(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる有底筒状の固体電解質によって形成された基体の後端側に周方向にわたって環状の端子接続部と、該端子接続部に接続しつつ前記基体上を軸線方向先端側に向かって延びる第１リード部とを印刷した後、軸線方向に延びつつ、スリットを有するマスクを、前記第１リード部と前記スリットとが重なりつつ基体の先端側を露出するように前記マスクを基体に取り付けて、
前記マスクが取り付けられた前記基体をメッキ液中で軸線方向に沿って揺動させつつメッキを施すことによって、前記第１リード部の先端側であって、前記スリットによって露出した部位に第２リード部を形成すると共に、前記第２リード部よりも前記基体の先端側においてガス検知部を形成するガスセンサ素子の製造方法であって、
前記マスクは、少なくとも前記第２リード部よりも後端側において、メッキ液の流路を絞るための絞り部を備えることを特徴とする
ガスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサ素子の製造方法であって、
前記スリットにおける前記絞り部によって絞られた流路の断面積は、前記絞り部を設けない流路の断面積の６７％以下である
ガスセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサ素子の製造工程において、固体電解質によって形成された基体にスリット付きのマスクを装着させ、マスクを装着した基体をメッキ液中で前記スリットの方向に沿って移動させて、基体にメッキを施す方法が知られている。このようにメッキをすることによって、スリットによって露出した部位にリード部を形成すると共に、リード部よりも基体の先端側にガス検知部を形成する（例えば特許文献１）。
【０００３】
一方で、ガス検知の応答性を良くするために、鍔部よりも先端側において、リード部の少なくとも一部を細く形成するガスセンサが知られている（例えば特許文献２）。なお、鍔部とは、測定対象のガスをシールするために基体に設けられた突起である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４８１２３号公報
【特許文献２】特開２００３−３２２６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された製造方法によると、ガス検知部のメッキ厚みが位置によってばらつきやすいという課題があった。具体的には、スリットを仮想的に延長した位置（以下「仮想スリット位置」と言う。）はメッキ厚みが厚く、その他の位置はメッキ厚みが薄くなる傾向があった。この理由は、ガス検知部に対するメッキ液の流速が、スリットの存在によって、仮想スリット位置においては速く、その他の位置においては遅くなるからであると推測される。
【０００６】
一方で、特許文献２に開示されたガスセンサ素子のように鍔部よりも先端側においてリード部の少なくとも一部を細くするために、スリット幅を狭くすることによってスリットに近い位置のメッキ液の流速を遅くすることが考えられる。しかし、このようにスリット幅を狭くすると、メッキ時においてスリットに気泡が溜まりやすくなり、これによってリード部のメッキ厚にばらつきが生じやすくなるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、以下の形態または適用例として実現できる。
【０００８】
適用例１：軸線方向に延びる有底筒状の固体電解質によって形成された基体の後端側に周方向にわたって環状の端子接続部と、該端子接続部に接続しつつ前記基体上を軸線方向先端側に向かって延びる第１リード部とを印刷した後、軸線方向に延びつつ、スリットを有するマスクを、前記第１リード部と前記スリットとが重なりつつ基体の先端側を露出するように前記マスクを基体に取り付けて、
前記マスクが取り付けられた前記基体をメッキ液中で軸線方向に沿って揺動させつつメッキを施すことによって、前記第１リード部の先端側であって、前記スリットによって露出した部位に第２リード部を形成すると共に、前記第２リード部よりも前記基体の先端側においてガス検知部を形成するガスセンサ素子の製造方法であって、
前記マスクは、少なくとも前記第２リード部よりも後端側において、メッキ液の流路を絞るための絞り部を備えることを要旨とする。
【０００９】
この製造方法によれば、ガス検知部と第２リード部とにおけるメッキ厚みのばらつきを小さくできる。なぜなら、第２リード部よりも後端側においてメッキ液の流路を絞るための絞り部を備えることによって、第２リード部に対応するスリット位置のメッキ液の流速を遅くできるからである。なお、絞り部よりもガスセンサ素子の後端側のスリット位置には、予め環状の端子接続部や第１リード部が印刷されており、メッキが不要な部位であるので、当該位置においては気泡によるメッキ厚みのばらつきを考慮する必要がない。
【００１０】
適用例２：適用例１に記載のガスセンサ素子の製造方法であって、
前記スリットにおける前記絞り部によって絞られた流路の断面積は、前記絞り部を設けない流路の断面積の６７％以下であることを要旨とする。
絞り具合は、例えば、このように設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】基体１００の外観図。
【図２】メッキ工程の準備の様子を示す図。
【図３】基体１００及びマスク２００が、マスク固定板３００によって一体的に固定された様子を示す図。
【図４】マスク２００の断面積比とメッキ厚み比との関係についての実験結果を示す表およびグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．基体１００（図１）：
図１は、基体１００の外観図である。基体１００は、ガスセンサ素子の構成部品の素材である。基体１００は、第１リード部１３１及び端子接続部１３４の印刷、ジルコニア焼成、洗浄、核付け（活性化）、無電解メッキ、熱処理、組み付けという順序による工程を経て、ガスセンサ素子の一部となる。図１に示された基体１００は、核付け工程後、無電解メッキ前の状態である。
【００１３】
本実施形態は、無電解メッキの工程に特徴があるので、主にこれに関する内容を説明する。その他の製造工程は、従来と同じ方法を採用したので詳細な説明は省く。
【００１４】
基体１００の材質は、固体電解質である。基体１００は、軸線ＡＸに沿って延びる有底筒状をしている。つまり、基体１００の一端は閉塞される一方、他端は開放される。図１に示されたように、閉塞された側の端部を先端部１１０と呼び、開放された側の端部を後端部１１１と呼ぶ。
【００１５】
図１に示すように、基体１００は鍔部１２０を備える。鍔部１２０は、基体１００の径方向（軸線ＡＸとの直交方向）の外向きに突出する形状を有する。鍔部先端１２１は、鍔部１２０の先端である。なお、核付け工程は、鍔部先端１２１から先端部１１０までの領域において行われる。すなわち、鍔部先端１２１から後端部１１１にかけては核付け前に全面をマスクで覆って核付け工程を行うため、鍔部先端１２１から先端部１１０までの領域に核付けが付与される。
【００１６】
図１に示した基体１００には、印刷によって既に電極の一部が形成されている。既に形成されたのは、ハッチングよって示された端子接続部１３４と第１リード部１３１とである。この後、メッキ工程によって第２リード部１３２と、検知部１３３とが形成される。第１リード部１３１、第２リード部１３２、検知部１３３及び端子接続部１３４をまとめて電極部１３０と呼ぶ。
【００１７】
端子接続部１３４は、第１リード部１３１よりも後端側において周方向全体を占める環状の領域である。第１リード部１３１は、軸線ＡＸに沿って延びる領域であり、鍔部１２０と検知部との間の位置から、端子接続部１３４の上端まで延びる。  
【００１８】
第２リード部１３２は、第１リード部１３１の先端部、すなわち、鍔部先端１２１よりも先端側に延びた第１リード部１３１とオーバーラップするように形成される。つまり、第１リード部１３１のうち、鍔部先端１２１よりも先端側は核付け工程で第１リード部１３１よりも幅広に核付けされており、後述するメッキ工程で当該部位は第２リード部１３２として形成されることとなる。なお、第２リード部１３２は、第１リード部１３１と検知部１３３とを接続する。
【００１９】
検知部１３３は、第２リード部１３２から基体１００の先端部１１０までにおいて、周方向全体を占める。検知部１３３は、仮想スリット位置１４０を含む。仮想スリット位置１４０は、図１ではクロスハッチングによって示された領域であり、第１リード部１３１よりも幅広に形成されたスリットを先端部１１０に向けて仮想的に延長して形成される平面と、検知部１３３との共通部分である。なお、「スリット」とは、マスク２００が有するスリット２１０の幅が広い部位のことである。マスク２００とスリット２１０とについては次から説明する。  
【００２０】
２．メッキ工程（図２、図３）：
図２は、メッキ工程の準備の様子を示す。図２の（Ａ）はマスク２００を、図２の（Ｂ）は基体１００を、図２の（Ｃ）はマスク固定板３００を、図２の（Ｄ）はマスク２００の上面を、図２の（Ｅ）はマスク２００の上面のスリット付近を拡大した様子を示す。
【００２１】
図２の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、この準備において、マスク２００が基体１００に装着される。マスク２００は、予め核付けされた第２リード部１３２及び検知部１３３の形成領域以外の部位をマスクするためのものである。マスク２００は、軸線方向に延びるスリット２１０が入った形状を有する。図２の（Ａ）（Ｄ）に示すように、このスリットには、段差が設けられている。つまり、スリット幅が広い部位と、狭い部位とが存在する。図２の（Ｅ）は、スリット幅が広い部位と、狭い部位との断面積を説明するための図であるが、詳細は「３．断面積比とメッキ厚み比との関係」と共に後述する。
【００２２】
基体１００への装着は、スリット幅が広い方を基体１００の先端側に、狭い方を基体１００の後端側に位置するように行う。さらに、周方向および軸線方向の位置合わせを行いつつ装着する。周方向については、第１リード部１３１が、スリット２１０によって露出するように位置合わせをする。詳述すると、スリット幅が広い部位においては、第１リード部１３１が完全に露出するようにマスクが装着される。軸線方向については、スリット２１０の段差が、鍔部先端１２１に一致するように位置合わせをする。次に、マスク２００を装着した基体１００をマスク固定板３００の孔部３１０に嵌め込む。
【００２３】
図３は、上記手順によって、基体１００及びマスク２００が、マスク固定板３００によって一体的に固定された様子を示す。図３に示すように、マスクで覆われていない領域が露出することによって、メッキ工程においてメッキ液と接触する。
【００２４】
メッキ工程では、上記の基体１００及びマスク２００を一体的に固定したマスク固定板３００をメッキ液に浸し、その後メッキ液から出す。この際、マスク固定板３００を基体１００の軸線方向に沿って動かす。この結果、検知部１３３と第２リード部１３２とがメッキによって形成される。
【００２５】
なお、基体１００のうち、マスク２００によって覆われていない領域にあっては、メッキ液との接触が起こる。ただし、メッキが形成されるのは核付けされた領域のみであり、核付けされていない領域にあっては、メッキ液と接触してもメッキされることはない。  
【００２６】
この後、マスク固定板３００からマスク２００が装着された基体１００を取り外し、さらに基体１００からマスク２００を取り外す。この後は、先述した通り、既知の方法によってガスセンサを製造する。
【００２７】
３．断面積比とメッキ厚み比との関係（図２、図４）：
図４の（Ａ）（Ｂ）は、断面積比とメッキ厚み比との関係についての実験結果を示す。図４の（Ａ）は表によって、図４の（Ｂ）はグラフによって同じ内容を示す。この断面積比とは、面積Ｂを面積Ａで割った値のことである。面積Ａとは、図２の（Ｅ）に示すように、シングルハッチングとクロスハッチングとで示された部分の面積値のことである。この部分は、スリット幅が広い部位の断面積値に相当する。一方、面積Ｂとは、図２の（Ｅ）に示すように、クロスハッチングで示された部分の面積値のことである。この部分は、スリット幅が狭い部位の断面積値に相当する。
【００２８】
一方、メッキ厚み比とは、検知部１３３における２点同士のメッキ厚みの比のことである。この「検知部１３３の２点」の周方向の位置は、１点は仮想スリット位置１４０の中央、もう１点は仮想スリット位置１４０の中央と真反対の位置である。一方、軸線方向の位置は、２点とも先端部１１０から４ｍｍの位置である。この軸線方向の位置は、メッキ厚みのばらつきが小さいことが特に望まれる位置である。なぜなら、この位置は、ガスセンサ素子の使用時において、ヒータ発熱部分の中心部と接触するので、検知部１３３の中でも特に高温になるからである。
【００２９】
図４に示すように、断面積比３３％、４２％、５０％、５８％、６７％、７５％、８３％、９２％、１００％について、それぞれ５個の被験物を対象に、メッキ厚み比を測定した。断面積比１００％は、従来と同じで、スリットに段差が無いマスク２００を用いたことを意味する。
【００３０】
図４に示すように、断面積比６７％以下は、メッキ厚み比が０．９６〜１．０７に収まっており、７５％以上と比べるとメッキ厚み比が１に近づいている。よって、本実施形態の実験条件においては、断面積比を６７％以下に設定することによって、メッキ厚み比が１に近い値になることが示された。メッキ厚み比が１に近い値になる理由は、スリット２１０のスリット幅が狭い部位が絞り部として機能することによって、メッキ工程においてスリット２１０を流れるメッキ液の流速が遅くなったからであると推測される。
【００３１】
さらに、第２リード部１３２のメッキ不良を抑制できる。第２リード部１３２は、メッキ液中において広いスリット幅によって露出するので、メッキ中に気泡が溜まりにくい。よって、気泡の影響によるメッキ不良が発生しにくい。
【００３２】
一方、第１リード部１３１の鍔部先端１２１より後端側は、メッキ液中において狭いスリット幅によって露出するので、気泡が溜まりやすい。しかし、第１リード部１３１は、印刷によって形成されるので、気泡が溜まっても問題ない。
【００３３】
第１リード部１３１の鍔部先端１２１より先端側は、第２リード部１３２と第２リード部との接続部である。この部位は、印刷によって形成され、且つ、メッキ液中において広いスリット幅によって露出するのでメッキ不良が生じにくい。よって、第２リード部１３２と第２リード部との接続不良は生じにくい。
【００３４】
このようにメッキ厚みを均一な値に近づけることによって、メッキに使用する高価な金属（白金など）に使用量を削減でき、製造コストを低減できる。
【００３５】
４．他の実施形態：
本発明は、先述した実施形態になんら限定されるものではなく、発明の技術的範囲内における種々の形態により実施できる。例えば、実施形態の構成要素の中で付加的なものは、実施形態から省略できる。ここで言う付加的な構成要素とは、実質的に独立している適用例においては特定されていない事項に対応する要素のことである。また、例えば、以下のような実施形態が考えられる。
【００３６】
流路を絞る方法は、スリットの形状によらなくても良い。例えば、別途用意した部材をマスク２００に装着して絞りとして機能させても良い。
段差の位置は、第１リード部１３１よりも後端側であればどこでも良い。
無電解メッキの工程以外の工程は、従来と同じものでなくても、従来と等価なものや新規のものでも良い。
【００３７】
メッキ厚みに違いが生じるのは、先述したように、周方向におけるメッキ液の流速差が一因であると考えられる。流速差は、種々の要因によって変化し得るので、必ずしも断面積比６７％を臨界値として採用しなくても良い。この種々の要因とは、マスク固定板３００において、スリット以外にどの程度の流路面積があるか、マスク固定板３００のメッキ液中における移動速度、メッキ液の粘度などが考えられる。
【符号の説明】
【００３８】
１００…基体
１１０…先端部
１１１…後端部
１２０…鍔部
１２１…鍔部先端
１３０…電極部
１３１…第１リード部
１３２…第２リード部
１３３…検知部
１３４…端子接続部
１４０…仮想スリット位置
２００…マスク
２１０…スリット
３００…マスク固定板
３１０…孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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