(57)【要約】【課題】耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることができる粒子状物質検出センサ素子を提供すること。【解決手段】粒子状物質検出センサ素子は、検出面を有する絶縁基体と、絶縁基体に形成された複数の検出用導体と、絶縁基体に形成されたヒータ部と、を有する。検出用導体は、検出電極部３１と端子部と連結部３２とを有する。検出用導体のうち、検出電極部３１を含む部位は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする貴金属導体３Ａにて構成されている。連結部３２の少なくとも一部は、貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体３Ｂにて構成されている。貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとは、絶縁基体を構成する絶縁層上において、絶縁層の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部３５によって接合されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出センサ素子であって、
粒子状物質を付着させる検出面を有する絶縁基体と、
上記絶縁基体に形成された互いに極性の異なる複数の検出用導体と、
上記絶縁基体に形成されたヒータ部と、を有し、
上記検出用導体は、少なくとも一部が上記検出面に露出した検出電極部と、
上記検出電極部に電気的に接続されると共に、上記絶縁基体の外表面に形成された端子部と、
上記検出電極部と上記端子部とを電気的に接続する連結部と、を有し、
上記検出用導体のうち、少なくとも、上記検出電極部を含む部位は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする貴金属導体にて構成されており、
上記連結部の少なくとも一部は、上記貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体にて構成されており、
上記貴金属導体と上記低膨張導体とは、上記絶縁基体を構成する絶縁層上において、該絶縁層の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部によって接合されている、粒子状物質検出センサ素子。
【請求項２】
上記低膨張率金属は、Ｗ、Ｍｏから選ばれる少なくとも一種以上の金属である、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項３】
上記検出用導体のうち、上記端子部は、上記貴金属導体にて構成されている、請求項１又は２に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項４】
上記低膨張導体は、上記絶縁基体の内部に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項５】
上記検出電極部は、複数の上記絶縁層の間に形成されており、上記検出面は、複数の上記絶縁層の積層方向に直交する方向の端面に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項６】
上記検出用導体は、複数の上記絶縁層の間に形成された内層導体と、積層方向における上記絶縁基体の外表面に形成された外層導体とを有し、上記内層導体と上記外層導体とを層間接続する内外層間ビアが設けてあり、該内外層間ビア内のビア内導体は、上記貴金属導体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項７】
上記内層導体のうち、上記外層導体に接続された上記内外層間ビアに直接接続される部位は、上記貴金属導体である、請求項６に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項８】
上記重複部は、上記貴金属と上記低膨張率金属との固溶体層を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項９】
上記端子部は、多孔質の上記貴金属導体にて構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【請求項１０】
上記検出用導体のうち、上記低膨張導体にて構成された上記連結部と上記端子部との間の部分の少なくとも一部は、閉気孔を有する上記貴金属導体にて構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質（すなわち、Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）の量を検出するために、電気抵抗式の粒子状物質検出センサ（以下において、適宜、ＰＭセンサともいう）が使用されている。
【０００３】
特許文献１には、積層構造の絶縁性基体の表面に、粒子状物質を検出するための検出部を有する粒子状物質検出センサ素子（以下において、適宜、ＰＭセンサ素子ともいう）が開示されている。検出部には、検出電極が露出している。また、引出電極が絶縁性基体に埋設されている。また、検出部を加熱するためのヒータが、絶縁性基体に埋設されている。
【０００４】
特許文献２には、白金を主原料とする検出電極と、モリブデン又はタングステンを主原料とする引き出し電極とを有するセンサ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５８３６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＭセンサ素子には、耐久性の向上が求められている。具体的には、耐温度サイクル性、耐酸化性等の耐久性を向上させることが求められている。すなわち、ＰＭセンサ素子は、ヒータ部によって、例えば６００〜８００℃という高温に加熱された状態にて粒子状物質検出の測定を行なう。そのため、ＰＭセンサ素子は、常温と、上記の高温との間の温度サイクルを繰り返すこととなる。
【０００７】
それゆえ、ＰＭセンサ素子の検出用導体は、温度サイクルの影響を受けても、長期使用に対する耐久性を有することが必要である。その一方で、検出用導体は、高温下に晒されても、酸化の影響を受けないで、粒子状物質を検出する機能を維持することが必要である。
【０００８】
特許文献１には、基本的に同一材料にて、検出用導体の全体を形成することとなる。そうすると、特許文献１に開示されたＰＭセンサ素子における検出用導体は、温度サイクルの影響による応力の低減（以下において、適宜「耐温度サイクル性の向上」という）と、耐酸化性の向上との両立は困難といえる。つまり、特許文献１に開示されたＰＭセンサ素子に温度サイクルを行なったとき、検出用導体の全体に、ある材料（例えばＡｕ）を用いた場合は、温度サイクルによって発生する応力の影響を低減させ難く、他のある材料（例えばＷ）を用いた場合には、高温下に晒されたときの耐酸化性を確保し難くなる。
【０００９】
特許文献２に開示されたＰＭセンサ素子においては、検出電極と、引き出し電極とを、互いに異なる材料にて形成している。そして、引き出し電極をタングステン又はモリブデンにて構成している。ところが、異なる材料からなる部位同士の接合部分において、接続信頼性が懸念される。したがって、特許文献２に開示されたＰＭセンサ素子においても、耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることはできていない。
【００１０】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることができる粒子状物質検出センサ素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、被測定ガス中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出センサ素子であって、
粒子状物質を付着させる検出面を有する絶縁基体と、
上記絶縁基体に形成された互いに極性の異なる複数の検出用導体と、
上記絶縁基体に形成されたヒータ部と、を有し、
上記検出用導体は、少なくとも一部が上記検出面に露出した検出電極部と、
上記検出電極部に電気的に接続されると共に、上記絶縁基体の外表面に形成された端子部と、
上記検出電極部と上記端子部とを電気的に接続する連結部と、を有し、
上記検出用導体のうち、少なくとも、上記検出電極部を含む部位は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする貴金属導体にて構成されており、
上記連結部の少なくとも一部は、上記貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体にて構成されており、
上記貴金属導体と上記低膨張導体とは、上記絶縁基体を構成する絶縁層上において、該絶縁層の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部によって接合されている、粒子状物質検出センサ素子にある。
【発明の効果】
【００１２】
上記粒子状物質検出センサ素子においては、上記検出用導体のうち、上記検出電極部を含む部位が、上記貴金属導体にて構成されている。すなわち、検出用導体のうち、被測定ガスに曝される箇所は、貴金属導体にて構成されている。それゆえ、検出用導体の耐酸化性を向上させることができる。
【００１３】
上記連結部の少なくとも一部は、上記貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体にて構成されている。これにより、連結部が、温度サイクルに曝されたとき、その膨脹、収縮により発生した応力の影響を抑制することができる。つまり、比較的広範囲にわたって形成される連結部は、ヒータ部による加熱時における膨張によって、応力が作用しやすい。そこで、検出用導体のうち、連結部の少なくとも一部を、線膨張係数の小さい低膨張導体とすることで、効果的に耐温度サイクル性を向上させることができる。
【００１４】
そして、貴金属導体と低膨張導体とは、上記絶縁基体を構成する絶縁層上において、該絶縁層の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部によって接合されている。これにより、貴金属導体と低膨張導体との接合部の接続信頼性を向上させることができる。すなわち、重複部を設けることにより、貴金属導体と低膨張導体との接続面積を確保しやすく、また、接合部における応力集中を抑制しやすい。その結果、貴金属導体と低膨張導体との接合部の接続信頼性を向上させることができる。
このように、検出用導体の構成を上記のようにすることにより、検出用導体の耐温度サイクル性と耐酸化性との両立を図ることができる。
【００１５】
以上のごとく、上記態様によれば、耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることができる粒子状物質検出センサ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１における、粒子状物質検出センサ素子（ＰＭセンサ素子）の斜視図。
【図２】図１のII−II線矢視断面説明図。
【図３】実施形態１における、ＰＭセンサ素子の分解平面図。
【図４】実施形態１における、検出電極部と長尺配線部との接続部の平面説明図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図。
【図６】実施形態１における、重複部の断面写真（約５０００倍）。
【図７】実施形態１における、ＰＭセンサ素子の製造方法の説明図であって、複数のグリーンシートの平面図。
【図８】実施形態２における、長尺配線部の基端部とビア内導体と端子部との断面説明図。
【図９】実施形態３における、ＰＭセンサ素子の分解平面図。
【図１０】変形形態における、検出電極部と長尺配線部との接続部の平面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記貴金属導体は、上述のように、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）から選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする。ここで、「Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする」とは、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒの質量の合計が、貴金属導体の全体の質量に対して、５０％以上であることを意味する。貴金属導体は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種のみを含んでいてもよいし、複数種類を含んでいてもよい。また、貴金属導体は、アルミナ等のセラミックが含まれているものとすることができる。ただし、貴金属導体は、アルミナ等のセラミックが含まれていないものとすることもできる。貴金属導体にセラミックが含まれる場合には、その含有量は、例えば、２０重量％以下であることが好ましい
。
【００１８】
上記低膨張導体は、貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする。ここで、「低膨張率金属を主成分とする」とは、低膨張率金属の質量の合計が、低膨張導体の全体の質量に対して、５０％以上であることを意味する。
【００１９】
上記低膨張率金属は、Ｗ、Ｍｏから選ばれる少なくとも一種以上の金属であることが好ましい。Ｗ、Ｍｏは、貴金属よりも充分に線膨張係数が小さい金属であるからである。また、Ｗ、Ｍｏは、貴金属導体よりも高融点であるため、温度サイクル性だけでなく、耐熱性の向上、強度向上を、検出用導体にもたらすことができる。
低膨張導体は、Ｗ、Ｍｏのいずれか一方のみを含んでいてもよいし、双方を含んでいてもよい。また、低膨張導体は、アルミナ等のセラミックを含んでいるものとすることができる。ただし、低膨張導体は、アルミナ等のセラミックを含まないものとすることもできる。低膨張導体にセラミックが含まれる場合には、その含有量は、例えば、２０重量％以下であることが好ましい
。
【００２０】
なお、本明細書において、「貴金属」というときは、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒのことをいう。そして、低膨張率金属は、上記の貴金属（すなわち、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ）よりも線膨張係数が小さい。
また、線膨張係数は、JIS
Z 2285（2003 金属材料の線膨張係数の測定方法）に準拠して、温度２０℃にて測定を行なった値とする。その一例として、各金属の線膨張係数は、Ｗ：４．５×１０-６／Ｋ、Ｍｏ：４．０×１０-６／Ｋ、Ｐｔ：８．８×１０-６／Ｋ、Ａｕ：１４．２×１０-６／Ｋ、Ｐｄ：１１．８×１０-６／Ｋ、Ｒｈ：８．２×１０-６／Ｋ、Ｉｒ：６．２×１０-６／Ｋである。
【００２１】
また、上記検出用導体のうち、上記端子部は、上記貴金属導体にて構成されていることが好ましい。この場合には、端子部の耐酸化性を向上させることができる。端子部も、素子表面に露出する部分であるため、この部位を貴金属導体にて構成することで、検出用導体の耐酸化性を一層向上させることができる。また、ＰＭセンサ素子は、例えばガスセンサ等、他のセンサ素子に比べて、排気管のより中央に近い位置においてセンシングを行うことが望まれる。それに伴い、ＰＭセンサ素子は、検出電極部のみならず、端子部も、高温にさらされやすくなる。それゆえ、ＰＭセンサ素子においては、特に、検出電極部のみならず、端子部にも、充分な耐熱性、耐酸化性が求められやすい。そこで、上記のように端子部も貴金属導体にて構成することによって、その耐熱性、耐酸化性を向上させ、市場の要求に応えることができる。
【００２２】
また、上記低膨張導体は、上記絶縁基体の内部に形成されているものとすることができる。この場合には、耐温度サイクル性と耐酸化性との両立を、より効果的に得ることができる。つまり、低膨張導体が絶縁基体の内部に配置されていることで、低膨張導体が酸素を含むガスに曝され難くなり、検出用導体の耐酸化性を向上させやすい。その一方で、絶縁基体の内部は、ヒータ部による加熱時において、温度上昇しやすい。そこで、低膨張導体が、検出用導体のうち絶縁基体の内部に形成された部位とすることで、効果的に耐温度サイクル性を向上させることができる。
【００２３】
また、検出電極部は、複数の上記絶縁層の間に形成されており、上記検出面は、複数の上記絶縁層の積層方向に直交する方向の端面に形成されているものとすることができる。この場合には、検出用導体の耐酸化性を一層向上させることができる。すなわち、検出電極部が複数の絶縁層の間に形成されている場合、検出電極部が積層方向から挟持された状態にある。それゆえ、絶縁層の焼成時において、検出電極部が積層方向に圧縮される。その結果、検出電極部の粒子間の微細な気孔がより小さくなりやすく、ガスの侵入をより阻止しやすくなる。それゆえ、絶縁基体内の低膨張導体を保護することとなる。したがって、検出用導体の耐酸化性を向上させることができる。
【００２４】
また、上記検出用導体は、複数の上記絶縁層の間に形成された内層導体と、積層方向における上記絶縁基体の外表面に形成された外層導体とを有し、上記内層導体と上記外層導体とを層間接続する内外層間ビアが設けてあり、該内外層間ビア内のビア内導体は、上記貴金属導体であるものとすることができる。この場合には、外層導体とビア内導体とを共に貴金属導体にて構成することができるため、両者の間の接続信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、上記内層導体のうち、上記外層導体に接続された上記内外層間ビアに直接接続される部位は、上記貴金属導体であるものとすることができる。この場合には、ビア内導体と内層導体との接合を、貴金属導体同士の接合とすることになるため、両者間の接続信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、上記重複部は、上記貴金属と上記低膨張率金属との固溶体層を有することが好ましい。この場合には、貴金属導体と低膨張導体との間の接合界面における応力を一層緩和して、接続信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、上記端子部は、多孔質の上記貴金属導体にて構成されていることが好ましい。この場合には、端子部における、外部電極との接触抵抗を低減することができ、電気的接続信頼性を向上させることができる。また、絶縁基体との間の応力を緩和することができる。その結果、絶縁基体からの端子部の密着性を、より向上させることができる。
【００２８】
また、上記検出用導体のうち、上記低膨張導体にて構成された上記連結部と上記端子部との間の部分の少なくとも一部は、閉気孔を有する上記貴金属導体にて構成されていることが好ましい。この場合には、低膨張導体までガスが侵入することを阻止しつつ、絶縁基体との間の応力を緩和することができる。なお、閉気孔を有するとは、貴金属導体中に気孔を含み、その気孔が絶縁基体と連通されていない状態のことをいう。
【００２９】
（実施形態１）
粒子状物質検出センサ素子（すなわちＰＭセンサ素子）の実施形態につき、図面を参照して、説明する。
本形態のＰＭセンサ素子１は、被測定ガス中の粒子状物質を検出する素子である。
ＰＭセンサ素子１は、図１〜図３に示すごとく、絶縁基体２と、絶縁基体２に形成された検出用導体３と、絶縁基体２に形成されたヒータ部４と、を有する。ＰＭセンサ素子１は、互いに極性の異なる複数の検出用導体３を有する。絶縁基体２は、粒子状物質を付着させる検出面２１を有する。
【００３０】
検出用導体３は、検出電極部３１と、端子部３３と、連結部３２と、を有する。検出電極部３１は、少なくとも一部が検出面２１に露出している。端子部３３は、検出電極部３１に電気的に接続されると共に、絶縁基体２の外表面に形成されている。連結部３２は、検出電極部３１と端子部３３とを電気的に接続する。
【００３１】
検出用導体３のうち、検出電極部３１を含む部位は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる少なくとも一種以上の貴金属を主成分とする貴金属導体３Ａにて構成されている。
検出用導体３のうち、連結部３２の少なくとも一部は、貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体３Ｂにて構成されている。本形態においては、低膨張率金属は、Ｗ、Ｍｏから選ばれる少なくとも一種以上からなる。
【００３２】
図４、図５に示すごとく、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとは、絶縁基体２を構成する絶縁層２２上において、絶縁層２２の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部３５によって接合されている。
【００３３】
図１、図２に示すごとく、検出用導体３は、素子表面に露出した露出導体部３０１と、素子表面に露出しない非露出導体部３０２とを有する。低膨張導体３Ｂは、絶縁基体２の内部に形成されている。すなわち、低膨張導体３Ｂは、非露出導体部３０２の少なくとも一部を構成する。
【００３４】
図２、図３に示すごとく、検出用導体３のうち、端子部３３も、貴金属導体３Ａにて構成されている。本形態において、検出電極部３１及び端子部３３は、貴金属導体３Ａからなる。連結部３２は、低膨張導体３Ｂを有する。ここで、端子部３３は、その全体が露出導体部３０１でもあり、全体が貴金属導体３Ａからなる。また、検出電極部３１においては、検出面２１に露出した部分が露出導体部３０１となり、その他の部分が非露出導体部３０２となる。しかし、この非露出導体部３０２も含めて、検出電極部３１の全体が、貴金属導体３Ａからなる。また、連結部３２は、その全体が低膨張導体３Ｂからなるわけではなく、連結部３２の一部は貴金属導体３Ａによって構成されている。この点の詳細については、後述する。
【００３５】
絶縁基体２は、長尺形状を有し、連結部３２は、絶縁基体２の長手方向に沿って形成された長尺配線部３２１を有する。そして、長尺配線部３２１は、低膨張導体３Ｂからなる。
【００３６】
本形態のＰＭセンサ素子１は、図１に示すごとく、長尺の略直方体形状を有する。絶縁基体２は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするセラミックにより構成することができる。この絶縁基体２の外形が、略直方体形状を有する。
【００３７】
図２、図３に示すごとく、絶縁基体２は、複数の絶縁層２２を積層してなる。検出電極部３１は、複数の絶縁層２２の間に形成されている。検出面２１は、複数の絶縁層２２の積層方向に直交する方向の端面に形成されている。本形態においては、絶縁基体２の長手方向の一端側の面に、検出面２１が設けられている。
【００３８】
以下において、絶縁基体２の長手方向において、検出面２１が設けられた側を先端側といい、その反対側を基端側という。なお、図３は、絶縁層２２の層間において、ＰＭセンサ素子１を分解したものを積層方向から見た、平面説明図である。また、絶縁基体２の外表面のうち、積層方向を向いた平面が、最も広い平面であり、この平面を、適宜、主面という。
【００３９】
また、絶縁基体２の基端部に、端子部３３が形成されている。端子部３３は、絶縁基体２の主面における基端部に形成されている。そして、絶縁基体２の長手方向の両端部にそれぞれ配された、検出電極部３１と端子部３３とを連結するように、連結部３２が形成されている。連結部３２の一部は、複数の絶縁層２２の間に形成された内層導体である。
【００４０】
ＰＭセンサ素子１は、内層導体を、非露出導体部３０２として有する。また、検出用導体３は、積層方向における絶縁基体２の外表面に形成された外層導体を、露出導体部３０１として有する。内層導体と外層導体とを層間接続する内外層間ビア１１が設けてある。内外層間ビア１１内のビア内導体３２２は、貴金属導体３Ａである。
【００４１】
本形態においては、連結部３２は、長尺配線部３２１とビア内導体３２２とからなる。また、長尺配線部３２１は、内層導体の一部である。内層導体は、長尺配線部３２１とその先端部に接続された検出電極部３１とを有する。上述のように、連結部３２の一部であるビア内導体３２２は、貴金属導体３Ａからなる。そして、連結部３２におけるビア内導体３２２以外の部位である長尺配線部３２１は、低膨張導体３Ｂからなる。
【００４２】
検出電極部３１と長尺配線部３２１との接続は、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの接続となる。図４、図５に示すごとく、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとは、積層方向に隣り合う絶縁層２２の間において、絶縁層２２の厚み方向に、部分的に互いに重なり合った重複部３５において接合されている。すなわち、本形態においては、検出電極部３１と長尺配線部３２１とが、重複部３５によって接合されている。
【００４３】
長尺配線部３２１の長手方向における重複部３５の長さＬは、例えば、貴金属導体３Ａの厚みの１〜１２０倍程度とすることができる。
重複部３５は、貴金属と低膨張率金属との固溶体層３５１を有する。図６において、重複部３５の断面写真を示した。貴金属であるＰｔと低膨張率金属であるＷとの間に、固溶体層３５１が形成されていることを確認することができる。なお、写真中に示した破線は、固溶体層３５１の存在領域の概略を、出願人が付したものである。
【００４４】
ＰＭセンサ素子１は、ヒータ部４を内蔵している。すなわち、絶縁基体２の内部に、ヒータ部４が形成されている。複数の絶縁層２２の間の界面に、ヒータ部４が形成されている。ヒータ部４も、上述の低膨張導体３Ｂによって構成することができる。また、ヒータ部４は、発熱部４１と、発熱部４１に接続された一対のリード部４２とを有する。
【００４５】
各リード部４２は、素子表面に露出した一対のヒータ用端子部４３に、それぞれ接続されている。リード部４２は、内層導体である長尺配線部４２１と、長尺配線部４２１とヒータ用端子部４３とを繋ぐビア内導体４２２とを有する。
【００４６】
一対のヒータ用端子部４３は、絶縁基体２における、検出用導体３の端子部３３が配された側と反対側の主面に、形成されている。また、ヒータ用端子部４３は、絶縁基体２の基端部に配され、発熱部４１は、絶縁基体２の先端部付近に配されている。
【００４７】
ヒータ部４に通電することにより、発熱部４１が発熱し、ＰＭセンサ素子１が加熱される。ＰＭセンサ素子１は、例えば、内燃機関の排気系に設置されて用いることができる。そして、排ガス中のＰＭの量を検出することができる。ＰＭの検出を行う際には、上述のように、ヒータ部４に通電して、例えば、ＰＭセンサ素子１を６００〜８００℃程度に加熱する。
【００４８】
そして、この状態で、互いに極性の異なる複数の検出用導体３の間に、所定の電圧をかける。つまり、一対の端子部３３の間に所定の電圧をかける。これにより、検出面２１に露出した複数の検出電極部３１の間における抵抗値の変化に基づき、ＰＭ量を検出することができる。
【００４９】
次に、本形態のＰＭセンサ素子１の製造方法の一例につき、説明する。
すなわち、以下の、グリーンシート成形工程、スルーホール形成工程、パターン印刷工程、脱脂・焼成工程、外形加工工程、パッド形成工程を行うことにより、ＰＭセンサ素子１を製造することができる。
【００５０】
〔グリーンシート成形工程〕
絶縁基体２は、セラミック材料、バインダー樹脂等からなる原料組成物を成形したセラミックグリーンシート（以下、適宜「グリーンシート」という。）を用いて得ることができる。
【００５１】
セラミック材料としては、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック等が挙げられる。窒化物セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられ、炭化物セラミックとしては、例えば、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられ、酸化物セラミックとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等が挙げられる。これらの中では、アルミナを含むセラミックを用いることが好ましい。
【００５２】
バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
また、粘度を調整するために溶剤を用いることができ、溶剤としては、アセトン、エタノール等を用いることができる。
その他、焼結助材を添加することもできる。焼結助剤としては、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ等の無機酸化物を用いることができる。
【００５３】
まず、グリーンシートの原料組成物であるセラミック材料、バインダー樹脂等を混合し、グリーンシート成形用材料を得る。グリーンシートの原料組成物の一例として、Ａｌ2Ｏ3粒子を７０〜９５重量％、さらにバインダー樹脂と溶剤とを含有するペースト状のものを用いることができる。グリーンシート成形用材料を、スクリーン印刷やドクターブレード法等により、所定の形状に成形し、乾燥を経ることで、グリーンシートが得られる。
グリーンシートは、略同形状のものを、複数枚得る。
【００５４】
〔スルーホール形成工程〕
図７に示すごとく、上記グリーンシート成形工程により得られるグリーンシート２２ａ〜２２ｅのうち、グリーンシート２２ａ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｅに、厚み方向に貫通するスルーホール１１０、１２０を形成する。スルーホール１１０、１２０は、絶縁基体２における内外層間ビア１１、１２となる。
スルーホール１１０、１２０の形成には、パンチング、ドリル、レーザ等により行なうことができる。スルーホールの内径の正確性の観点においては、スルーホール１１０、１２０の形成は、パンチングにて行なうことが望ましい。
【００５５】
〔パターン印刷工程〕
スルーホール形成工程にて得られるスルーホール１１０、１２０が形成されたグリーンシート２２ａ〜２２ｅに、導電性ペーストを用い、印刷により、検出用導体３もしくはヒータ部４となる配線パターンを形成する。
【００５６】
パターン印刷に用いられる導電性ペーストは、金属粒子、セラミック粉末、バインダー樹脂等からなるものを用いることが望ましい。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。溶剤としては、アセトン、エタノール等が挙げられる。導電性ペーストに含まれる金属粒子の平均粒径は、０．１〜１０μｍとすることが好ましい。金属粒子の平均粒径は、配線パターンの成形しやすさの観点において、０．１μｍ以上とすることが好ましく、配線パターンの成形しやすさと配線パターンの電気抵抗のばらつきを抑制する観点において、１０μｍ以下とすることが好ましい。また、セラミック粉末としては、例えば、アルミナ粉末を用いることが好ましい。アルミナ粉末の平均粒径は、例えば、０．１〜１０μｍ程度とし、その含有量は１〜１５ｗｔ％程度とすることができる。
【００５７】
このパターン印刷工程において用いられる導電性ペーストとしては、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストと、低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストと、ヒータ部４用の導電性ペーストと、に分けられる。
貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストに含まれる金属粒子は、主にＰｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる貴金属を用いることができる。
低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストに含まれる金属粒子は、主にＷ、Ｍｏから選ばれる金属を用いることができる。
【００５８】
ヒータ部４用の導電性ペーストに含まれる金属粒子は、Ｗ、Ｍｏから選ばれる金属を用いることができる。
検出用導体３の低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストと、ヒータ部４用の導電性ペーストとは、同一の組成のものを用いてもよい。
【００５９】
このパターン印刷工程では、スクリーンメッシュを備えたマスクであって、所定の配線パターン状の孔が形成されたものを用いる。マスクをセットし、スキージを用いてグリーンシート２２ａ〜２２ｅ上に配線パターンを印刷する（図３参照）。印刷した導電性ペースト層の厚さは、１０〜１００μｍとすることが好ましい。導電性ペースト層の厚さは、検出しやすさの観点において、１０μｍ以上とすることが好ましく、積層しやすさの観点において、１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００６０】
グリーンシート２２ａには、検出用導体３の端子部３３のパターンを印刷する。このパターン印刷は、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストにて行う。
グリーンシート２２ｂ、２２ｃには、検出用導体３の内層導体のパターン印刷を行う。すなわち、検出電極部３１のパターンと、連結部３２の長尺配線部３２１のパターンとを、グリーンシート２２ｂ、２２ｃに印刷する。
【００６１】
検出用導体３の内層導体のパターン印刷は、例えば、最初に、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストにて検出電極部３１を印刷し、その後、低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストにて長尺配線部３２１を印刷する。或いは、最初に、低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストにて長尺配線部３２１を印刷し、その後、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストにて検出電極部３１を印刷してもよい。
このとき、検出電極部３１と長尺配線部３２１とが、一部重なる重複部３５（図４、図５参照）が形成されるように、印刷を行う。
【００６２】
グリーンシート２２ｄには、ヒータ部４のパターン印刷を行う。このパターン印刷は、上述のように、低膨張導体３Ｂ用の導電性ペーストと同様のものを用いることができる。
【００６３】
グリーンシート２２ｅには、ヒータ用端子部４３のパターン印刷を行う。このパターン印刷は、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストと同様のものを用いることができる。
【００６４】
なお、各グリーンシート２２ａ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｅにおけるスルーホール１１０、１２０内にも、導体を充填する。つまり、ビア内導体３２２となる導体を、グリーンシート２２ａ、２２ｂのスルーホール１１０に充填し、ビア内導体４２２となる導体を、グリーンシート２２ｄ、２２ｅのスルーホール１２０に充填する。これらの導体の形成は、貴金属導体３Ａ用の導電性ペーストを用いることができる。
【００６５】
スルーホール１１０、１２０内の導体の形成は、各グリーンシート２２ａ〜２２ｅの表面における配線パターンの印刷時に、スルーホール１１０、１２０内を導電性ペーストで充填して同時に印刷してもよいし、配線パターン印刷とは別に、印刷してもよい。
以上により、図３に示すように、各グリーンシート２２ａ〜２２ｅに、導体パターンが印刷される。パターン印刷されたグリーンシート２２ａ〜２２ｅを、乾燥させることで、グリーンシート２２ａ〜２２ｅに形成された導電性ペーストを乾燥させる。乾燥条件は、例えば、４０〜１３０℃、１〜６０分にて、行うことができる。
【００６６】
〔ラミネート工程〕
上記パターン印刷工程にてパターン形成された各グリーンシート２２ａ〜２２ｅ（図３参照）を、適切に積層する。これにより、導電性ペーストが形成されたグリーンシート２２ａ〜２２ｅの積層体が得られる。
【００６７】
〔脱脂・焼成工程〕
ラミネート工程において得られた積層体を、脱脂、焼成する。
脱脂工程は、例えば、８０〜８００℃、１〜３０時間、Ｎ2含有雰囲気あるいは加湿Ｈ2Ｏ／Ｈ2雰囲気にて行うこととすることができる。焼成工程は、例えば、１０００〜１６００℃、１〜４０時間、不活性雰囲気にて行うことが好ましい。
脱脂・焼成工程は、絶縁層２２の同士の密着性を向上させるために、積層体を積層方向に加圧した状態にて行なうことが好ましい。
【００６８】
〔外形加工工程〕
絶縁層２２が積層された絶縁基体２の外周端面を整えたり、外形寸法を調整したりするために、絶縁基体２の外形加工を行なう。
【００６９】
〔パッド形成工程〕
絶縁基体２から露出したヒータ用端子部４３に、ヒータ用端子部４３の劣化を防止するために、ホウケイ酸ガラスを混入したＰｔ等の導電性ペーストを印刷する。その後、８００〜１０００℃の間で焼成を行なう。
【００７０】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記粒子状物質検出センサ素子１においては、検出用導体３のうち、検出電極部３１を含む部位が、貴金属導体３Ａにて構成されている。すなわち、検出用導体３のうち、被測定ガスに曝される箇所は、貴金属導体３Ａにて構成されている。それゆえ、検出用導体３の耐酸化性を向上させることができる。
【００７１】
連結部３２の少なくとも一部は、貴金属よりも線膨張係数が小さい低膨張率金属を主成分とする低膨張導体３Ｂにて構成されている。これにより、連結部３２が、温度サイクルに曝されたとき、その膨脹、収縮により発生した応力の影響を抑制することができる。つまり、比較的広範囲にわたって形成される連結部３２は、ヒータ部による加熱時における膨張によって、応力が作用しやすい。そこで、検出用導体３のうち、連結部３２の少なくとも一部を、線膨張係数の小さい低膨張導体３Ｂとすることで、効果的に耐温度サイクル性を向上させることができる。
【００７２】
そして、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとは、絶縁基体２を構成する絶縁層２２上において、該絶縁層２２の法線方向に、部分的に互いに重なり合った重複部３５によって接合されている。これにより、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの接合部の接続信頼性を向上させることができる。すなわち、重複部３５を設けることにより、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの接続面積を確保しやすく、また、接合部における応力集中を抑制しやすい。その結果、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの接合部の接続信頼性を向上させることができる。
このように、検出用導体３の構成を上記のようにすることにより、検出用導体３の耐温度サイクル性と耐酸化性との両立を図ることができる。
【００７３】
また、検出用導体３のうち、端子部３３は、貴金属導体３Ａにて構成されている。これにより、端子部３３の耐酸化性を向上させることができる。端子部３３も、露出導体部３０１であるため、この部位を貴金属導体３Ａにて構成することで、検出用導体３の耐酸化性を一層向上させることができる。
【００７４】
また、低膨張導体３Ｂは、絶縁基体２の内部に形成されている。これにより、耐温度サイクル性と耐酸化性との両立を、より効果的に得ることができる。つまり、低膨張導体３Ｂが絶縁基体２の内部に配置されていることで、低膨張導体３Ｂが酸素を含むガスに曝され難くなり、検出用導体３の耐酸化性を向上させやすい。その一方で、絶縁基体２の内部は、ヒータ部４による加熱時において、温度上昇しやすい。そこで、低膨張導体３Ｂが、検出用導体３のうち絶縁基体２の内部に形成された部位とすることで、効果的に耐温度サイクル性を向上させることができる。
【００７５】
また、検出電極部３１は、複数の絶縁層２２の間に形成されており、検出面２１は、複数の絶縁層２２の積層方向に直交する方向の端面に形成されている。これにより、検出用導体３の耐酸化性を一層向上させることができる。すなわち、検出電極部３１が複数の絶縁層２２の間に形成されている場合、検出電極部３１が積層方向から挟持された状態にある。それゆえ、絶縁層２２の焼成時において、検出電極部３１が積層方向に圧縮される。その結果、検出電極部３１における粒子間の微細な気孔がより小さくなりやすく、ガスの侵入をより阻止しやすくなる。それゆえ、絶縁基体２内の低膨張導体３Ｂを保護することとなる。したがって、検出用導体３の耐酸化性を向上させることができる。
【００７６】
また、ビア内導体３２２は、貴金属導体３Ａである。これにより、外層導体とビア内導体３２２との間の接続信頼性を向上させることができる。すなわち、ビア内導体３２２は、外層導体（本形態においては、端子部３３）にて覆われて非露出導体部３０２となっているものの、外層導体における微細気孔からガスが侵入することもあり得る。このガスが外層導体とビア内導体３２２との間の界面に到達することも考えられる。そこで、ビア内導体３２２を貴金属導体３Ａにて構成することで、耐酸化性を向上させ、接続信頼性を向上させることができる。また、特に、端子部３３とビア内導体３２２とを、同種の貴金属導体３Ａにて構成することで、両者の接続信頼性を一層向上させることができる。
【００７７】
また、重複部３５は、貴金属と低膨張率金属との固溶体層３５１を有する。これにより、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの間の接合界面における応力を一層緩和して、接続信頼性を向上させることができる。
【００７８】
なお、耐酸化性の観点において、貴金属導体３Ａとしては、特に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒから選ばれる一種以上の貴金属を用いることが好ましい。さらに、耐酸化性及び耐温度サイクル性を一層向上させる観点において、特に、Ｐｔを主成分とする貴金属導体３Ａと、Ｗを主成分とする低膨張導体３Ｂとを用いることが好ましい。
【００７９】
以上のごとく、本実施形態によれば、耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることができる粒子状物質検出センサ素子を提供することができる。
【００８０】
（実施形態２）
本実施形態は、図８に示すごとく、内層導体のうち、外層導体に接続された内外層間ビア１１に直接接続される部位を、貴金属導体３Ａにて構成した、ＰＭセンサ素子１の形態である。
【００８１】
すなわち、内層導体である長尺配線部３２１の基端側の一部を、貴金属導体３Ａにて構成してある。この長尺配線部３２１における貴金属導体３Ａにて構成した部分に、ビア内導体３２２が接続されている。ビア内導体３２２は、実施形態１と同様に、貴金属導体３Ａにて構成されている。そして、ビア内導体３２２と長尺配線部３２１における貴金属導体３Ａとは、同種の貴金属にて構成されていることが好ましい。
【００８２】
また、長尺配線部３２１における、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの間の接続は、重複部３５によって形成されている。つまり、長尺配線部３２１の基端部の貴金属導体３Ａと、その先端側の低膨張導体３Ｂとが、積層方向に部分的に重なり合った重複部３５を形成している。
【００８３】
この重複部３５は、実施形態１における、長尺配線部３２１の先端部と検出電極部３１との重複部３５と同様とすることができる。長尺配線部３２１における重複部３５の長さＬは、貴金属導体３Ａの厚みの２倍以上である。また、重複部３５の長さＬは、内外層間ビア１１の内径以上であることが好ましい。また、内外層間ビア１１と重複部３５とは、積層方向において重なっていない。
【００８４】
その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００８５】
本形態においては、ビア内導体３２２と内層導体（すなわち長尺配線部３２１）との間の接続信頼性を向上させることができる。貴金属導体３Ａにて構成したビア内導体３２２と、内層導体（長尺配線部３２１）との接合面積は、内外層間ビア１１の開口面積と同等以下となり、内外層間ビア１１の大きさによっては接合面積に限界が生じる。それゆえ、ビア内導体３２２と長尺配線部３２１との接合を、貴金属導体３Ａと低膨張導体３Ｂとの接合とすると、その接合信頼性において不利となるおそれがある。そこで、この接合を貴金属導体３Ａ同士の接合とすることで、検出用導体３の接続信頼性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００８６】
（実施形態３）
本実施形態は、図９に示すごとく、複数の絶縁層２２の積層方向を向いた、絶縁基体２の主面に、検出面２１を設けた形態である。図９は、ＰＭセンサ素子１を、絶縁層２２の界面において分解した分解説明図である。また、同図に示した符号２２ａ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｅは、実施形態１に記載した製造方法におけるグリーンシート２２ａ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｅに、概略対応するものである。ただし、グリーンシート２２ａ、２２ｂに形成された検出用導体３のパターンは、実施形態１と異なる。
【００８７】
検出用導体３の検出電極部３１は、絶縁基体２の主面に設けてある。そして、互いに極性の異なる２つの検出電極部３１が、絶縁基体２における同じ主面において、所定の間隔を設けつつ、隣り合うように形成されている。
【００８８】
各検出用導体３は、略櫛歯状に形成されている。すなわち、各検出電極部３１は、絶縁基体２の長手方向に沿った基部３１１と、基部３１１から分岐して内側へ突出した複数の分岐部３１２とを有する。そして、一方の検出電極部３１の分岐部３１２と、他方の検出電極部３１の分岐部３１２とが、所定の間隔を設けつつ、絶縁基体２の長手方向に交互に配列されている。
【００８９】
各検出用導体３の端子部３３は、実施形態１と同様に、絶縁基体２の主面における基端部に形成されている。検出電極部３１と端子部３３とは、絶縁基体２の同じ側の主面に設けてある。
検出電極部３１と端子部３３とを連結する連結部３２は、主として、絶縁基体２の内部に埋設されている。一対の連結部３２の長尺配線部３２１の双方が、図９に示すごとく、検出電極部３１及び端子部３３が形成された絶縁層２２と、その内側面に積層された絶縁層２２との間に形成されている。
【００９０】
この一対の長尺配線部３２１は、それぞれの先端部において、ビア内導体３２２を介して、一対の検出電極部３１にそれぞれ接続されている。また、一対の長尺配線部３２１は、それぞれの基端部において、ビア内導体３２２を介して、一対の端子部３３にそれぞれ接続されている。
【００９１】
このような構成のＰＭセンサ素子１においては、検出電極部３１の全体及び端子部３３の全体が、露出導体部３０１となる。また、連結部３２は、非露出導体部３０２となる。そして、検出電極部３１及び端子部３３が、貴金属導体３Ａからなる。また、ビア内導体３２２は、貴金属導体３Ａからなる。また、連結部３２の長尺配線部３２１は、その両端部を除いて、低膨張導体３Ｂからなる。
【００９２】
すなわち、長尺配線部３２１は、その両端部を、貴金属導体３Ａによって構成してある。そして、長尺配線部３２１における低膨張導体３Ｂと貴金属導体３Ａとのつなぎ目において、重複部３５が形成されている。
【００９３】
その他の構成は、実施形態１と同様である。
本形態の場合にも、実施形態１と同様に、耐温度サイクル性の向上と耐酸化性の向上との両立を図ることができる。
【００９４】
（実施形態４）
本実施形態は、端子部３３が、多孔質の貴金属導体３Ａにて形成され、ビア内導体３２２が、閉気孔を有する貴金属導体３Ａにて形成された、ＰＭセンサ素子１の形態である。
すなわち、端子部３３は、多孔質の貴金属導体３Ａにて構成され、検出用導体３のうち、低膨張導体３Ｂにて構成された連結部３２と端子部３３との間の部分の少なくとも一部は、閉気孔を有する貴金属導体３Ａにて構成されている。
【００９５】
端子部３３においては、貴金属導体３Ａが、多数の気孔を有している。そして、気孔の一部は、表面に開口している。
【００９６】
一方、ビア内導体３２２においては、貴金属導体３Ａが閉気孔、すなわち、外部と連通しない、孤立した気孔を有する。そして、ビア内導体３２２は、内外層間ビア１１の両方の開口端同士の間に、通気路が形成されない状態となっている。
【００９７】
また、ヒータ用端子部４３は、端子部３３と同様に、多孔質の貴金属導体にて形成され、ビア内導体４２２は、ビア内導体３２２と同様に、閉気孔を有する貴金属導体にて形成されている。
【００９８】
また、検出電極部３１は、ビア内導体３２２と同様に、閉気孔を有する貴金属導体３Ａにて形成されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００９９】
本形態のＰＭセンサ素子１を製造する際には、実施形態１とは異なり、端子部３３及びヒータ用端子部４３に用いる導電性ペーストを、検出電極部３１等に用いる導電性ペーストとは異なる組成のものとする。すなわち、端子部３３及びヒータ用端子部４３に用いる導電性ペーストとしては、金属粒子及びセラミック粉末の他に、ガラスフリット等が混入したものを用いることができる。
【０１００】
また、端子部３３及びヒータ用端子部４３の形成を、〔脱脂・焼成工程〕の後に行う。すなわち、実施形態１における〔パターン印刷工程〕においては、端子部３３及びヒータ用端子部４３についても、他の検出用導体３（検出電極部３１等）と同じく、焼成前のグリーンシートに、導電性ペーストを印刷する旨を示したが、本形態においては、端子部３３及びヒータ用端子部４３の印刷は、積層体の焼成後に行う。
【０１０１】
そして、他の部分の導体が形成された焼成後の積層体に対して、端子部３３及びヒータ用端子部４３のパターンを印刷する。この端子部３３及びヒータ用端子部４３のパターンが印刷された積層体を焼成することで、多孔質の端子部３３及びヒータ用端子部４３が形成される。
【０１０２】
なお、焼成後の端子部３３及びヒータ用端子部４３の相対密度は５０〜９５％であることが好ましい。相対密度が５０％未満の場合、端子部３３及びヒータ用端子部４３（以下において、適宜、端子部３３等ともいう）の強度が不足し、電気抵抗が大きくなりすぎるおそれがある。一方相対密度が９５％より大きい場合は、後述する応力緩和の効果を十分に得ることが困難となるおそれがある。
【０１０３】
本形態においては、端子部３３等が多孔質の貴金属導体３Ａにて形成されているため、絶縁基体２との間の応力を緩和することができる。その結果、絶縁基体２に対する端子部３３等の密着性を向上させることができる。
【０１０４】
また、端子部３３等を多孔質とすると、外部からガス（空気等）が端子部３３を透過して、連結部３２へ侵入することが懸念される。そして、連結部３２のうち、低膨張導体３Ｂまでガスが達すると、酸化のおそれが懸念される。しかし、本形態においては、ビア内導体３２２、４２２が、閉気孔を有する貴金属導体３Ａによって形成されているため、低膨張導体３Ｂまでガスが侵入することを阻止することができる。また、ビア内導体３２２、４２２が、閉気孔を有する貴金属導体３Ａによって形成されていることで、内外層間ビア１１、１２におけるビア内導体３２２、４２２の応力を緩和することができる。それゆえ、耐冷熱サイクル性を一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【０１０５】
（実施形態５）
本形態は、上記実施形態２（図８）に示したように、連結部３２である長尺配線部３２１の基端側の一部を貴金属導体３Ａにて形成したものにおいて、端子部３３を多孔質とした形態である。
【０１０６】
本形態においては、ビア内導体３２２を構成する貴金属導体３Ａと、長尺配線部３２１の基端部を構成する貴金属導体３Ａとの少なくとも一方が、閉気孔を有する。ビア内導体３２２を構成する貴金属導体３Ａと、長尺配線部３２１の基端部を構成する貴金属導体３Ａとの双方が、閉気孔を有する貴金属導体３Ａであってもよい。
その他の構成は、実施形態２と同様である。また、多孔質の貴金属導体３Ａ及び閉気孔を有する貴金属導体３Ａは、実施形態４と同様の構成であり、実施形態４と同様の方法によって形成することができる。
【０１０７】
本形態においては、ビア内導体３２２を構成する貴金属導体３Ａと、長尺配線部３２１の基端部を構成する貴金属導体３Ａとの少なくとも一方が、閉気孔を有する貴金属導体３Ａである。それゆえ、ガスが端子部３３を透過したとしても、少なくとも連結部３２の低膨張導体３Ｂまでガスが達することを防ぐことができる。
その他、実施形態２及び実施形態４と同様の作用効果を有する。
【０１０８】
（実験例）
上記実施形態１に示したＰＭセンサ素子１につき、温度サイクル試験を行うことで、耐温度サイクル性の評価を行った。
すなわち、後述する試料１、試料２、試料３につき、温度サイクル試験を行った。試験方法、評価方法は、下記に説明する。
【０１０９】
試料１は、実施形態１のＰＭセンサ素子１であり、その具体的な製法を、具体的材料、具体的寸法等と共に、下記《試料１》の項目にて説明する。
試料２は、検出用導体の全体を、Ｐｔを主成分とする同一材料にて構成したＰＭセンサ素子である。その他は、試料１と同様である。
試料３は、検出用導体の全体を、Ｗを主成分とする同一材料にて構成したＰＭセンサ素子である。その他は、試料１と同様である。
【０１１０】
《試料１》
〔グリーンシートの成形工程〕
絶縁基体２となるグリーンシート２２ａ〜２２ｅは、Ａｌ2Ｏ3粒子：８８ｗｔ％、バインダー（アクリル樹脂）：１０ｗｔ％、溶剤（トルエン）：２％となるように秤量し、混合して成形用材料を得た。
【０１１１】
成形用材料をドクターブレード法により、縦：４ｍｍ×横：５０ｍｍ×厚み：０．０２ｍｍの大きさにし、８０℃、６０分にて乾燥させて、グリーンシートを成形した。なお、グリーンシート２２ａ〜２２ｅは、計５枚を用意した。グリーンシート２２ａ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｅのそれぞれには、パンチングにより、Φ６ｍｍのスルーホール１１０、１２０（内外層間ビア１１、１２）を設けた。
【０１１２】
〔導電性ペーストの作製工程〕
導電性ペーストとしては、Ｐｔ粒子を用いた導電性ペーストＡ、Ｂ、Ｄ、及び、Ｗ粒子を用いた導電性ペーストＣを作製した。なお、それぞれの導電性ペーストの詳細は以下に示した。
＜導電性ペーストＡ＞
Ｐｔ粒子（平均粒子径：０．３μｍ）                  ８５ｗｔ％
アルミナ粉末（平均粒子径：０．３μｍ）              １５ｗｔ％
Ｐｔ粒子とアルミナ粉末との混合粉１００重量部に対して、バインダーとしてアクリル樹脂を３０重量部、溶剤としてテルピネオールを１０重量部、混合した。
＜導電性ペーストＢ＞
Ｐｔ粒子（平均粒子径：０．３μｍ）                  ９５ｗｔ％
アルミナ粉末（平均粒子径：０．３μｍ）                ５ｗｔ％
Ｐｔ粒子とアルミナ粉末との混合粉１００重量部に対して、バインダーとしてアクリル樹脂を３０重量部、溶剤としてテルピネオールを１０重量部、混合した。
＜導電性ペーストＣ＞
Ｍｏ粒子（平均粒子径：１μｍ）                        ９５ｗｔ％
アルミナ粉末（平均粒子径：０．３μｍ）                  ５ｗｔ％
Ｍｏ粒子とアルミナ粉末との混合粉１００重量部に対して、バインダーとしてアクリル樹脂を２５重量部、溶剤としてテルピネオールを１０重量部、混合した。
＜導電性ペーストＤ＞
Ｐｔ粒子（平均粒子径：０．５μｍ）                    ９０ｗｔ％
ガラスフリット（ホウ珪酸ガラス、平均粒子径：１μｍ）  １０ｗｔ％
Ｐｔ粒子とガラスフリットとの混合粉１００重量部に対して、バインダーとしてアクリル樹脂を３０重量部、溶剤としてテルピネオールを１０重量部、混合した。
【０１１３】
〔パターン印刷工程〕
＜グリーンシート２２ａへの印刷＞
グリーンシート２２ａのスルーホール１１０に導電性ペーストＡを、印刷により充填した。これにより、ビア内導体３２２の一部を形成した。
【０１１４】
＜グリーンシート２２ｂへの印刷＞
グリーンシート２２ｂのスルーホール１１０に導電性ペーストＡを、印刷により充填した。これにより、ビア内導体３２２の一部を形成した。また、正極用の検出用導体３の長尺配線部３２１のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて、導電性ペーストＣにて、グリーンシート２２ｂの主面に、長尺配線部３２１を印刷した。その後、正極用の検出電極部３１のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて、導電性ペーストＢにて、グリーンシート２２ｂの主面に、正極用の検出電極部３１を印刷した。
なお、正極用の検出電極部３１は、縦：３ｍｍ×横：０．６ｍｍ×厚み：０．０３ｍｍであり、長尺配線部３２１は、線幅：０．４ｍｍ、厚み：０．０３ｍｍであった。
【０１１５】
＜グリーンシート２２ｃへの印刷＞
グリーンシート２２ｃの主面に、負極用の検出用導体３の長尺配線部３２１のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて、導電性ペーストＣにて、長尺配線部３２１を印刷した。その後、負極用の検出電極部３１のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて、導電性ペーストＢにて、グリーンシート２２ｃの主面に、負極用の検出電極部３１を印刷した。
なお、負極用の検出電極部３１は、縦：３ｍｍ×横：０．６ｍｍ×厚み：０．０３ｍｍであり、長尺配線部３２１は、線幅：０．４ｍｍ、厚み：０．０３ｍｍであった。
【０１１６】
＜グリーンシート２２ｄへの印刷＞
グリーンシート２２ｄのスルーホール１２０に導電性ペーストＡを、印刷により充填した。これにより、ビア内導体４２２の一部を形成した。その後、ヒータ部４のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて、導電性ペーストＣにて、グリーンシート２２ｄの主面にヒータ部４を印刷した。
なお、ヒータ部４は、幅：０.４ｍｍ、厚み：０．０３ｍｍであった。
【０１１７】
＜グリーンシート２２ｅへの印刷＞
グリーンシート２２ｅのスルーホール１２０に導電性ペーストＡを、印刷により充填した。これにより、ビア内導体４２２の一部を形成した。
【０１１８】
各グリーンシート２２ａ〜２２ｅにそれぞれ印刷された導電性ペースト層を、７０℃、６０分にて、乾燥させた。
【０１１９】
〔ラミネート工程〕
グリーンシート２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅを、この順で積層し、積層体を得た。なお、グリーンシート２２ｅのみ、導電性ペーストの印刷された面を、他のグリーンシート２２ａ〜２２ｄとは逆であって、それらと反対側に向けて、積層した。
【０１２０】
〔脱脂、焼成工程〕
積層体を、６００℃、４時間、加湿Ｈ2Ｏ／Ｈ2雰囲気の条件で脱脂を行い、１４００℃、５時間、不活性雰囲気の条件で焼成を行なった。
以上により、積層体の焼結体を得た。
【０１２１】
〔端子部形成工程〕
焼結体の両主面に対して研削加工を行うことで、ビア内導体３２２、４２２をそれぞれ露出させた。その後、導電性ペーストＤを、ビア内導体４２２が露出した焼結体の表面に印刷し、９００℃、１時間加熱することでヒータ用端子部４３を形成した。同様に、導電性ペーストＤを、ビア内導体３２２が露出した焼結体の表面に印刷し、９００℃、１時間加熱することでヒータ用端子部４３を形成した。なお、導電性ペーストＤの印刷にあたっては、ヒータ用端子部４３又は端子部３３のパターンが描画されたスクリーンメッシュを備えたマスクを用いて行った。
【０１２２】
ヒータ用端子部４３は、縦：２ｍｍ×横：２ｍｍ×厚み：０．０３ｍｍの大きさにて、正極用と負極用との２つを形成した。端子部３３は、縦：２ｍｍ×横：２ｍｍ×厚み：０．０３ｍｍの大きさにて、正極用と負極用との２つを形成した。
以上により、試料１のＰＭセンサ素子１を得た。
以上により、試料１のＰＭセンサ素子１を得た。
【０１２３】
《評価方法》
・電圧印加試験
上記のようにして得られた試料１、試料２、試料３の各ＰＭセンサ素子に、一定時間の電圧を印加させた後、電流を通電させる電圧印加試験を行い、評価を行なった。このとき、ＰＭセンサ素子は、温度サイクルを実施する前に電圧印加試験を行なう初期評価と、ＰＭセンサ素子を温度サイクル実施後に電圧印加試験を行う温度サイクル評価とを実施した。各ＰＭセンサ素子の初期評価に対する温度サイクル評価の結果を対比し、ＰＭセンサの動作状況、ＰＭセンサ素子に流れた電流値の変化、外観（目視）の３点を確認した。
【０１２４】
・初期評価
ＰＭセンサ素子を８００℃まで加温したことを確認した後、この温度の状態で１００時間の所定の電圧印加を行った。電圧印加を完了したＰＭセンサ素子を稼動させて、ＰＭセンサの動作状況、電流値、外観を確認した。
【０１２５】
・温度サイクル評価
初期評価を行なったＰＭセンサ素子を常温から８００℃間で加温させて、８００℃に到達してから３分経過した時点で加温を停止させて、常温まで戻すことを１サイクルとし、この温度サイクル１００回を行なった。この温度サイクルを経たＰＭセンサ素子を８００℃まで加温したことを確認した後、この温度の状態で１００時間の所定の電圧印加を行った。電圧印加を完了したＰＭセンサ素子を稼動させて、ＰＭセンサの動作状況、電流値、外観を確認した。
【０１２６】
試料１は、温度サイクル評価において、初期評価と対比し、ＰＭセンサの動作に問題がなかったし、検出された電流値は、電流値減少率１０％未満であったので、導通も問題がなかった。また、外観は、露出した端子部に変色は確認されなかった。このことから、試料１のＰＭセンサ素子は、耐温度サイクル性、耐酸化性が確保されているといえる。
【０１２７】
試料２、試料３には、温度サイクル評価では、初期評価と対比し、ＰＭセンサの動作では、ＰＭ測定がうまくできなかったことが確認され、検出された電流値は、電流値減少率３０％以上あったので導通でも問題が確認された。このことから、試料２、試料３においては、検出用導体に断線等が生じたと推測される。また、外観も露出した端子部に若干の変色を確認した。よって、試料２のＰＭセンサ素子、試料３のＰＭセンサ素子は、耐温度サイクル性、耐酸化性が確保されなかったといえる。
【０１２８】
なお、上記実施形態においては、検出電極部を２つとしたものを示したが、例えば、３個以上の検出電極部を設けることもできる。
【０１２９】
また、上記実施形態においては、図４に示すごとく、重複部３５として、低膨張導体３Ｂの上から貴金属導体３Ａを形成した形態を示したが、低膨張導体３Ｂと貴金属導体３Ａとの位置関係は特に限定されるものではない。すなわち、例えば図１０に示すごとく、貴金属導体３Ａの上から低膨張導体３Ｂを重ねて重複部を形成してもよい。図１０に示す変形形態においては、貴金属導体３Ａからなる検出電極部３１の一部に、低膨張導体３Ｂ側へ突出した凸パターン３１３を形成し、該凸パターン３１３の上に一部が重なるように、低膨張導体３Ｂからなる長尺配線部３２１が形成されている。低膨張導体３Ｂは、凸パターン３１３の三辺を押さえるように形成されている。
【０１３０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１  粒子状物質検出センサ素子（ＰＭセンサ素子）
２  絶縁基体
２１  検出面
２２  絶縁層
３  検出用導体
３１  検出電極部
３２  連結部
３３  端子部
３５  重複部
３Ａ  貴金属導体
３Ｂ  低膨張導体
４  ヒータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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