合のケイ素は、上記の卑金属材料と化合物（ケイ化物）を形成していてもよい。また、卑金属系材料は、上記の卑金属材料以外の卑金属材料であって、ケイ素との化合によって不動態膜を生じたものでもよい。ケイ素との化合によって不動態膜を形成するようになる卑金属材料としては、例えばモリブデンが挙げられる。言い換えれば、卑金属系材料はケイ化モリブデンであってもよい。
　第１金属材料は、例えば検知電極２に約80質量％以上含有され、検知電極２の主成分となっている。検知電極２には、この第１金属材料以外に、ガラスまたはセラミックス等の無機成分が含有されていてもよい。これらの無機成分は、例えば後述するように絶縁基板１との同時焼成で検知電極２を形成するときの、焼成収縮の調整用等の成分である。
　センサ基板４が配置される環境とは、例えば自動車の排気ガスの排気通路である。センサ基板４で検知される微粒子の量が多くなれば、排気通路を流れる微粒子の含有量が大きくなったことが検知される。これにより、例えばディーゼルエンジンの排気ガスからすす等の微粒子を除去するフィルタ装置であるＤＰＦ（ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）の故障が検知できる。
　検知電極２は、微粒子の付着による抵抗値の変化を効果的に検知するためには、検知に寄与する部分の長さを長くすることが容易なパターンに形成されていることが好ましい。このようなパターンとしては、例えば櫛歯状のパターン、または細長い長方形状（帯状）のパターンを含む線状のパターン等が挙げられる。図１では、検知電極２が細長い長方形状のパターンである例を示している。
　内部配線３は、絶縁基板１の内部に形成されており、例えば絶縁基板１の上面の検知電極２と後述する下面の接続パッド５とを電気的に接続するための導電路である。内部配線３は、絶縁基板１の内部に配置されたヒータを含むものでも構わない。図１（ｂ）では、内部配線３の一部が絶縁基板１の主面に平行に配置されたヒータであるときの一例を示している。ヒータとしての内部配線３は、例えば検知電極２を予備加熱するための部分である。検知電極２が予備加熱されている場合には、微粒子の付着に対して検知電極２の抵抗値の変化がより鋭敏になり、微粒子の検知の精度が向上する。
　また、内部配線３は、例えば絶縁基板１の上面の検知電極２から、絶縁基板１のうち検知電極２が設けられている主面と反対側の他の主面（図１の例では下面）にかけて設けられている部分（図示せず）までを含んでいてもよい。この場合には、検知電極２が内部配線３によって絶縁基板１の下面に電気的に導出される。なお、内部配線３は、絶縁基板１の厚み方向の少なくとも一部を貫通する貫通導体（符号なし）を含んでいてもよい。また、内部配線３は、絶縁層の層間に設けられた回路パターン状等の内部配線導体（図示せず）を含んでいてもよい。
　第１の実施形態のセンサ基板４において、絶縁基板１の上面および下面に外部接続用の接続パッド５が設けられている。絶縁基板１の上面の接続パッド５は、検知電極２の端部に直接に接続されている。接続パッド５は、この例では長方形状のパターンであり、短辺の長さ（幅）が検知電極２の幅よりも大きい。接続パッド５の幅が検知電極２の幅よりも大きいため、検知電極２の外部電気回路との電気的な接続が容易になっている。この接続パッド５を介して、外部電気回路（図示せず）と検知電極２とが電気的に接続される。検知電極２で検知された電気抵抗の変化等の信号が外部電気回路に伝送され、微粒子の検知および表示等の所定の処理が行なわれる。
　また、絶縁基板１の下面の接続パッド５は、内部配線３のうち絶縁基板１の下面に電気的に導出された部分に直接に接続されている。これによって、内部配線３と接続パッド５とを互いに電気的に接続する導電路（符号なし）が形成されている。この導電路は、例えばヒータとしての内部配線３と外部電気回路とを電気的に接続するためのものであり、例えば外部電気回路からヒータ（内部配線３）に所定の電力が供給される。
　絶縁基板１の上面および下面の接続パッド５が、それぞれはんだまたは導電性接着剤等の導電性の接合材によって外部電気回路の所定部位に接合されれば、検知電極２および内部配線３と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。
　接続パッド５と外部電気回路との電気的な接続は、例えばはんだ等の導電性接続材を介して行なわれる。また、接続パッド５に予めリード端子（図１および図２では図示せず）を接合しておいて、このリード端子を介して外部電気回路との電気的な接続を行なうようにしてもよい。
　第１の実施形態のセンサ基板４は、検知電極２の表面部が白金を含んでいない。そのため、例えばすすの酸化等といった被検知物の化学反応に対する触媒作用が、白金が含まれている場合に比べて効果的に低減されている。検知電極２の表面部とは、検知電極２の露出表面21およびその露出表面21を被覆している不動態膜２ａを含む部分である。そのため、検知電極２に付着した被検知物の酸化等が生じにくい。したがって、検知の精度が高いセンサ基板４を提供することができる。
　また、検知電極２の露出表面21は、不動態膜２ａによって被覆されている。そのため、検知電極２の全体が酸化する可能性が低減されている。したがって、検知の精度および長期信頼性が高いセンサ基板４を提供することができる。
　なお、検知電極２の露出表面21とは、前述したように検知電極２の表面のうち絶縁基板１に接していない部分であり、不動態膜２ａがないと仮定したときには外部に露出する部分である。この露出表面21から内側では、検知電極２は、例えば上記卑金属系材料（第１金属材料）に含まれる卑金属材料が金属（非酸化物）として存在している。
　検知電極２に含有されている第１金属材料は、上記のように、不動態膜２ａの形成が容易な鉄、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロムおよびモリブデン等の卑金属材料の少なくとも１種を含んでいる。また、これらの卑金属材料とケイ素との化合物（ケイ化物）を含んでいてもよい。これらの卑金属系材料は触媒不活性であり、微粒子の分解等に対して触媒作用を有していない。検知電極２は、このような卑金属系材料からなる第１金属材料を、主成分として約80質量％以上の割合で含有している。
　検知電極２は、主成分である第１金属材料以外に他の金属成分を含有していても構わない。また、この他の金属材料は、必ずしも不動態膜２ａを形成しやすい金属材料である必要はなく、他の金属材料（例えばタングステン等）であってもよい。
　検知電極２は、例えば次のようにして形成されている。すなわち、上記の卑金属系材料の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して金属ペーストを作製する。次に、この金属ペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの主面等に所定パターンで塗布する。金属ペーストの塗布は、例えばスクリーン印刷法によって行なう。その後、これらの金属ペーストとセラミックグリーンシートとを同時焼成する。以上の工程によって、検知電極２を有する絶縁基板１を作製することができる。
　不動態膜２ａの厚み（厚さ）は、例えば0.1～５μｍ程度に設定される。この程度の厚みであれば、検知電極２の露出表面21が効果的に不動態膜２ａで覆われる。そのため、検知電極２の全体または大部分が酸化するような可能性が効果的に低減される。
　不動態膜２ａの厚さは、検知電極２の露出表面21の全体において一様な厚さであれば、検知電極２の全体において偏りなく、その内部への酸化の進行を抑制することができる。この場合の一様な厚さとは、１つの検知電極２における不動態膜２ａの厚さのばらつきが、厚さの中央値に対して±10％以内である状態を意味する。例えば不動態膜２ａの厚さの中央値が約２μｍ程度であれば、その厚さの範囲が約1.8～2.2μｍにある状態を意味する。
　検知電極２の露出表面21は、必ずしもその全面が不動態膜２ａで被覆されているものでなくてもよい。例えば、面積の割合で、検知電極２の露出表面21の90％程度に不動態膜２ａが被覆しているものでも構わない。言い換えれば、検知電極２の表面部のうち90％以上が不動態膜２ａであればよい。この程度の割合で検知電極２の露出表面21が不動態膜２ａによって被覆されていれば、検知電極２の全体に酸化が進行する可能性が効果的に低減される。
　ただし、検知電極２の露出表面21は、検知電極２の酸化等をより効果的に抑制する上では、その全面が不動態膜２ａで被覆されている方がよい。言い換えれば、検知電極２の露出表面21の全面が不動態膜２ａで覆われている場合には、次のような点で有利である。すなわち、この場合には、検知電極２の全体に酸化が進行する可能性がより効果的に低減される。
　なお、不動態膜２ａが厚過ぎれば、検知電極２の表面部の初期の抵抗（微粒子を含む環境中にセットされる前の抵抗）が大きくなる。そのため、検知電極２（センサ基板４）と外部電気回路との導通抵抗が大きくなって、微粒子の付着による検知電極２の抵抗値の変化が検知されにくくなる。
　検知電極２の露出表面21に不動態膜２ａを形成するには、例えば上記の焼成を、微量の酸素および水分を含有する雰囲気で行なえばよい。焼成時に、卑金属系材料を含む金属材料の露出表面21に不動態膜２ａが生じる。また、上記金属材料で検知電極２を形成した後に、微量の酸素および水分を含む環境中で検知電極２を含むセンサ基板４を熱処理するようにしてもよい。この熱処理によって、金属材料の露出した表面部分が酸化し、不動態膜２ａが生じる。
　一般には、このようなセンサ基板４の焼成工程では還元雰囲気または不活性雰囲気等の非酸化性雰囲気が用いられるが、非酸化性雰囲気による焼成では不動態膜２ａが効果的に形成されない。これに対して、上記のように雰囲気等の焼成条件を設定することによって不動態膜２ａを効果的に形成することができる。
　不動態膜２ａは、例えば検知電極２が主成分として鉄－ニッケル－クロム合金を含有するものである場合には、酸化鉄、酸化クロムおよび酸化クロムのうち少なくとも１種を含む酸化物層である。このように検知電極２の露出表面21が不動態膜２ａで被覆されていることによって、検知電極２の露出表面21よりも内側に存在している鉄－ニッケル－クロム合金まで酸化が進行することが抑制される。
　不動態膜２ａを形成する第１金属材料は、鉄－ニッケル－クロム合金を主成分とするものであってもよい。すなわち、卑金属系材料が鉄－ニッケル－クロム合金であってもよい。この場合の第１金属材料は、主成分である鉄－ニッケル－クロム合金以外に、チタンまたはアルミニウム等の他の卑金属材料を10質量％程度以下の割合で含んでいてもよい。
　この場合には、次のような点で有利である。すなわち、この場合の不動態膜２ａは、鉄、ニッケルおよびクロムを含む金属材料の酸化によって形成される。そのためには、検知電極２の主成分である第１金属材料が、鉄、ニッケルおよびクロムを含むものとされる。これらの鉄等の金属材料は、例えば上記のように金属ペーストとして用いて、絶縁基板１（セラミックグリーンシート）との同時焼成によって検知電極２を形成することが容易である。また、不動態膜２ａの形成が容易であり、検知電極２の内部（内側）への酸化の進行もより効果的に抑制される。また、これらの卑金属材料は、触媒作用を有していない、触媒不活性な金属である。
　したがって、不動態膜２ａの形成の容易さ、ひいてはセンサ基板４としての測定の精度、信頼性および生産性等を考慮すれば、第１金属材料として、鉄－ニッケル－クロム合金を主成分とする合金材料を用いることがより有利である。
　卑金属系材料である鉄－ニッケル－クロム合金からなる第１金属材料の具体的な組成は、例えば鉄（Ｆｅ）１～55質量％、ニッケル（Ｎｉ）20～80質量％、クロム（Ｃｒ）10～25質量％、チタン（Ｔｉ）0.1～５質量％およびアルミニウム（Ａｌ）0.1～５質量％である。
　また、ニッケルの含有量が比較的大きい他の例でも構わない。この場合の第１金属材料の組成は、例えば鉄６～10質量％、ニッケル約73質量％以上、クロム14～17質量％である。また、クロムの含有量がニッケルと同じ程度に多い他の例でも構わない。この場合の第１金属材料の組成は、例えば鉄約41質量％以上、ニッケル30～30.5質量％、クロム30～35.5質量％である。
　また、第１金属材料が鉄－ニッケル－クロム合金である上記いずれの例においても、検知電極２には、マンガンまたはアルミニウム等の微量の卑金属材料がさらに含まれていてもよい。また、銅等の卑金属材料以外の微量の金属材料がさらに含まれていてもよい。さらに、炭素、硫黄またはケイ素等の微量の非金属材料がさらに含有されていてもよい。
　また、第１金属材料は、鉄およびクロムを主成分とするものであってもよい。この場合の第１金属材料についても、主成分である鉄－クロム合金以外に、チタンまたはアルミニウム等の他の卑金属材料を10質量％程度以下の割合で含んでいてもよい。
　この場合にも、このような卑金属系材料を含む不動態膜２ａは、鉄およびクロムを含む金属材料の酸化によって形成され、検知電極２に含有される金属材料が、鉄およびクロムを含むものとされる。この金属材料についても、金属ペーストとして用いて、絶縁基板１との同時焼成によって検知電極２を形成することが容易である。また、不動態膜２ａの形成が容易であり、検知電極２の内部（内側）への酸化の進行もより効果的に抑制される。また、これらの卑金属は、触媒作用を有していない、触媒不活性な金属である。
　したがって、不動態膜２ａの形成の容易さ、ひいてはセンサ基板４としての測定の精度、信頼性および生産性等を考慮したときに、第１金属材料は、鉄－クロムを主成分とする合金材料であってもよい。なお、鉄－クロム合金は、前述した鉄－ニッケル－クロム合金からニッケル成分が抜けたものとみなすこともできる。鉄－クロム合金は、鉄－ニッケル－クロム合金に比べて不動態化がより容易であるため、検知電極２の表面部分に不動態膜２ａを形成することがより容易である。鉄－クロム合金の組成は、例えば鉄70～80質量％、クロム20～30質量％である。また、第１金属材料がさらにアルミニウム等の他の卑金属材料を含むものである場合の組成は、例えば鉄70～75質量％、クロム20～25質量％、アルミニウム３～７質量％である。
　なお、不動態膜２ａは、図２に示すように、検知電極２の露出表面21を被覆していればよい。検知電極２の表面のうち絶縁基板１と接する部分には不動態膜２ａが設けられている必要はない。
　また、検知電極２の表面のうち内部配線３と接する部分に不動態膜２ａが設けられていない場合には、検知電極２と内部配線３との間の接触抵抗を小さく抑えることが容易である。この場合には、センサ基板４としての電気特性を高める上で有利な構成の内部配線３とすることができる。
　不動態膜２ａは、例えば、検知電極２が設けられた部分でセンサ基板４を縦断面視可能なように切断し、検知電極２の表面部を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析またはＸ線回折分析等の方法で分析することによって検出することができる。また、この方法で、不動態膜２ａの厚みを測定することもできる。
　内部配線３は、例えば検知電極２と同様に第１金属材料を主成分としているものであり、その表面に第１金属材料の不動態膜（図示せず）を有するものであってもよい。また、内部配線３は、白金または金等の酸化しにくい金属からなるものであってもよい。
　また、接続パッド５についても、例えば検知電極２と同様の金属材料を用い、同様の方法で作製することができる。ただし、センサ基板４のうち検知電極２およびその周辺（例えば絶縁基板１の上面）のみが、微粒子等が含有されるガスの流路内に露出して用いられる場合であれば、接続パッド５は、上記のような不動態膜を形成しやすい卑金属系材料を含むものでなくても構わない。すなわち、このような場合には、接続パッド５について、高温のガス等によって酸化する可能性が小さいため、必ずしも検知電極２のような耐酸化性を有するものである必要はない。
　また、内部配線３および接続パッド５は、被検知物であるすす等の微粒子を検知するものではないため、触媒作用を有する金属材料からなるものであってもよく、それ以外の金属材料からなるものであってもよい。すなわち、内部配線３および接続パッド５は、例えばタングステン、マンガン、コバルト、銅もしくは金、またはこれらの金属材料を含む合金（例えばニッケル－コバルト合金等）であってもよい。内部配線３および接続パッド５について、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる絶縁基板１との同時焼成による形成の容易さ、絶縁基板１の対する接合の強度、および電気抵抗等の特性を考慮して、タングステンを主成分として含有するものが用いられてもよい。
　また、接続パッド５の露出表面に、ニッケルおよび金等のめっき層（図示せず）が被着されていてもよい。めっき層の被着によって、例えば接続パッド５の酸化、腐食の抑制、および接続パッド５と外部電気回路とを接続するはんだの濡れ性等の特性の向上が可能である。これによって、センサ基板４としての信頼性等が向上する。
　また、検知電極２を形成している第１金属材料は、ケイ化モリブデン（例えばＭｏＳｉ２）を主成分とする卑金属系材料からなるものであってもよい。この場合、ケイ化モリブデンが卑金属系材料である。また、この場合の第１金属材料は、ケイ化モリブデン以外に鉄、ニッケル等の他の卑金属材料を含有していてもよい。また、第１金属材料が、鉄－ニッケル－クロム合金とケイ化モリブデンとを主成分として含有するものであってもよい。
　この場合には、例えば前述したガラス成分が検知電極２に含まれているときに、鉄－ニッケル－クロム粒子およびケイ化モリブデンの粒子の間にガラス成分が入りにくくなる。そのため、これらの粒子間へのガラス成分の浸入による過焼結が発生しにくくなる。これによって、検知電極２の耐酸化性がさらに向上する。
　検知電極２がケイ化モリブデンを含有する場合の含有量は、例えば約90～100質量％に設定される。これによって、上記の効果をより確実に得ることができる。
　（第２の実施形態）
　図３は、第２の実施形態のセンサ基板４における要部を示す断面図である。この要部は、第１の実施形態のセンサ基板４の接続パッド５およびその周辺に相当する。図３において図１と同様の部位には同様の符号を付している。なお、図３では絶縁基板１の下面側の接続パッド５を例として挙げているが、以下に説明する事項は、絶縁基板１の上面の接続パッド５に関しても同様である。
　第２の実施形態のセンサ基板４は、この要部以外は第１の実施形態のセンサ基板４と同様である。第１の実施形態と同様の事項については説明を省略する。
　第２の実施形態において、第１金属材料は、鉄－ニッケル－クロム合金を主成分とするもの、または鉄－クロム合金を主成分とするものである。この場合の第１金属材料も、チタン等の他の卑金属系材料を含有するものであってもよい。また、接続パッド５は検知電極２と同じ金属材料からなる。すなわち、接続パッド５は、鉄－ニッケル－クロム合金または鉄－クロム合金等の鉄－クロム系合金を主成分とする卑金属系材料からなる第１金属材料を主成分として形成されている。また、この接続パッド５に電気的に接続するようにリード端子６が配置されている。このリード端子６は、接続パッド５の露出表面51の少なくとも一部に設けられた接合層７を介して接続パッド５に接合されている。リード端子６、およびリード端子６とセンサ基板４とを含むリード付きセンサ基板９の詳細については後述する。なお、図３では、リード端子６とセンサ基板４とを別々にして示している。図中の矢印の方向にリード端子６が位置合わせされ、接続パッド５に接合される。
　接合層７は、接続パッド５と同じ金属材料を主成分として含有し、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を添加材としてさらに含有している第２金属材料によって形成されている。この場合の接続パッド５は検知電極２と同じ金属材料からなる。検知電極２は、鉄－ニッケル－クロム合金または鉄－クロム合金からなる第１金属材料を主成分とするものである。
　すなわち、接合層７は、鉄－ニッケル－クロム合金または鉄－クロム合金といった鉄－クロム系合金（第１金属材料）に、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方が添加された第２金属材料によって形成されている。アルミニウムおよびケイ素は、第１金属材料に比べて第２金属材料の融点を下げるための添加材である。接合層７を形成している第２金属材料は、添加材の作用によって第１金属材料よりも融点が低くなっている。
　そのため、接続パッド５上にリード端子６を接合するときに、接続パッド５を溶融させることなく接合層７のみを溶融させることができる。これによって、接続パッド５にリード端子６を容易に接合することができる。
　また、このリード端子６の接合時に接続パッド５の部分的な溶融等が生じる可能性が低減されるため、接続パッド５としてのパターンを所定のパターンに維持することが容易である。
　また、接続パッド５と同じ金属材料で検知電極２が形成されているときに、リード端子６の接合時における検知電極２の部分的な溶融等によるパターン変形を効果的に抑制することができる。さらに、このパターン変形に起因した検知電極２同士の間の電気絶縁性の低下等を抑制することができる。
　なお、接続パッド５は、鉄－クロム合金を主成分としているとともに、アルミニウムを例えば0.1～５質量程度含有しているものであってもよい。すなわち、接合層７における添加材に相当する成分が接続パッド５に含有されていてもよい。このような場合には、接合層７におけるアルミニウム等の添加材の含有率を、接続パッド５におけるアルミニウム等の含有率よりも0.1～5.0質量％程度大きくすればよい。
　具体例を挙げれば、検知電極２および接続パッド５がともに鉄－クロム－アルミニウム合金である第１金属材料を主成分とするものであり、アルミニウムの含有率が５質量％程度であるときに、接合層７が、鉄－クロム－アルミニウム合金100質量部に外添加でアルミニウムが５質量％添加された第２金属材料で形成される。このときには、検知電極２および接続パッド５の融点はともに約1550℃程度である。これに対して、接合層７の融点は約1450℃程度である。したがって、リード端子６のろう付け温度（ピーク温度等）を約1480℃程度に設定すればよい。
　第２金属材料における添加材の含有率は、例えば主成分である鉄－クロム系合金100質量部に対して外添加で0.1～5.0質量部程度である。添加材の含有率が上記程度であれば、接合層７の融点を、第１金属材料からなる接続パッド５の融点に比べて効果的に低くすることができる。
　接合層７は、接続パッド５の露出表面51から絶縁基板１の主面にかけて設けられていてもよい。言い換えれば、絶縁基板１の主面から接続パッド５の露出表面51（例えば側面および上面）にかけて連続して接合層７が被着されていてもよい。接合層７は、絶縁基板１の主面から接続パッド５の露出表面51の全面にかけて連続して覆うものであってもよい。
　この場合には、接合層７の添加材であるアルミニウムおよびケイ素が活性な材料であるため、絶縁基板１のアルミナやガラス成分と反応しやすく、互いの化学的な親和性が高い。そのため、接合層７と絶縁基板１とがより強固に接合する。したがって、この場合には、接合層７を介したリード端子６と接続パッド５との接合の強度の向上に対してより有効である。
　なお、アルミニウムの方が、ケイ素に比べて酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基板１に対する接合の活性度がより高い。したがって、接合層７が絶縁基板１の主面まで設けられているときには、上記のような絶縁基板１に対する接合の強度の向上の観点からは、アルミニウムの方が添加材として好ましい。
　（センサ装置）
　例えば上記第１または第２の実施形態のセンサ基板４と、検知電極２に電位を供給する電源部11とによって、実施形態のセンサ装置10が形成されている。以下の説明においては第１の実施形態のセンサ基板４に電源部11が電気的に接続されて形成されたセンサ装置10を例に挙げて説明する。第２の実施形態のセンサ基板４を用いた場合でも、以下の例と同様の効果を有するセンサ装置10を、同様の方法で製作することができる。
　電源部11の異なる電極（正極および負極等）は、互いに異なるリード端子６に接続されている。センサ装置10について、電源部11から検知電極２に約50ボルト（Ｖ）の電位が供給され、この電位による漏れ電流が検知される。この漏れ電流の値によって検知電極２の抵抗値が検出される。検知電極２の抵抗値は、例えば外部の測定検知回路（図示せず）によって測定される。また、この絶縁基板１に、検知電極２の抵抗値の測定用回路（図示せず）が配置されていてもよい。
　電源部11は、例えばすす検出回路としては、外部電源（図示せず）に電気的に接続された端子および整流器、変圧回路等であり、外部電源から所定の電力が伝送される部分である。伝送された電力が電源部11において検知電極２の抵抗値の測定に適した条件に整えられ、検知電極２に伝送される。
　電源部11と検知電極２との電気的な接続は、例えば前述した接続パッド５と内部配線３とを介して行なわれる。なお、図１においては、接続パッド５と電源部11とを電気的に接続する導電性接続材等の接続用の導体を仮想線（二点鎖線）で模式的に示している。
　上記実施形態のセンサ装置10は、上記構成のセンサ基板４を有していることから、検知の精度が高い。例えば、検知電極２が白金からなり、微粒子であるすすが検知される雰囲気（排気ガス）の温度が約550℃程度の場合には、白金の触媒反応によってすすが分解してしまい、すすが有効に検知されない。これに対して、実施形態のセンサ基板４であれば、検知電極２が触媒不活性であるため、すすの分解が抑制され、微粒子としてのすすの含有率が高い精度で検知される。
　（変形例）
　図４（ａ）は図１に示すセンサ基板４およびセンサ装置10の変形例を示す上面図であり、図４（ｂ）は図１に示すセンサ基板４およびセンサ装置10の他の変形例を示す断面図である。図４において図１および図３と同様の部位には同様の符号を付している。
　（第１の変形例）
　図４（ａ）に示す例では、検知電極２が櫛歯状パターンである。また、２つの検知電極２が、互いにかみ合うような位置関係で配置されている。この場合には、例えば平面視における絶縁基板１の大きさをできるだけ小さく抑えながら、検知電極２の検知に寄与する部分の長さをより長くすることができる。検知電極２の検知に寄与する部分の長さが長いほど、検知電極２としての抵抗値の変化が大きくなりやすい。また、ガス中の微粒子の検知が容易になる。すなわち、ガス中の微粒子の含有量が小さい場合でも、その微粒子をより確実に検知することができる。
　したがって、この場合には、ガス中の微粒子の検知の精度および感度の向上ならびに平面視における小型化の点でより有利なセンサ基板４およびセンサ装置10を提供することができる。
　なお、図４（ａ）では、電源部11と検知電極２との電気的な接続を行なう接続パッド５等の導体を仮想線（二点鎖線）で模式的に示している。
　（第２の変形例、リード付きセンサ基板）
　図４（ｂ）に示す例では、絶縁基板１の上面および下面の接続パッド５のそれぞれにリード端子６が接合されて、リード付きセンサ基板９が形成されている。リード端子６は、例えば上記のような接合層７を介して接続パッド５に接合されている。
　この場合には、リード端子６のうち接続パッド５に接合されている端部と反対側の端部が外部電気回路の所定部位に接合され、電気的に接続される。すなわち、リード端子６を介してセンサ基板４（センサ装置10）の外部電気回路に対する電気的および機械的な接続が行なわれる。電源部11の異なる電極（正極および負極等）は、互いに異なるリード端子６に接続されている。リード端子６を介したセンサ基板４と外部電気回路との機械的な接続が行なわれる場合には、リード端子６の弾性変形によって、センサ基板４の絶縁基板１と外部電気回路が設けられている樹脂基板等の外部基板（図示せず）との熱膨張差に起因した熱応力等の応力の緩和がより容易になる。したがって、この場合には、外部接続の信頼性等の向上に有利なセンサ基板４およびセンサ装置10を提供することができる。
　リード端子６は、接続パッド５と同様に、微粒子の検知のためのものではない。そのため、リード端子６を形成する材料は、その用いられる環境、センサ基板４としての生産性および経済性等の条件に応じて、適宜選択されて構わない。例えば、リード端子６が白金または金等の耐酸化性に優れた金属材料からなるものであれば、センサ装置10としての信頼性の点で有利である。また、リード端子６は、経済性等を重視して、鉄－ニッケル－コバルト合金等の鉄系合金、または銅等からなるもので形成しても構わない。また、リード端子６が鉄系合金からなるときに、その露出する表面が金めっき層等のめっき層で保護されていてもよい。
　リード端子６の接続パッド５に対する接合は、接合層７に限らず、例えば銀ろう（銀銅ろう材）または金ろう等のろう材（図示せず）によって行なわれていてもよい。ろう材についても、リード端子６と同様に、センサ基板４が製造または使用されるときの種々の条件に応じて、適宜その材料が選択される。
　なお、リード端子６が接続パッド５に接合される場合に、リード端子６と接続パッド５とを接合する材料としては、その材料の接続パッド５に対する接合の強度、作業性および経済性等を考慮すれば、接合層７が用いられる。例えば、図４（ｂ）の例のようにセンサ基板４として第２の実施形態のセンサ基板４を用いる。言い換えれば、接続パッド５とリード端子６とを接合する接合用の材料は、実用上、第２の実施形態における接合層７（溶融した後に固化したもの）が適している。
　第２の実施形態のセンサ基板４においては、接続パッド５上に接合層７が設けられているため、接合層７を介してリード端子６を接続パッド５により容易に、かつ強固に接合することができる。
　リード付きセンサ基板９においては、リード端子６のろう付け時の加熱によって第２金属材料の各成分（鉄、クロムおよびアルミニウム等）は溶融した後に固化、再結晶化している。そのため、鉄－クロム系合金とアルミニウム等の添加材とは、接合層７において、互いに多結晶の構造でほぼ均一に分布し合っている。
　また、接続パッド５が絶縁基板１の下面から側面（端面）まで延びていてもよい。また、リード端子６が絶縁基板１の下面以外の露出表面に設けられていてもよい。
　また、絶縁基板１の上面および下面のいずれか一方の面の接続パッド５のみについてリード端子６の接合に接合層７が用いられていてもよく、上下面のいずれか一方のみにリード端子６が配置されていてもよい。
　表１に示す組成の検知電極を有する実施例のセンサ基板および比較例のセンサ基板を作製して、ガス中の微粒子としてすすの検知精度をそれぞれ確認した。それぞれの検知電極は、線幅およびギャップ（隣接間隔）がともに約100μｍの櫛歯状パターンとした。表１における組成について、元素名に続く数値が、検知電極におけるその元素の含有率（質量％）を示す。
　すすの検知精度は、所定の含有率ですすを含有させたガスを送る流路中にセンサ基板をセットしてすすの含有率を測定し、その測定結果（実験値）と上記所定の含有率（理論値）とを比較することによって評価した。その際のすすにはディーゼルエンジンからの排気に含まれるすすを用い、ガス中のすす含有量は約10ｍｇ／ｍ３に設定した。
　実施例のセンサ基板は、検知電極を表１の組成（実験ナンバー３～９および11）の卑金属系材料によって形成した。酸素を含む雰囲気で焼成を行ない、不動態膜を形成した。比較例のセンサ基板は、表１に示す単一組成の金属材料（実験ナンバー１および２）によって検知電極を形成した。また、他の比較例のセンサ基板（実験ナンバー10および12）は、還元雰囲気で焼成を行ない、不動態膜を形成しないようにした。
　形成した検知電極については、検知電極の表面部を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析して、不動態膜の有無を確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これらの実施例および比較例のセンサ基板について、表１に示す温度で上記ガス中のすすの検知を行なった。検知の結果、ガス中のすすの含有量の上記理論値と実験値との比（実験値／理論値）が0.8～1.2のものを可（○）とし、0.8未満のものおよび1.2を超えるものを不可（×）とした。また、実験値／理論値が0.9～1.1のものを特に良好なもの（◎）とした。
　その結果、卑金属系材料である鉄、ニッケルおよびクロムを含有し、不動態膜を有する実験ナンバー３～９および11は、約600℃の高温のガスに対してもすすの検知精度が良好であることが確認できた。これに対し、不動態膜を有していない実験ナンバー１、２、10および12については、ガスの温度が400℃以上においてすすの検知精度が低下し、不可の判定になった。なお、資料ナンバー２（タングステンからなる検知電極）、10および12は、検知電極において酸化の進行が認められ、これによって検知精度が低下した。また、資料ナンバー１（白金からなる検知電極）は、検知電極の酸化は見られなかったものの検知精度が低下した。これは、白金の触媒作用によって高温環境下ですすの分解が進んだことによると推定した。
　また、資料ナンバー７～９および11の組成の検知電極は、特に検知精度が高い。これらの例においては、鉄の含有率が８～50質量％（特に約50質量％）であり、ニッケルの含有率が約28～76質量％（特に約30質量％）であり、クロムの含有率が16～20質量％（特に約20質量％）であった。ニッケルの含有率が約30質量％（28～30質量％等）と比較的小さいときには、鉄が約50質量％（48～50質量％等）であり、クロムが約20質量％（19～20質量％程度）に設定されている例で、高い検知精度が得られた。
　ニッケルの含有率が約76質量％と比較的大きいときには、鉄が約８質量％であり、クロムが約16質量％に設定されている例で、高い検知精度が得られた。また、鉄、ニッケル、クロムが上記範囲であって、チタンまたはアルミニウムがさらに５質量％程度含有されているときにも高い検知精度が得られた。
１・・・絶縁基板
２・・・検知電極
21・・・（検知電極の）露出表面
２ａ・・不動態膜
３・・・内部配線
４・・・センサ基板
５・・・接続パッド
51・・・接続パッドの露出表面
６・・・リード端子
７・・・接合層
９・・・リード付きセンサ基板
10・・・センサ装置
11・・・電源部

Claims (9)

  1. 　主面を有する絶縁基板と、
    微粒子の分解反応に対して触媒不活性な卑金属系材料からなる第１金属材料を主成分としているとともに前記絶縁基板の前記主面に設けられた検知電極とを備えており、
    該検知電極の露出表面が前記第１金属材料の不動態膜によって被覆されていることを特徴とするセンサ基板。
  2. 　前記検知電極の露出表面の全体において前記第１金属材料の不動態膜が一様な厚さであることを特徴とする請求項１記載のセンサ基板。
  3. 　前記第１金属材料が鉄－ニッケル－クロム合金を主成分としていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサ基板。
  4. 　前記第１金属材料が鉄－クロム合金を主成分としていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサ基板。
  5. 　前記第１金属材料がケイ化モリブデンを主成分としていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサ基板。
  6. 　前記検知電極と同じ金属材料からなり、前記絶縁基板の前記主面を含む露出表面に設けられた接続パッドをさらに備えており、
    該接続パッドの露出表面の少なくとも一部に、該接続パッドと同じ金属材料を主成分として含有し、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を添加材としてさらに含有する第２金属材料からなる接合層が設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のセンサ基板。
  7. 　前記接合層が、前記接続パッドの前記露出表面から前記絶縁基板の前記主面にかけて設けられていることを特徴とする請求項６記載のセンサ基板。
  8. 　請求項６または請求項７に記載のセンサ基板と、
    前記接合層を介して前記検知電極に接合されたリード端子とを備えることを特徴とするリード付きセンサ基板。
  9. 　請求項１～請求項７のいずれかに記載のセンサ基板と、
    前記検知電極に電位を供給する電源部とを備えることを特徴とするセンサ装置。
     
     
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