(57)【要約】【目的】  実使用におけるヒータリード部の酸化を防止できるガスセンサを提供すること。【構成】  ガスセンサ１００は、センサ素子２００を備える。センサ素子２００は、卑金属を主体とし、センサ素子２００内部に気密に埋設された発熱部２７１と、一部がセンサ素子外部に露出するヒータ電極取出部２６６と、一端が発熱部２７１に他端がヒータ電極取出部２６６に電気的に接続するヒータリード部２７３とを有する。ヒータ電極取出部２６６は、ガスに接触する部分２６４が耐酸化性を有する。また、この部分２６４は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部であり、この耐酸化緻密部２６４は、ヒータリード部２７３にガスが接触することを防止するように配設されている。【選択図】        図２
2006091009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック電子機能部材であって、
セラミックからなるセラミック部と、
上記セラミック部の内部に気密に埋設された導電路であって、上記セラミック電子機能部材の電気的主機能を果たす機能導電路と、
少なくとも一部が上記セラミック部の外部に露出する電極取出部と、
一端が前記機能導電路と電気的に接続すると共に、他端が上記電極取出部に電気的に接続するリード部と、を有し、
上記リード部のうち、上記電極取出部側は、ガス不透過性を有するガス侵入防止部であり、
上記リード部のうち、上記ガス侵入防止部よりも上記機能導電路側は、卑金属を主体とし、上記セラミック部内部に気密に埋設されてなる埋設卑金属リード部であり、
上記電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及び上記ガス侵入防止部が、上記埋設卑金属リード部よりも上記ガスとの接触による自身の酸化を抑制された材質からなる
セラミック電子機能部材。
【請求項２】
セラミック電子機能部材であって、
セラミックからなるセラミック部と、
上記セラミック部の内部に気密に埋設された導電路であって、上記セラミック電子機能部材の電気的主機能を果たす機能導電路と、
少なくとも一部が上記セラミック部の外部に露出する電極取出部と、
上記セラミック部の内部に気密に埋設され、一端が上記機能導電路に電気的に接続すると共に、他端が上記電極取出部に電気的に接続するリード部と、を有し、
上記電極取出部の少なくとも一部は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有するガス侵入防止部であり、
上記電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及び上記ガス侵入防止部が、上記リード部よりも上記ガスとの接触による自身の酸化を抑制された材質からなり、
上記ガス侵入防止部は、上記リード部に上記ガスが接触することを防止するように配設されてなる
セラミック電子機能部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセラミック電子機能部材であって、
前記ガス侵入防止部は、貴金属−卑金属合金からなる
セラミック電子機能部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック電子機能部材であって、
前記卑金属は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒの少なくともいずれかを含む
セラミック電子機能部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック電子機能部材であって、
前記機能導電路が、通電により発熱する発熱部である
セラミックヒータ素子。
【請求項６】
請求項５に記載のセラミックヒータ素子に、前記発熱部の発熱により加熱されるガスセンサ素子部を複合してなる
ヒータ付属ガスセンサ素子。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック電子機能部材であって、
前記機能導電路が、温度によって抵抗値が変化する感温抵抗部である
温度センサ素子。
【請求項８】
板状のヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、
前記ヒータ付属ガスセンサ素子は、
卑金属を主体とし、前記ヒータ付属センサ素子内部に気密に埋設された発熱部と、
少なくとも一部が前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極取出部と、
一端が前記発熱部に電気的に接続すると共に、他端が前記ヒータ電極取出部に電気的に接続するヒータリード部と、を有し、
前記ヒータ電極取出部は、少なくともガスに接触する部分が耐酸化性を有し、
前記ヒータリード部のうち、前記ヒータ電極取出部側は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部であり、
前記ヒータリード部のうち、前記耐酸化緻密部よりも前記発熱部側は、卑金属を主体とし、上記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設されてなる卑金属部である
ガスセンサ。
【請求項９】
板状のヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、
前記ヒータ付属ガスセンサ素子は、
卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設された発熱部と、
少なくとも一部が前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極取出部と、
卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設され、一端が前記発熱部に電気的に接続すると共に、他端が前記ヒータ電極取出部に電気的に接続するヒータリード部と、を有し、
前記ヒータ電極取出部は、少なくともガスに接触する部分が耐酸化性を有し、
前記ヒータ電極取出部の少なくとも一部は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部であり、
この耐酸化緻密部は、前記ヒータリード部にガスが接触することを防止するように配設されてなる
ガスセンサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスセンサであって、
前記ヒータ電極取出部は、前記ヒータリード部に電気的に接続するビア導体を有し、
このビア導体が前記耐酸化緻密部である
ガスセンサ。
【請求項１１】
請求項９に記載のガスセンサであって、
前記ヒータ電極取出部は、
卑金属を主体とし、前記ヒータリード部に電気的に接続するビア導体と、
このビア導体に電気的に接続し、前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極パッドと、を有し、
前記ヒータ電極パッドの少なくとも一部が前記耐酸化緻密部であり、
この耐酸化緻密部は、前記ビア導体にガスが接触することを防止するように配設されてなる
ガスセンサ。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載のガスセンサであって、
前記耐酸化緻密部は、貴金属−卑金属合金からなる
ガスセンサ。
【請求項１３】
請求項８〜請求項１２のいずれか一項に記載のガスセンサであって、
前記卑金属は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒの少なくともいずれかを含む
ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータやヒータ付属ガスセンサ素子、温度センサ素子等の機能導電路を有するセラミック電子機能部材に関する。また、センサ素子を備えるガスセンサに関し、特に、発熱部とヒータ電極取出部とこれらを電気的に結ぶヒータリード部とを有するヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セラミックヒータ素子や温度センサ素子など、発熱配線部や感温抵抗部などの機能導電路を有するセラミック電子機能部材が知られている。また、セラミックヒータ素子が付属したガスセンサ素子、具体的には、発熱部とヒータ電極取出部とこれらを電気的に結ぶヒータリード部とを有するセラミックヒータ素子が付属した、ヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、このようなガスセンサとして酸素濃度検出器の一例が開示されている。この酸素濃度検出器では、ヒータ素子のうち発熱体（発熱部）及びこれに接続する導出電極部（ヒータリード部）が、白金に代えてＷ（タングステン）に代表される卑金属により形成されている（特許文献１の図４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−８１９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に記載の酸素濃度検出器に用いているヒータ付属ガスセンサ素子では、発熱体（発熱部）及び導出電極部（ヒータリード部）がタングステンなどで形成されていても、アルミナからなるヒータ素子内部に気密に埋設されているため、これらと排気ガスなどの被検出ガスや大気などのガスとは接触しにくい。しかし、電極取出部（ヒータ電極取出部）などを通じてガス（大気）がセンサ素子内部に侵入し、このガスが導出電極部（ヒータリード部）に接触することがある。そうすると、導出電極部（ヒータリード部）はタングステンなどの卑金属により形成されているため、酸化して導通抵抗の増大などの変化を生じる虞がある。
特に、保持構造や使用環境などから、実使用において、卑金属からなるヒータリード部が高温に晒される場合には、侵入したガスによってヒータリード部において酸化が進行し、不具合が生じやすくなる。
このようなことは、ヒータ付属ガスセンサ素子のみならずセラミックヒータ素子にも、さらには、温度センサ素子などのセラミック電子機能部材においてもいえることである。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、リード部にあるいはその一部に卑金属を主体とする材質を用いながらも、その酸化を防止して適切に機能を維持できるセラミック電子機能部材を提供することを目的とする。またさらに、ヒータリード部にあるいはその一部に卑金属からなる材質を用いながらも、その酸化を防止してヒータの機能を適切に維持できるヒータが付属したセンサ素子を備えるガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決手段は、セラミック電子機能部材であって、セラミックからなるセラミック部と、上記セラミック部の内部に気密に埋設された導電路であって、上記セラミック電子機能部材の電気的主機能を果たす機能導電路と、少なくとも一部が上記セラミック部の外部に露出する電極取出部と、一端が前記機能導電路と電気的に接続すると共に、他端が上記電極取出部に電気的に接続するリード部と、を有し、上記リード部のうち、上記電極取出部側は、ガス不透過性を有するガス侵入防止部であり、上記リード部のうち、上記ガス侵入防止部よりも上記機能導電路側は、卑金属を主体とし、上記セラミック部内部に気密に埋設されてなる埋設卑金属リード部であり、上記電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及び上記ガス侵入防止部が、上記埋設卑金属リード部よりも上記ガスとの接触による自身の酸化を抑制された材質からなるセラミック電子機能部材である。
【０００７】
本発明のセラミック電子機能部材では、リード部に埋設卑金属リード部を含んでいるので、電極取出部及びリード部のうち電極取出側の部分を通じて、大気などのガスが埋設卑金属リード部に達すると、この埋設卑金属リード部が酸化する虞がある。また、電極取出部や、リード部のうち電極取出部側の部分も、ガスに接触して酸化する虞がある。
これに対し、本発明のセラミック電子機能部材では、リード部のうち電極取出部側をガス不透過性のガス侵入防止部としている。このようなガス侵入防止部を設けることで、ガスが埋設卑金属リード部に接触することを防止し、この埋設卑金属リード部の酸化を確実に防止できる。
その上、電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及びをガス侵入防止部は、上述の埋設卑金属リード部よりもガスとの接触による酸化が抑制された材質からなるのでこれらの部分についても酸化を抑制できる。
従って、リード部において、比較的安価な卑金属を用いた埋設卑金属リード部を設けることで、安価としつつ、ガスによる酸化に伴う不具合を防止したセラミック電子機能部材とすることができる。
【０００８】
「セラミック電子機能部材」は、セラミック部の内部に気密に埋設された機能導電路を備えており、例えば、セラミックヒータ、ヒータ付属ガスセンサ、温度センサ、液濃度センサ等が挙げられる。またその「機能導電路」としては、例えば、セラミックヒータ及びヒータ付属ガスセンサでは発熱配線部、温度センサでは感温抵抗部、液濃度センサでは発熱抵抗部が該当する。
【０００９】
また、「電極取出部」は、少なくとも一部がセラミック部の外部に露出し、外部の他部材との電気的接続に利用可能であればよい。従って、その形態や材質は特に限定されないが、例えば、その形態として、セラミック部（セラミック層）に穿孔した貫通孔内に充填された中実のビア導体あるいは貫通孔内壁に形成されたスルーホール導体を外部に露出させてた形態が挙げられる。また、ビア導体やスルーホール導体と接続し、あるいはセラミック層同士の層間の導体配線層から延出し、セラミック部の外表面に露出するパッドが挙げられる。
さらに、「リード部」の形態としては、特に限定されないが、セラミック層同士の層間に配置された導体配線層や、セラミック層を貫通して延びる中実のビア導体、中空筒状のスルーホール導体、これらを組み合わせた形態が挙げられる。 例えば、リード部全体が同一平面上に配置された層状のリード部のほか、リード部の一部にビア導体等を含み、三次元的に延びるリード部でも含まれる。
「ガス侵入防止部」は、大気などのガスが埋設卑金属リード部に侵入するのを防止するガス不透過性を有するものであり、ガスの侵入を防止することができる緻密質の膜や配線層、中実なビア導体などで実現することができる。
また、埋設卑金属リード部よりもガスとの接触による自身の酸化を抑制された材質としては、例えば、埋設卑金属リード部に用いた卑金属材よりも、Ｐｔ等の酸化しにくい貴金属の量を増やした材質、さらにはＰｔやＡｕなど酸化し難い材質を用いるものが挙げられる。
なお、本明細書において、「卑金属を主体とする」とは、卑金属を５０ｗｔ％より多く含有することを指す。
【００１０】
また、他の解決手段は、セラミック電子機能部材であって、セラミックからなるセラミック部と、上記セラミック部の内部に気密に埋設された導電路であって、上記セラミック電子機能部材の電気的主機能を果たす機能導電路と、少なくとも一部が上記セラミック部の外部に露出する電極取出部と、上記セラミック部の内部に気密に埋設され、一端が上記機能導電路に電気的に接続すると共に、他端が上記電極取出部に電気的に接続するリード部と、を有し、上記電極取出部の少なくとも一部は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有するガス侵入防止部であり、上記電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及び上記ガス侵入防止部が、上記リード部よりも上記ガスとの接触による自身の酸化を抑制された材質からなり、上記ガス侵入防止部は、上記リード部に上記ガスが接触することを防止するように配設されてなるセラミック電子機能部材である。
【００１１】
本発明のセラミック電子機能部材では、埋設された卑金属を主体とするリード部を有しているので、電極取出部を通じて、大気などのガスがリード部に達すると、このリード部が酸化する虞がある。また、電極取出部も、ガスに接触して酸化する虞がある。
これに対し、本発明のセラミック電子機能部材では、電極取出部の少なくとも一部をガス不透過性のガス侵入防止部としている。このようなガス侵入防止部を設けることで、ガスがリード部に接触することを防止し、このリード部の酸化を確実に防止できる。
その上、電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及びガス侵入防止部は、上述のリード部よりもガスとの接触による酸化が抑制された材質からなるのでこれらの部分についても酸化を抑制できる。
従って、比較的安価な卑金属を用いたリード部を設けることで、安価としつつ、ガスによる酸化に伴う不具合を防止したセラミック電子機能部材とすることができる。
【００１２】
さらに、請求項２に記載のセラミック電子機能部材であって、前記電極取出部は、前記リード部に電気的に接続するビア導体を有し、このビア導体が前記ガス侵入防止部であるセラミック電子機能部材とするのが好ましい。
【００１３】
このセラミック電子機能部材では、電極取出部は、埋設され卑金属を主体とするリード部に電気的に接続し、ガス侵入防止部であるビア導体を有している。このような構成とすることで、ビア導体を通じてリード部にガスが接触して酸化されることを容易に防止できる。
【００１４】
あるいは、請求項２に記載のセラミック電子機能部材であって、前記電極取出部は、卑金属を主体とし、前記リード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、前記セラミック部の外部に露出する電極パッドと、を有し、上記電極パッドの少なくとも一部が前記ガス侵入防止部であり、このガス侵入防止部は、上記ビア導体に前記ガスが接触することを防止するように配設されてなるセラミック電子機能部材とするのが好ましい。
【００１５】
このセラミック電子機能部材では、電極取出部は、卑金属を主体とするビア導体と、これに電気的に接続し、セラミック部の外部に露出する電極パッドとを有する。そして、電極パッドの少なくとも一部がガス侵入防止部であり、ビア導体にガスが接触することを防止するように配設されている。このような構成とすることで、ビア導体ひいてはリード部にガスが接触してこれらが酸化することを容易に防止できる。
【００１６】
また、請求項１または２に記載のセラミック電子機能部材であって、前記電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分、及び前記ガス侵入防止部は、耐酸化性を有する材質からなるセラミック電子機能部材とするのが好ましい。
【００１７】
このセラミック電子機能部材では、電極取出部の表面など電極取出部のうち少なくともガスに接触する部分や、ガス侵入防止部を耐酸化性を有する材質で構成している。このため、これらの酸化がより防止され、酸化による不具合の発生をさらに適切に防止できる。
さらに、セラミック電子機能部材の実使用時に電極取出部やガス侵入防止部などが高温に晒される場合には、特に酸化による不具合を防止でき好ましい。
【００１８】
なお、本明細書において「耐酸化性を有する」とは、その導体を大気中に４００℃で１００時間晒したときに、導体抵抗が初期値に対して１５０％を超えて上昇しないことを言う。
【００１９】
さらに、請求項１または２に記載のセラミック電子機能部材であって、前記ガス侵入防止部は、貴金属−卑金属合金からなるセラミック電子機能部材とすると良い。
【００２０】
ガス侵入防止部は、前述したように、Ｐｔなどの貴金属を用いても形成できる。しかし、Ｐｔなどの貴金属は非常に高価であり、その使用量を抑えたい要望がある。
これに対し、本発明のセラミック電子機能部材では、ガス侵入防止部を貴金属−卑金属合金から形成している。従って、合金中に卑金属を含める分だけ、貴金属の使用量を減らし、ガス侵入防止部を安価にできる。その結果、セラミック電子機能部材を安価にできる。
【００２１】
更に、上記のいずれかに記載のセラミック電子機能部材であって、前記卑金属は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒの少なくともいずれかを含むセラミック電子機能部材とすると良い。
【００２２】
卑金属のＷ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、安価で入手容易であるので、卑金属としてこれらの金属を利用するのが好適である。
【００２３】
また、上記いずれかに記載のセラミック電子機能部材であって、前記機能導電部が、卑金属を主体とする卑金属材からなるセラミック電子機能部材とするのが好ましい。
【００２４】
セラミック電子機能部材の機能導電部を卑金属材で構成することにより、さらにセラミック電子機能部材を安価とすることができる。
【００２５】
さらに、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック電子機能部材であって、前記機能導電路が、通電により発熱する発熱部であるセラミックヒータ素子とすると良い。
【００２６】
本発明のセラミック電子機能部材は、機能導電路が発熱部であるセラミックヒータ素子である。このようにセラミックヒータ素子を前述の各構成とすることにより、安価で、ガスによる酸化に伴う不具合を適切に防止したセラミックヒータ素子を得ることができる。
【００２７】
さらに、請求項５に記載のセラミックヒータ素子に、前記発熱部の発熱により加熱されるガスセンサ素子部を複合してなるヒータ付属ガスセンサ素子とすると良い。
【００２８】
本発明のヒータ付属ガスセンサ素子では、前述の構成を有するセラミックヒータ素子を備えるので、ガスセンサ素子全体としても、安価で、セラミックヒータ素子部分における酸化に伴う不具合を適切に防止されたものとなし得る。
【００２９】
なお、セラミックヒータ素子にガスセンサ素子を複合する手法としては、セラミックヒータ素子とガスセンサ素子部とを、一旦別に形成した後、ガラスペースト、接着剤等で接着したもののほか、セラミックヒータ素子とガスセンサ素子部とを一体焼結により形成して複合させた手法が挙げられる。
【００３０】
あるいは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック電子機能部材であって、前記機能導電路が、温度によって抵抗値が変化する感温抵抗部である温度センサ素子とすると良い。
【００３１】
本発明のセラミック電子機能部材は、機能導電路が感温抵抗部である温度センサ素子である。このように温度センサ素子を前述の各構成とすることにより、安価で、ガスによる酸化に伴う不具合を適切に防止した温度センサ素子を得ることができる。
【００３２】
さらに他の解決手段は、板状のヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、前記ヒータ付属ガスセンサ素子は、卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設された発熱部と、少なくとも一部が前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極取出部と、一端が前記発熱部に電気的に接続すると共に、他端が前記ヒータ電極取出部に電気的に接続するヒータリード部と、を有し、前記ヒータ電極取出部は、少なくともガスに接触する部分が耐酸化性を有し、前記ヒータリード部のうち、前記ヒータ電極取出部側は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部であり、前記ヒータリード部のうち、前記耐酸化緻密部よりも前記発熱部側は、卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設されてなる卑金属部であるガスセンサである。
【００３３】
本発明のガスセンサでは、ヒータ付属ガスセンサ素子（ガスセンサ素子）のヒータリード部に卑金属部を設ける一方、耐酸化緻密部によって大気等のガスによる卑金属部の酸化を防止するので、酸化による不具合を防止しつつ、ヒータ付属ガスセンサ素子ひいてはガスセンサを安価とできる。
なお、実使用した際にヒータ電極取出部が高温に晒されるガスセンサでは、ガスがヒータ電極取出部に接触して酸化する恐れがある。また、前述したように、ヒータリード部のうち、ヒータ電極取出部側の部分も、ガスに接触して酸化する恐れがある。
これに対し、本発明では、ヒータ電極取出部のうち、少なくともガスに接触する部分を耐酸化性を有するものとしているので、ヒータ電極取出部の酸化を防止できる。また、ヒータリード部のうち、発熱部側は、卑金属を主体とする卑金属部としているが、ヒータ電極取出部側の一部を、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部としている。このような耐酸化緻密部を設けることで、ガスが卑金属部に接触することを防止し、卑金属部の酸化を確実に防止できる。また、耐酸化緻密部自身は、耐酸化性を有するため、酸化しにくい。
【００３４】
なお、セラミック電子機能部材の機能導電部に相当する「発熱部」は、卑金属を主体とし、ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設されたものであればよく、その形状等は特に限定されない。また、その数も特に限定されないが、通常は１つである。
また電極取出部に相当する「ヒータ電極取出部」は、少なくとも一部がヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出し、外部との電気的接続に利用可能であればよく、その形態や材質は特に限定されない。また、その数も特に限定されないが、通常は、１つの発熱部に対し一対のヒータリード部が形成されるため、ヒータ電極取出部も一対形成される。
【００３５】
またリード部に相当する「ヒータリード部」は、一端が発熱部に電気的に接続すると共に、他端がヒータ電極取出部に電気的に接続するリード部であり、その形態は特に限定されない。例えば、センサリード部全体が同一平面上に存在する線状のリード部でも、或いは、センサリード部の一部にビア導体等を含み、三次元的に延びるリード部でもよい。また、その数も特に限定されないが、通常は、１つの発熱部に対して一対形成される。なお、センサリード部が複数存在する場合には、それら全部に本発明を適用することもできるし、１つ或いは一部に本発明を適用することもできる。
さらにガス侵入防止部に相当する「耐酸化緻密部」は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有するものであればよく、その形状や材質は特に限定されない。例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ等の貴金属を用いて緻密に形成すればよい。
【００３６】
また、他の解決手段は、板状のヒータ付属ガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、前記ヒータ付属ガスセンサ素子は、卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設された発熱部と、少なくとも一部が前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極取出部と、卑金属を主体とし、前記ヒータ付属ガスセンサ素子内部に気密に埋設され、一端が前記発熱部に電気的に接続すると共に、他端が前記ヒータ電極取出部に電気的に接続するヒータリード部と、を有し、前記ヒータ電極取出部は、少なくともガスに接触する部分が耐酸化性を有し、前記ヒータ電極取出部の少なくとも一部は、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部であり、この耐酸化緻密部は、前記ヒータリード部にガスが接触することを防止するように配設されてなるガスセンサである。
【００３７】
本発明のガスセンサでは、ヒータ付属ガスセンサ素子（ガスセンサ素子）のヒータリード部を卑金属を主体とする一方、ヒータ電極取出部の少なくとも一部を耐酸化緻密部とすることよって、大気等のガスによる卑金属のヒータリード部の酸化を防止するので、酸化による不具合を防止しつつ、ヒータ付属ガスセンサ素子ひいてはガスセンサを安価とできる。
なお、実使用した際にヒータ電極取出部が高温に晒されるガスセンサでは、ガスがヒータ電極取出部に接触して酸化する恐れがある。また、前述したように、ヒータリード部のうち、ヒータ電極取出部側の部分も、ガスに接触して酸化する恐れがある。
これに対し、本発明では、ヒータ電極取出部のうち、少なくともガスに接触する部分を耐酸化性を有するものとしているので、ヒータ電極取出部の酸化を防止できる。また、ヒータ電極取出部の少なくとも一部を、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部とし、これをヒータリード部にガスが接触することを防止するように配設している。このような耐酸化緻密部を設けることで、ガスがヒータリード部に接触することを防止し、卑金属を主体とするヒータリード部の酸化を防止できる。また、耐酸化緻密部自身は、耐酸化性を有するので、酸化しにくい。
【００３８】
更に、上記のガスセンサであって、前記ヒータ電極取出部は、前記ヒータリード部に電気的に接続するビア導体を有し、このビア導体が前記耐酸化緻密部であるガスセンサとすると良い。
【００３９】
本発明によれば、ヒータ電極取出部は、ヒータリード部に電気的に接続するビア導体を有し、このビア導体を前述した耐酸化緻密部としている。このような構成とすることで、
ヒータリード部にガスが接触して酸化することを容易に防止できる。
【００４０】
或いは、上記のガスセンサであって、前記ヒータ電極取出部は、卑金属を主体とし、前記ヒータリード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、前記ヒータ付属ガスセンサ素子外部に露出するヒータ電極パッドと、を有し、前記ヒータ電極パッドの少なくとも一部が前記耐酸化緻密部であり、この耐酸化緻密部は、前記ビア導体にガスが接触することを防止するように配設されてなるガスセンサとすると良い。
【００４１】
本発明によれば、ヒータ電極取出部は、卑金属を主体とし、ヒータリード部に電気的に接続するビア導体と、このビア導体に電気的に接続し、センサ素子外部に露出するヒータ電極パッドとを有する。そして、ヒータ電極パッドの少なくとも一部が耐酸化緻密部であり、この耐酸化緻密部は、ビア導体にガスが接触することを防止するように配設されている。このような構成とすることで、ビア導体ひいてはヒータリード部にガスが接触してこれらが酸化することを容易に防止できる。
【００４２】
更に、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、前記耐酸化緻密部は、貴金属−卑金属合金からなるガスセンサとすると良い。
【００４３】
耐酸化緻密部は、前述したように、貴金属を用いれば形成できる。しかし、貴金属は非常に高価であるのでその使用量を抑えたい。
これに対し、本発明では、耐酸化緻密部を貴金属−卑金属合金から形成している。従って、卑金属を利用する分だけ、貴金属の使用量を減らし、耐酸化緻密部を安価にできる。その結果、ガスセンサを安価にできる。
【００４４】
更に、上記のいずれかに記載のガスセンサであって、卑金属は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒの少なくともいずれかを含むガスセンサとすると良い。
【００４５】
Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、安価で入手容易であるので、卑金属としてこれらの金属を利用するのが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
本実施形態に係るガスセンサ１００について説明する。図１にガスセンサ１００の破断断面図を示す。図１中、下方を先端側、上方を後端側とする。また、図２にガスセンサ１００に組み込まれるセンサ素子２００（ヒータ付属ガスセンサ素子）の分解斜視図を示す。更に、図３にセンサ素子２００の後端側下部の部分断面図を示す。図２及び図３中、左方を先端側、右方を後端側とする。
【００４７】
このガスセンサ１００は、自動車等の排気管に装着されて使用に供され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。
ガスセンサ１００は、自身の先端部を主体金具１０２の先端から突出させた状態で主体金具１０２に保持された板状のセンサ素子２００を有する（図１参照）。まず、このセンサ素子２００について、図２を参照しつつ詳述する。
【００４８】
センサ素子２００は、基準酸素自己生成方式を採用して構成されている。センサ素子２００は、一対の多孔質状電極部２２１，２２５、一対のセンサリード部２２３，２２７の先端部２２３ｐ，２２７ｐ等を有するセンサ基板２１０と、発熱部２７１、一対のヒータリード部２７３、センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑ等を有するリード基板２３０と備え、これらセンサ基板２１０とリード基板２３０とは、接着層２８
１を介して接合されている。本実施形態のセンサ素子２００は、酸素センサ素子２４０にヒータ素子２７０を複合したヒータ付属ガスセンサ素子である。
【００４９】
センサ基板２１０は、多孔質保護層２１１と第１アルミナ層２１３と固体電解質層２１５と第２アルミナ層２１７とがこの順序で積層されている。
このうち、多孔質保護層２１１は、アルミナからなる多孔質状のセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．６２５ｍｍの矩形板状をなす。
【００５０】
第１アルミナ層２１３は、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状をなす。この第１アルミナ層２１３の先端側（図２中、左側）の所定位置には、被測定ガスを後述する検知多孔質状電極部２２１へ通過させるための円形状の開口２１４（直径約２．５ｍｍ）が形成されている。
第１アルミナ層２１３の裏面（図２中、下側の面）側には、先端側に位置する検知多孔質状電極部２２１、及び、これに電気的に接続し後端側（図２中、右側）へ直線的に延びる第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐが形成されている。
【００５１】
検知多孔質状電極部２２１は、Ｐｔからなる多孔質状の電極であり、直径約２．６ｍｍの円形状をなす。この検知多孔質状電極部２２１は、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において多孔質保護層２１１及び第１アルミナ層２１３の開口２１４を通じて内部に取り込まれたガスが接触しても導電を維持できる。
また、第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐも、Ｐｔからなる多孔質状のリードであり、長さ約５．４ｍｍ、幅約０．３３ｍｍである。この第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐも、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において検知多孔質状電極部２２１を通じて取り込まれたガスが接触しても導電を維持できる。
【００５２】
固体電解質層２１５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）２０ｗｔ％と、ジルコニア（ＺｒＯ２）７２．４２ｗｔ％と、イットリア（Ｙ２Ｏ３）７．５８ｗｔ％とからなる層であり、その外形は、直径約３．０ｍｍ、厚さ約０．１の円盤形状をなす。この固体電解質層２１５は、検知多孔質状電極部２２１と後述する基準多孔質状電極部２２５との間に介在している。
【００５３】
第２アルミナ層２１７は、第１アルミナ層２１３と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状をなす。この第２アルミナ層２１７の後端側の所定位置には、３つの開口２１８（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これら３つの開口２１８のうち、両端に位置する開口２１８には、Ｐｔからなるビア導体２２３ｓ，２２７ｓが充填形成されている。これらのビア導体２２３ｓ，２２７ｓは、第１センサリード部２２３、第２センサリード部２２７の一部をなす。
第２アルミナ層２１７の表面（図２中、上側の面）側には、先端側で検知多孔質状電極部２２１と対向する基準多孔質状電極部２２５、及び、これに電気的に接続し後端側（図２中、右側）へ直線的に延びて更に内側に折れ曲がる第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐが形成されている。
【００５４】
基準多孔質状電極部２２５は、検知多孔質状電極部２２１と同様、Ｐｔからなる多孔質状の電極であり、直径約２．６ｍｍの円形状をなす。この基準多孔質状電極部２２５も、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において多孔質保護層２１１、第１アルミナ層の開口２１４及び検知多孔質状電極部２２１を通じ、更に固体電解質層２１５で汲み込まれたガス（酸素）が接触しても導電を維持できる。
また、第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐも、Ｐｔからなる多孔質状のリードであり、長さ（長手方向の長さ）約５．４ｍｍ、幅約０．３３ｍｍである。この第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐも、Ｐｔからなるため、耐酸化性を有し、実使用において基準多孔質状電極部２２５に侵入したガスが接触しても導電を維持できる。
【００５５】
次に、リード基板２３０について説明する。リード基板２３０は、第３アルミナ層２３１と第４アルミナ層２３７と第５アルミナ層２３９とがこの順序で積層されている。
このうち、第３アルミナ層２３１は、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．２３ｍｍの矩形板状をなす。この第３アルミナ層２３１の中央よりも先端側の所定位置には、３つの開口２３２（直径約０．５ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２３２のうち、両端に配設された開口２３２には、それぞれＷからなるビア導体２２３ｔ，２２７ｔが充填形成されている。これらのビア導体２２３ｔ，２２７ｔは、第１センサリード部２２３及び第２センサリード部２２７の一部をなす。また、第３アルミナ層２３１の後端側（図２中、右側）の所定位置には、２つの開口２３４（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２３４にも、それぞれＷからなるビア導体２３５が充填形成されている。これらのビア導体２３５は、センサ電極取出部２５６の一部をなす。
【００５６】
第３アルミナ層２３１の表面（図２中、上側の面）側には、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔの端面を覆うように厚さ約１５μｍの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕが形成されている。これらの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕは、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔの端面を直接覆う厚さ約１０μｍのタングステン層と、このタングステン層を覆う厚さ約２μｍのＮｉメッキ層と、更にこのＮｉメッキ層を覆う厚さ約３μｍのＰｔ或いはＡｕメッキ層とからなる。これらの接続パッド２２３ｕ，２２７ｕは、ビア導体２２３ｔ，２２７ｔと共に、第１センサリード部２２３及び第２センサリード部２２７の一部をなす。
【００５７】
また、第３アルミナ層２３１の表面側には、各々のビア導体２３５の端面を覆うように厚さ約１５μｍのセンサ電極パッド２５５も形成されている。これらセンサ電極パッド２５５も、ビア導体２３５の端面を直接覆う厚さ約１０μｍのタングステン層と、このタングステン層を覆う厚さ約２μｍのＮｉメッキ層と、更にこのＮｉメッキ層を覆う厚さ約３μｍのＰｔ或いはＡｕメッキ層とからなる。これらのセンサ電極パッド２５５は、ビア導体２３５と共にセンサ電極取出部２５６を構成している。センサ電極パッド２５５は、表面がＰｔ或いはＡｕメッキ層からなるため、ガス（大気）に接触する部分が耐酸化性を有し、ガス不透過性を有する。
【００５８】
第４アルミナ層２３７は、第３セラミック層２３１と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの矩形板状をなす。第４アルミナ層２３７の表面（図２中、上側の面）側には、一端が第３セラミック層２３１の中央よりも先端側に配設されたビア導体２２３ｔ，２２７ｔと電気的に接続し、直線状に後端側に延び、他端が第３セラミック層２３１の後端側に配設されたビア導体２３５と電気的に接続する、第１センサリード部２２３の後端部２２３ｑ及び第２センサリード部２２７の後端部２２７ｑが形成されている。これら第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑは、上述した第１，第２センサリード部２２３，２２７の先端部２２３ｐ，２２７ｐとは異なり、卑金属であるＷからなる。
更に、これら第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑの間には、第４アルミナ層２３７の中央付近（開口２３２に対応する部分）から後端部まで（外部まで）直線状に延びるガス放出部２６１が形成されている。このガス放出部２６１は、絶縁性を有するセラミック（具体的には、アルミナ）からなり多孔質状をなす。
【００５９】
第５アルミナ層２３９は、第３セラミック層２３１等と同様、アルミナからなるセラミック層であり、その外形は、長さ約４０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの矩形板状をなす。この第５アルミナ層２３９の後端側（図２中、右側）の所定位置には、２つの開口２４０（直径約０．３ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２４０には、それぞれＷからなるビア導体２４１が充填形成されている。これらのビア導体２４１は、ヒータ電極取出部２６６の一部をなす。
【００６０】
第５アルミナ層２３９の裏面２３９Ｒ（図２中、下側の面）側には、各々のビア導体２４１の端面を覆うように厚さ約１５μｍのヒータ電極パッド２６５が形成されている（図３も参照）。これらのヒータ電極パッド２６５は、ビア導体２４１の端面を直接覆う厚さ約１０μｍのタングステンからなるヒータ電極パッド層２６２と、このヒータ電極パッド層２６２を覆う厚さ約２μｍのＮｉからなる下地メッキ層２６３と、更にこの下地メッキ層２６３を覆う厚さ約３μｍのＰｔ或いはＡｕメッキからなる耐酸化緻密層２６４とからなる。このヒータ電極パッド２６５は、ビア導体２４１と共に、ヒータ電極取出部２６６を構成している。なお、本実施形態では、耐酸化緻密層２６４が本発明の耐酸化緻密部に相当する。
【００６１】
一方、第５アルミナ層２３９の表面（図２中、上側の面）側には、先端側に位置する発熱部２７１、及び、この両端にそれぞれ電気的に接続し、この発熱部より幅広で、後端側へ直線状に延び、ビア導体２４１と電気的に接続する一対のヒータリード部２７３が形成されている。発熱部２７１は、Ｗからなる抵抗体であり、線幅が約０．２７ｍｍで蛇行状に形成されている。また、ヒータリード部２７３も、Ｗからなり、線幅は約０．８５ｍｍである。
発熱部２７１は、通電により数１００℃（例えば５００℃）にまで昇温し、固体電解質層２１５を加熱して活性化させ、ガスセンサとしての作用を果たさせる。ヒータリード部２７３及びヒータ電極パッド２６５も、数１００℃（例えば４００℃）にまで加熱される場合もある。しかるに、これら発熱部２７１及びヒータリード部２７３は、Ｗからなるため、実使用において高温下で大気などのガスに触れると、酸化し抵抗が上昇しついには断線する恐れがある。しかし、本実施形態１では、これらの導体は、第４アルミナ層２３７と第５アルミナ層２３９との層間に気密に埋設されると共に、後端側は耐酸化緻密層（耐酸化緻密部）２６４によって蓋をされるように大気などのガスの侵入が防止されている。このため、ヒータリード部２３７や発熱部２７１がビア導体２４１等を通じて侵入した大気等のガスに接触することはなく、従って、その酸化を防止できる。
【００６２】
このようなリード基板２３０と前述したセンサ基板２１０とは、接合層２８１を介して接合されている。
接合層２８１は、結晶化ガラスからなり、その外形は、長さ約１０ｍｍ、幅約４．５ｍｍ、厚さ約５μｍの矩形板状をなす。接合層２８１の後端側（図２中、右側）の所定位置には、３つの開口２８２（直径約０．７ｍｍ）が幅方向に並んで形成されている。これらの開口２８２は、センサ基板２１０の第２アルミナ層２１７に形成された３つの開口２１８と、リード基板２３０の第３セラミック層２３１に形成された３つの開口２３２とに対応する位置に形成されている。３つの開口２８２のうち、両端に位置する開口２８２には、Ａｇ−５ｗｔ％Ｐｄからなるロウ材が充填され接続部２２３ｒ，２２７ｒを形成している。そして、これらの接続部２２３ｒ，２２７ｒは、第１，第２センサリード部２２３，２２７の一部をなし、第１，第２センサリード部２２３，２２７の先端部２２３ｐ，２２７ｐと後端部２２３ｑ，２２７ｑとを電気的に接続している。
このように、センサ素子２００は、第１，第２センサリード部２２３，２２７の後端部２２３ｑ，２２７ｑ及びガス放出部２６１から多孔質保護層２１１まで積層された酸素センサ素子部２４０が、第４アルミナ層２３７からヒータ電極パッド２６５まで積層されたヒータ素子２７０に複合されたヒータ付属ガスセンサ素子であり、両者の機能を得られるものである。
【００６３】
このようなセンサ素子２００は、次のようにして製造する。
まず、焼成後に第１〜第５アルミナ層２１３，２１７，２３１，２３７，２３９となる第１〜第５未焼成アルミナシートを作製する。具体的には、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）９７質量部と、イットリア５．４ｍｏｌ％共沈型ジルコニア（純度９９％以上、平均粒径０．３μｍ）３質量部と、ブチラール樹脂１４質量部と、ジブチルフタレート７質量部を配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びエチルメチルケトンを揮発させて、第１〜第５未焼成アルミナシートを作製する。更に、第１未焼成アルミナシートには開口２１４を穿孔し、第２未焼成アルミナシートには開口２１８を穿孔し、第３未焼成アルミナシートには開口２３２，２３４を穿孔し、第５未焼成アルミナシートには開口２４０を穿孔する。
【００６４】
また一方で、焼成後に固体電解質層２１５となる未焼成固体電解質シートを作製する。具体的には、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）２０ｗｔ％と、ジルコニア７２．４２ｗｔ％と、イットリア７．５８ｗｔ％と、ブチラール樹脂１２ｗｔ％と、ジブチルフタレート６ｗｔ％とを配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びメチルエチルケトンを揮発させて、未焼成固体電解質シートを作製する。
【００６５】
また他方で、焼成後に多孔質保護層２１１となる未焼成保護シートを作製する。具体的には、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）１００質量部と、カーボン粉末（真球状粒子、平均粒径５μｍ）２２質量部と、ブチラール樹脂１４質量部と、ジブチルフタレート７質量部とを配合し、更にトルエン及びメチルエチルケトンからなる混合溶媒を混合して、スラリーとする。そして、これをドクターブレード法によりシート状とし、トルエン及びメチルエチルケトンを揮発させて、未焼成保護シートを作製する。
【００６６】
次に、焼成後に検知多孔質状電極部２２１及び第１センサリード部２２３の先端部２２３ｐとなる第１センサパターンと、焼成後に基準多孔質状電極部２２５及び第２センサリード部２２７の先端部２２７ｐとなる第２センサパターンと、焼成後にビア導体２２３ｓ，２２７ｓとなる未焼成ビア導体を形成する。具体的には、イットリア５．４ｍｏｌ％共沈型ジルコニア粉末（平均粒径０．３μｍ）２０質量部と、Ｐｔ（平均粒径５μｍ〜８μｍ）１００質量部と、エトセルバインダ７質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストを得る。そして、この導電性ペーストを、第２未焼成アルミナシートに形成した３つの開口２１８のうち、両端の２つの開口２１８に充填印刷し、乾燥させて未焼成ビア導体を形成する。そして、未焼成第２アルミナシートの一方の面（表面となる面）に、この導電性ペーストを用いて第２センサパターンを２０±１０μｍの厚さで印刷し、乾燥させる。続いて、第２センサパターンを形成した第２未焼成アルミナシートの一方の面に、未焼成固体電解質シートを事前にブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを２０μｍの厚みで印刷し、その貼り合わせペースト上に固体電解質層２１５となる未焼成固体電解質シートを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で真空圧着する。そして、未焼成固体電解質シートを積層した未焼成第２アルミナシートの一方の面に、上記導電性ペーストを用いて第１センサパターンを２０±１０μｍの厚さで印刷し、乾燥させる。
【００６７】
次に、焼成後にセンサ基板２１０となるセンサ積層体を作製する。具体的には、アルミナ層用未焼成シートをブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを用いて、未焼成固体電解質シートが積層された状態の第２未焼成アルミナシート、第１未焼成アルミナシート、未焼成保護シートを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で真空圧着して一体化し、センサ積層体を作製する。
【００６８】
次に、このセンサ積層体を焼成してセンサ基板２１０を作製する。具体的には、センサ積層体を、大気雰囲気下、４００℃で６時間加熱し、脱脂する。その後、これを、大気雰囲気下、１５２０℃で２時間焼成する。かくして、センサ基板２１０ができる。
【００６９】
次に、リード基板２３０の作製方法について説明する。まず、焼成後にビア導体２２３ｔ，２２７ｔ及びビア導体２３５となる未焼成ビア導体を形成する。また、焼成後に接続パッド２２３ｕ，２２７ｕの一部となる接続パッドパターン、及び、焼成後にセンサ電極パッド２５５の一部となるセンサ電極パッドパターンを形成する。具体的には、Ｗ４５ｖｏｌ％と、アルミナ８ｖｏｌ％と、ポリビニルブチラール樹脂２０ｖｏｌ％と、溶剤２７ｖｏｌ％とを混合して、高密度タングステン導電インクとする。そして、この高密度タングステン導電インクを、第３未焼成アルミナシートの中央よりも先端側の所定位置に形成した３つの開口２３２のうち、両端の２つの開口２３２と、このシートの後端付近に形成した２つの開口２３４とに充填印刷し、未焼成ビア導体を形成する。また、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）３質量部とタングステン粉末１００質量部とを配合し、エトセルバインダー６質量部を加え、更にブチルカルビトールを溶媒として混合し調製された導電性ペーストを使用して、第３未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に、未焼成ビア導体を覆うように所定形状に印刷し、乾燥させて、接続パッドパターン及びセンサ電極パッドパターンを形成する。
【００７０】
次に、焼成後に第１センサリード部２２３の後端部２２３ｑとなる第１センサリードパターンと、焼成後に第２センサリード部２２７の後端部２２７ｐとなる第２センサリードパターンを形成する。具体的には、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）３質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダー６質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストを調整する。そして、これを第４未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に印刷し、乾燥させて、第１センサリードパターン及び第２センサリードパターンを形成する。
【００７１】
次に、焼成後にガス放出路２６１となるガス放出パターンを形成する。具体的には、カーボン６０ｖｏｌ％とアルミナ４０ｖｏｌ％の混合物１００質量部に、ポリビニルブチラール１３質量部を配合し、ブチルカルビトールを溶媒として混合して、ペーストとする。そして、これを第４未焼成アルミナシートのうち、第１センサリードパターンと第２センサリードパターンとの間に印刷し、乾燥させて、ガス放出パターンを形成する。
【００７２】
次に、焼成後にビア導体２４１となる未焼成ビア導体を形成する。また、焼成後にヒータ電極パッド２６５の一部となるヒータ電極パッドパターンを形成する。具体的には、Ｗ４５ｖｏｌ％と、アルミナ８ｖｏｌ％と、ポリビニルブチラール樹脂２０ｖｏｌ％と、溶剤２７ｖｏｌ％とを混合して、高密度タングステン導電インクを準備する。そして、この高密度タングステン導電インクを、第５未焼成アルミナシートの後端付近に形成した２つの開口２４０に充填印刷し、未焼成ビア導体を形成する。また、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）３質量部とタングステン粉末１００質量部とを配合し、エトセルバインダー６質量部を加え、更にブチルカルビトールを溶媒として混合し調製された導電性ペーストを使用して、第５未焼成アルミナシートの一方の面（裏面２３９Ｒとなる面）に、未焼成ビア導体を覆うように所定形状に印刷し、乾燥させて、ヒータ電極パッドパターン（ヒータ電極パッド層のパターン）を形成する。
【００７３】
次に、焼成後に発熱部２７１となる発熱パターンと、焼成後にヒータリード部２７３となるヒータリードパターンを形成する。具体的には、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）１２質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダ８質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストとする。そして、この導電性ペーストを、第５未焼成アルミナシートの一方の面（表面となる面）に印刷し、乾燥させて、発熱パターンを形成する。また、アルミナ粉末（純度９９．９９％以上、平均粒径０．３μｍ）３質量部と、タングステン粉末１００質量部と、エトセルバインダ６質量部とを配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、導電性ペーストとする。そして、この導電性ペーストを、第５未焼成アルミナシートの上記の面に印刷し、乾燥させて、ヒータリードパターンを形成する。
【００７４】
次に、焼成後にリード基板２３０となるリード積層体を作製する。具体的には、第３未焼成アルミナシートの一方の面（裏面となる面）、及び、第４未焼成アルミナシートの一方の面（裏面となる面）に、アルミナ層用未焼成シートをブチルカルビトールにて希釈した貼り合わせペーストを、２０μｍの厚みでそれぞれ印刷する。その後、第３未焼成アルミナシート、第４未焼成アルミナシート及び第５未焼成アルミナシートを貼り合わせ、５０℃、９０秒間、３５±５ｋｇ／ｃｍ2 で真空圧着して一体化し、リード積層体を作製する。
【００７５】
次に、このリード積層体を焼成してリード基板２３０を作製する。具体的には、リード積層体を、大気雰囲気下、２５０℃で６時間加熱し、脱脂する。その後、これを、水素ウェッター注入雰囲気下、１５４０℃で４時間焼成する。
【００７６】
次に、リード基板２３０のうち、Ｗを主体とする、接続パッド２２３ｕ，２２７ｕの一部をなすパターン、センサ電極パッド２５５の一部をなすパターン及びヒータ電極パッド層２６２のそれぞれに、Ｍｏ−Ｍｎを核付けする。その後、Ｎｉメッキを施し、Ｗのパターン上にＮｉメッキ層を形成する。更に、これを焼き付けする（Ｈ２ 炉８００℃シンター）。次に、Ｐｔメッキ或いはＡｕメッキを施し、Ｎｉメッキ層上にＰｔメッキ層或いはＡｕメッキ層を形成する。更に、これを焼き付けする（Ｈ２ 炉８００℃シンター）。このようにして、タングステン層、Ｎｉメッキ層及びＰｔ或いはＡｕメッキ層からなる、接続パッド２２３ｕ，２２７ｕ、センサ電極パッド２５５及びヒータ電極パッド２６５ができる。かくして、リード基板２３０ができる。
【００７７】
次に、センサ基板２１０とリード基板２３０を接合する。具体的には、ＳｉＯ２−ＺｎＯ系のガラス粉末にポリビニルブチラール樹脂を配合し、更にブチルカルビトールを溶媒として混合して、ガラスペーストとする。そして、これをセンサ基板２１０の裏面に、開口２１８の部分を避けるようにして厚さ２０μｍで印刷する。次に、センサ基板２１０にある３つの開口２１８のうち、両端に位置する開口２１８に対応する部分に、ロウ材を印刷する。その後、ヒータ基板２１０とセンサ基板２３０を貼り合わせて乾燥させる。
次に、これを、大気雰囲気下、２５０℃で４時間、更に、Ｎ２−Ｏ２（２５０ｐｐｍ以下）の雰囲気下、４００℃で４時間加熱し、脱脂する。更に、窒素雰囲気下、１０５０℃で２時間焼成し、両基板を完全に接合する。かくしてセンサ素子２００が完成する。
【００７８】
次に、図１に戻って、ガスセンサ１００の他の部分について説明する。
センサ素子２００に一体に組み付けられるフランジ部１２５は、アルミナ製のセラミックリング１２１と、滑石粉末を圧縮充填させた滑石リング１２２と、セラミックリング１２１及び滑石リング１２２を内部に収容可能な大きさの筒状をなす金属製ホルダ１２０とから構成されている。このフランジ部１２５は、次のようにしてセンサ素子２００に組み付ける。まず、センサ素子２００を挿通可能な大きさの開口断面積を有する滑石リング１２２を準備し、センサ素子２００の所定位置に金属製ホルダ１２０、セラミックリング１２１及び滑石リング１２２を順に配置させる。そして、滑石リング１２２の挿通孔の開口断面積が縮小するように圧力を付与して、滑石リング１２１を圧縮変形させることで、金属製ホルダ１２０及びセラミックリング１２１を滑石リング１２２と共にセンサ素子２００に一体に組み付ける。これにより、主体金具１０２の段部１０９に係合させるためのフランジ部１２５が、センサ素子２００に対して固定した状態で設けられる。
【００７９】
主体金具１０２の先端側（図１下側）には、その内径が細くなる段部１０９が設けられている。また、フランジ部１２５の外径は主体金具１０２の内径とほぼ同じに構成されている。そして、金属製ホルダ１２０が係合した主体金具１０２内で、金属製ホルダ１２０よりも後端側の層（図１中上側の層）には、更に、滑石リング１２３が圧縮充填されている。これにより、主体金具１０２内でフランジ部１２５が気密的に保持されると共に、センサ素子２００もまた主体金具１０２に対して位置決め固定される。この滑石リング１２３の圧縮は、後述するスリーブ１３０が主体金具１０２内に組み込まれる際に、そのスリーブ１３０によって押圧されて行われる。
【００８０】
また、ガスセンサ１００の先端側では、センサ素子２００の検出部が主体金具１０２より露出している。そして、この検出部を覆って保護する有底略円筒状の内側プロテクタ１０３と、この内側プロテクタ１０３を覆う外側プロテクタ１０４とが、それぞれ主体金具１０２にレーザ溶接により固定されている。センサ素子２００の検出部がガスセンサ１００の周囲の雰囲気中に晒されるように、内側プロテクタ１０３と外側プロテクタ１０４には、それぞれ複数の外気連通孔１０５，１０６が開口されている。
【００８１】
次に、滑石リング１２３よりも後端側には、多段円筒状のアルミナ製のスリーブ１３０が配設され、滑石リング１２３を押圧しつつ、フランジ部１２５と共に主体金具１０２内に収容されている。スリーブ１３０はその軸線方向に貫通する軸孔１３１を有し、この軸孔１３１にセンサ素子２００が挿通されている。スリーブ１３０が主体金具１０２に収容された状態では、センサ素子２００の各電極パッドは、主体金具１０２の加締め部１０７より後端側に露出している。なお、スリーブ１３０の後端面には、スリーブ１３０の軸線方向に沿って後端方向に向かう一対の素子ガイド（図示外）が突設されている。各素子ガイドは、センサ素子２００の短手方向の両端を案内するものである。
【００８２】
主体金具１０２の加締部１０７が内側に折り曲げられて加締められると、内部に介在されたステンレス製のリング部材１０８を介し、スリーブ１３０が主体金具１０２の先端側に向かって押圧される。すると、滑石リング１２３が圧縮変形されて周囲の隙間を埋めるので、スリーブ１３０との位置関係が案内されたセンサ素子２００が、主体金具１０２内に気密的に保持固定される。
【００８３】
次に、主体金具１０２から露出したセンサ素子２００の各電極パッドが形成された両主面は、センサ素子２００の厚み方向から一対の電極ホルダ１４０によって挟み込まれている。電極ホルダ１４０は、その端部がスリーブ１３０の素子ガイドに係合し、素子ガイドに案内されたセンサ素子２００に対向する内壁面１４２と、素子ガイドと共に構成する軸線方向の断面が略円形となる湾曲した外周面を形成する外壁面１４４とを有している。また、外壁面１４４のうち、電極ホルダ１４０がガスセンサ１００に組み付けられた際の先端側には、鍔部１４７が設けられている。
【００８４】
更に、組み付けられた際の軸線方向における略中央には、内壁面１４２と外壁面１４４を貫通する２つの開口１４６が設けられている。この開口１４６には、後述する電極金具１６０の突片１６３が係合し、電極金具１６０が位置決めされている。電極金具１６０は、センサ素子２００の各々の電極パッドと電気的な接続を行うため、各電極ホルダ１４０に２つずつ係合されている。そして、電極ホルダ１４０が、電極金具１６０を保持した状態で素子ガイドに係合した状態では、電極ホルダ１４０の係合を維持させるため、一対の電極ホルダ１４０の外壁面１４４に円筒形状の保持金具１４８が係合されている。電極ホルダ１４０に保持金具１４８が係合された状態では、電極ホルダ１４０の内壁面１４２とセンサ素子２００との間に挟まれる電極金具１６０が撓められる。その付勢力によって、電極金具１６０が電極ホルダ１４０を保持金具１４８の内周に対して押圧するため、保持金具１４８の抜けは防止される。
【００８５】
次に、電極ホルダ１４０よりも後端側には、センサ素子２００と外部の回路とを電気的に接続するための４本のリード線１６８を電極金具１６０へと案内するためのアルミナ製のセパレータ１５０が配置され、電極ホルダ１４０に当接している。セパレータ１５０は略円柱形状をなし、ガスセンサ１００に組み付けたときに後端側となる上側の面の中心軸付近に円柱台状の小突起１５１が設けられている。そして、この小突起１５１の周囲に四カ所、軸線方向に貫通する案内孔１５２が設けられている。案内孔１５２には、小突起１５１が設けられた側（図中上方）の部分が小径となった小径部１５３が形成されている。
小径部１５３の径は、リード線１６８の太さと略同等である。
【００８６】
案内孔１５２の内部には、電極金具１６０の基部１６２が収容されている。この基部１６２は、リード線１６８を加締めて電極金具１６０に固定する部位である。基部１６２は、リード線１６８内の導線を被覆する絶縁被膜の外周を加締め、抜けを防止する加締部１６５と、リード線１６８内の導線を加締めて電気的な接続を行う加締部１６４とを有する。リード線１６８の外周を加締める加締部１６５は、導線を加締める加締部１６４より大きく形成されている。このため、加締部１６５は、リード線１６８を加締めた状態でリード線１６８の径よりも更に径大であり、セパレータ１５０の案内孔１５２の小径部１５３の内径よりも大きいので、小径部１５３を通過できないようになっている。
また、基部１６２に接合された電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の電極端子に接触して電気的な接続を行う部位であり、Ｕ字バネ形状に形成されている。先端部１６１の略中央には、電極ホルダ１４０の開口１４６に係合して電極ホルダ１４０と電極金具１６０との位置決めを行うための突片１６３が突設されている。
【００８７】
そして、電極ホルダ１４０とセパレータ１５０とを覆って保護する略円筒状のステンレス製の保護カバー１７０が、主体金具１０２の加締部１０７の外周に固着されている。保護カバー１７０の後端部には、フッ素ゴム製の栓部材１７１が嵌入され、リード線１６８のみを挿通させるこの栓部材１７１の径方向周囲に位置する保護カバー１７０を内側に加締めることで、栓部材１７１は弾性変形された状態で保護カバー１７０内に固定されている。また、保護カバー１７０の内壁に、電極ホルダ１４０の保持金具１４８に設けられた突設部１４９が当接する。この突設部１４９は、四方に張り出し状に設けられており、保護カバー１７０内で保持金具１４８が保持されている。
【００８８】
次に、このように構成されたガスセンサ１００へのセンサ素子２００の組み付けについて説明する。
フランジ部１２５が一体に組み付けられたセンサ素子２００は、検出部側を主体金具１０２の先端側にして主体金具１０２内に挿入される。そして、センサ素子２００は、主体金具１０２の先端側の段部１０９にフランジ部１２５の端部が当接する位置で、主体金具１０２に対して位置決めされる。
【００８９】
次に、滑石リング１２３が、その中央の孔にセンサ素子２００の後端側より通すようにして係合され、これに続いてスリーブ１３０の軸孔１３１にセンサ素子２００が後端側より通される。センサ素子２００の側面が軸孔１３１及びその内周から連続した素子ガイド（図示外）に案内され、センサ素子２００の後端側が軸孔１３１から露出する。
この状態でリング部材１０８がスリーブ１３０上に載置され、主体金具１０２の加締め部１０７が内側に曲げられるように加締めが行われる。スリーブ１３０はリング部材１０８を介し、主体金具１０２の先端方向に加締めによる押圧力を受け、滑石リング１２３を圧縮する。このため、滑石リング１２３は変形して周囲の隙間を埋め、主体金具１０２内でフランジ部１２５を固定する。
【００９０】
そして、電極金具１６０の突片１６３が電極ホルダ１４０の開口１４６に係合すると、電極金具１６０が電極ホルダ１４０に対して位置決めされて保持される。この状態で、電極ホルダ１４０は、センサ素子２００の厚み方向の両側から挟むようにして素子ガイドに係合される。電極ホルダ１４０の内壁面１４２とセンサ素子２００の板面との間で挟まれる電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の電極端子に当接する。このとき、センサ素子２００はスリーブ１３０の素子ガイドに対して位置決めされており、電極ホルダ１４０も係合する素子ガイドに対して位置決めされている。
【００９１】
電極金具１６０の先端部１６１はＵ字バネ状に形成されているので、電極ホルダ１４０にて挟まれると、センサ素子２００の板面と電極ホルダ１４０の内壁面１４２との間が遠ざかる方向に両者は付勢される。この状態で、電極ホルダ１４０の外周を押さえて両者の係合を維持するため、保持金具１４８が被せられる。電極金具１６０の先端部１６１は、センサ素子２００の電極端子に対して付勢されて当接したままの状態で維持され、両者間の電気的な接続は安定する。
【００９２】
そして、セパレータ１５０が電極ホルダ１４０に当接され、この状態で、保護カバー１７０が電極ホルダ１４０及びセパレータ１５０に被せられる。保護カバー１７０は、主体金具１０２に圧入された後、全周レーザ溶接されて固定され、その内壁に保持金具１４８の突設部１４９が当接する。これにより、保持金具１４８は保護カバー１７０内で保持され、保持金具１４８によって保持された電極ホルダ１４０もまた、保護カバー１７０内で位置決めされる。
【００９３】
このようなガスセンサ１００は、ヒータ電極取出部２６６のうち、ガスに接触する部分であるその表面を、ヒータリード部２７３をなすタングステンよりも酸化しにくい材質、具体的には、耐酸化性を有するＰｔ或いはＡｕメッキからなる耐酸化緻密層２６４で構成している。このため、この耐酸化緻密層２６４は、大気等のガスが接触しても、実使用時におけるヒータ電極取出部２６６の酸化を防止できる。
また、ヒータ電極取出部２６６の一部（表面）を、耐酸化性を有すると共にガス不透過性を有する耐酸化緻密部とし、これをヒータリード部２７３にガスが接触することを防止するように配設している。具体的には、ヒータ電極パッド２６５の最表面層（耐酸化緻密層２６４）が耐酸化緻密部であり、この耐酸化緻密層２６４（耐酸化緻密部）は、下層のタングステン層２６２やＮｉメッキ層２６３、さらには、ビア導体２４１に大気等のガスが接触することを防止するように配設されている。このため、大気等のガスがヒータリード部２７３に接触することを防止し、タングステン層２６３のみならず、卑金属からなるヒータリード部２７３の酸化を防止し、酸化に伴う断線などの不具合を防止できる一方、卑金属を主体とするヒータリード部２７３を用いることによって、ヒータ付属ガスセンサ素子２００を安価とすることができる。また、耐酸化緻密層２６４自身は、Ｐｔ或いはＡｕからなり耐酸化性を有するので、酸化しにくい。
【００９４】
（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本実施形態に係るセンサ素子３００（ヒータ付属ガスセンサ素子）の後端側下部の部分断面図を図４に示す。
本実施形態２では、ヒータ電極取出部３６６が上記実施形態１のヒータ電極取出部２６６と異なる。本実施形態のヒータ電極取出部３６６も、上記実施形態１と同様、ビア導体２４１とヒータ電極パッド３６５からなる点は同様である。しかし、ヒータ電極パッド３６５の構成が異なり、本実施形態では、第５アルミナ層２３９の裏面２３９Ｒに形成したヒータ電極パッド３６５が貴金属−卑金属合金からできており、全体が耐酸化緻密部となっている。具体的には、本実施形態では、貴金属−卑金属合金として、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ合金を用いている。このように本実施形態では、ヒータ電極パッド３６５を貴金属−卑金属合金から形成して、ヒータリード部２７３への大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態２では、ヒータリード部２７３を卑金属（タングステン）で構成したことに加え、ヒータ電極パッド３６５に卑金属を利用する分だけ、このヒータ電極パッド３６５（耐酸化緻密部）を形成する材料を安価にできるため、センサ素子３００、ひいてはガスセンサを安価にできる。
その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用、効果を奏する。
【００９５】
（実施形態３）
次いで、第３の実施形態について説明する。なお、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本実施形態に係るセンサ素子４００の後端側下部の部分断面図を図５に示す。
本実施形態３では、ヒータ電極取出部４６６が上記実施形態１または２のヒータ電極取出部２６６，３６６と異なる。本実施形態のヒータ電極取出部４６６は、ビア導体４４１のみから構成されている。そして、このビア導体４４１は、貴金属−卑金属合金からできており、全体が耐酸化緻密部となっている。具体的には、本実施形態では、貴金属−卑金属合金として、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ合金を用いている。このように本実施形態では、ビア導体４４１を貴金属−卑金属合金から形成している。このため本実施形態３では、ヒータリード部２７３を卑金属のタングステンで構成したことに加え、ヒータ電極取出部４６６をなすビア導体４４１に卑金属を利用する分だけ、これを構成する材料を安価にできるため、センサ素子４００、ひいてはガスセンサを安価にすることができる。
なお、図５中に破線で示すように、上記実施形態１または２に示したヒータ電極取出部２６６，３６６のように、ビア導体４４１を覆うようにヒータ電極パッドを設けることもできる。
その他、上記実施形態１または２と同様な部分は、上記実施形態１または２と同様な作用、効果を奏する。
【００９６】
（実施形態４）
次いで、第４の実施形態について説明する。なお、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本実施形態に係るセンサ素子６００の後端側下部の部分断面図を図６に示す。
本実施形態４では、ヒータ電極取出部６６６の構成が上記実施形態１〜３のヒータ電極取出部２６６，３６６，４６６と異なる。本実施形態４のヒータ電極取出部６６６は、開口２４０内に形成された中空円筒状のスルーホール導体６４１とこれに電気的に接続するヒータ電極パッド６６５から構成されている。そして、これらスルーホール導体６４１及びヒータ電極パッド６６５は、貴金属−卑金属合金からできている。
【００９７】
また、本実施形態４では、ヒータリード部６７３の後端側の後端部６７３ｓの材質が、上記実施形態１〜３のヒータリード部２７３と異なる。具体的には、実施形態１〜３では、ヒータリード部２７３全体がタングステンから構成されていた。これに対し、本実施形態４では、ヒータリード部６７３のうち、発熱部２７１（図２参照）側の先端部６７３ｈは、実施形態１等と同様のタングステンからなり、第４アルミナ層２３７と第５アルミナ層６２３９との層間に気密に埋設されている。しかし、これに続く、このヒータリード部６７３の後端側の後端部６７３ｓは、貴金属−卑金属合金からなり、先端部６７３ｈへの大気などのガスの侵入を防止する耐酸化緻密部（ガス侵入防止部）となっている。このように本実施形態４では、後端部２７３ｓを貴金属−卑金属合金から形成しているので、ヒータリード部６７３の先端部６７３ｈを卑金属のタングステンで構成したことに加え、後端部６７３ｓに卑金属を利用する分だけ、この後端部６７３ｓを構成する材料を安価にし、センサ素子６００、ひいてはガスセンサを安価にすることができる。なお、本実施形態４では、後端部２７３ｓ、ビア導体６４１、ヒータ電極パッド６６５を構成する貴金属−卑金属合金として、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ合金を用いている。
その他、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分は、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な作用、効果を奏する。
【００９８】
（実施形態５）
ついで、本発明の第５の実施形態について、図７及び図３を参照して説明する。前述の４つの実施形態１〜４では、ガスセンサ素子とヒータ素子とを複合したヒータ付属ガスセンサ素子について、例示説明した。これに対し、本実施形態５に示すヒータ素子８００は、ちょうど、実施形態１におけるセンサ素子２００のうち、ヒータ素子２７０の部分だけを独立させたのと同じ構成とされている。
即ち、本実施形態５のヒータ素子８００は、図７に示すように、２つのアルミナ層８３７，８３９を有し、それらの層間には、蛇行状の形態とされた発熱部８７１、及びこれに接続する２本のヒータリード部８７３が形成され、気密に埋設されている。ヒータリード部８７３のうち、発熱部８７１とは逆側の後端部（図７中、右端部）には、アルミナ層８３９を貫通する開口８４０内に充填された中実のビア導体８４１を通じて、アルミナ層８３９の裏面８３９Ｒにはヒータ電極パッド８６５がそれぞれ形成されている。
【００９９】
このヒータ素子８００においては、実施形態１において説明したヒータ素子２７０と同様、ヒータリード部８７３、及びヒータ電極取出部８６６のビア導体８４１とヒータ電極パッド層８６２（図３参照）は、金属成分がタングステンからなる。そして、このヒータ電極パッド層８６２の表面には、Ｎｉからなる下地メッキ層８６３及びＰｔ或いはＡｕからなる耐酸化緻密層８６４が形成されて、ヒータ電極パッド８６５が構成されている。
【０１００】
このように構成された本実施形態５のヒータ素子は、実施形態１で説明したのと同様に、ヒータ電極パッド８６５の最表面に耐酸化緻密層８６４が形成されているので、大気などのガスが、タングステンからなるヒータ電極パッド層８６２やビア導体８４１のみならず、このビア導体８４１を通じてヒータリード部８７３にまで侵入することが防止される。このため、これらの酸化が防止され、ヒータリード部８７３の酸化による断線などの不具合が防止される。その一方、ヒータリード部８７３が安価なタングステン（卑金属）からなっているので、このヒータ素子８００を安価なものとすることができる。
なお、このヒータ素子８００は、前述した実施形態１のセンサ素子２００におけるリード基板２３０のうちヒータ素子２７０に相当する部分に関する製造方法と同じ手法で製造することができる。
【０１０１】
（実施形態６）
ついで、本発明の第６の実施形態について、図４を参照して説明する。上述の実施形態５では、ヒータ素子８００として、実施形態１におけるセンサ素子２００のうち、ヒータ素子２７０（図３参照）部分と同様の構成を有するものを例示した。これに対し、本実施形態６のヒータ素子９００は、前述の実施形態２にかかるセンサ素子３００におけるヒータ素子部分と同様の構造を有するヒータ素子である。
従って、実施形態２にかかるセンサ素子３００におけるヒータ素子部分についての説明と同様である。即ち、本実施形態６のヒータ素子９００では、上述の実施形態５と同様のヒータリード８７３及びビア導体８４１を備える。一方、実施形態５とは異なり、ヒータ電極取出部９６６のうち、アルミナ層１２３９の裏面１２３９Ｒに形成されたヒータ電極パッド９６５の金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなっており、全体が耐酸化緻密部（ガス侵入防止部）となって、ビア導体８４１及びヒータリード部８７３への大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態６では、ヒータリード部８７３を卑金属（タングステン）で構成したことに加え、ヒータ電極パッド９６５に卑金属を利用する分だけ、このヒータ電極パッド９６５（耐酸化緻密部）を形成する材料を安価にできるため、ヒータ素子９００を安価にできる。
【０１０２】
（実施形態７）
ついで、本発明の第７の実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態７のヒータ素子１０００は、前述の実施形態３にかかるセンサ素子４００におけるヒータ素子部分と同様の構造を有するヒータ素子である。
従って、実施形態３にかかるセンサ素子４００におけるヒータ素子部分についての説明と同様である。即ち、本実施形態７のヒータ素子１０００では、前述の実施形態５，６と同様のヒータリード部８７３を備える。一方、実施形態５，６とは異なり、ヒータ電極取出部１０６６として、金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなるビア導体１０４１のみを有しており、このビア導体１０４１が耐酸化緻密部（ガス侵入防止部）となって、タングステンからなるヒータリード部８７３への大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態７では、ヒータリード部８７３を卑金属（タングステン）で構成したことに加え、ビア導体１０４１に卑金属を利用する分だけ、このビア導体１０４１（耐酸化緻密部）を形成する材料を安価にできるため、ヒータ素子１０００を安価にできる。
【０１０３】
（実施形態８）
ついで、本発明の第８の実施形態について、図６を参照して説明する。本実施形態８のヒータ素子１１００は、前述の実施形態４にかかるセンサ素子６００におけるヒータ素子部分と同様の構造を有するヒータ素子である。
従って、実施形態４にかかるセンサ素子６００におけるヒータ素子部分についての説明と同様である。即ち、本実施形態８のヒータ素子１１００では、前述の実施形態５〜７とは異なり、ヒータリード部１１７３は、金属成分がタングステンからなる発熱部８７１（図７参照）側に位置する先端部１１７３ｈと、金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなる後端部１１７３ｓとからなっている。また、アルミナ層８３９と貫通する開口８４０内に形成された中空のスルーホール導体１１４１及びアルミナ層８３９の裏面８３９Ｒに形成されたヒータ電極パッド１１６５も、同様の貴金属−卑金属合金で構成されている。
本実施形態８のヒータ素子１１００では、ヒータリード部１１７３のうち、後端部１１７３ｓが耐酸化緻密部（ガス侵入防止部）となって、タングステンからなる先端部１１７３ｈへの大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態８では、ヒータリード部１１７３の先端部１１７３ｈを卑金属（タングステン）で構成したことに加え、後端部１１７３ｓに卑金属を利用する分だけ、この後端部１１７３ｓ（耐酸化緻密部）を形成する材料を安価にできるため、ヒータ素子１１００を安価にできる。
【０１０４】
（実施形態９）
ついで、本発明の第９の実施形態について、図８，９及び図３を参照して説明する。前述の実施形態１〜４では、ガスセンサ素子とヒータ素子とを複合したヒータ付属ガスセンサ素子について例示説明した。また、実施形態５〜８では、独立したヒータ素子について例示説明した。
これに対し、本実施形態９に示す温度センサ素子９００は、実施形態５に示すヒータ素子８００とほぼ同様の構成を有しているが、蛇行状に形成した配線部分（測温部、機能導電路）を温度によって抵抗が変化する温度抵抗体で構成して、温度を測定する温度センサとしてある点で異なる。
即ち、本実施形態９の温度センサ素子１２００は、図８に示すように、２つのアルミナ層１２３７，１２３９を有し、それらの層間には、蛇行状の形態とされ、温度抵抗体からなる測温部１２７１、及びこれに接続する２本のリード部１２７３が形成され、気密に埋設されている。リード部１２７３のうち、測温部１２７１とは逆側の後端部（図８中、右端部）には、アルミナ層１２３９を貫通する開口１２４０内に充填された中実のビア導体１２４１を通じて、アルミナ層１２３９の裏面１２３９Ｒには電極パッド１２６５がそれぞれ形成されている。
【０１０５】
この温度センサ素子１２００においても、前述した実施形態５と同様、リード部１２７３及び電極取出部１２６６のビア導体１２４１と電極パッド層１２６２（図３参照）は、金属成分がタングステンからなる。そして、この電極パッド層１２６２の表面には、Ｎｉからなる下地メッキ層１２６３及びＰｔ或いはＡｕからなる耐酸化緻密層１２６４が形成されて、ヒータ電極パッド１２６５が構成されている。
【０１０６】
このように構成された本実施形態９の温度センサ素子は、実施形態５で説明したヒータ素子と同様に、電極パッド１２６５の最表面に耐酸化緻密層１２６４が形成されているので、大気などのガスが、タングステンからなる電極パッド層１２６２やビア導体１２４１のみならず、このビア導体１２４１を通じてリード部１２７３にまで侵入することが防止される。このため、これらの酸化が防止され、リード部１２７３の酸化による断線などの不具合が防止される。その一方、リード部１２７３が安価なタングステン（卑金属）からなっているので、この温度センサ素子１２００を安価なものとすることができる。
なお、この温度センサ素子１２００は、前述した実施形態５のヒータ素子８００の製造方法と同じ手法で製造することができる。
【０１０７】
この温度センサ素子１２００は、例えば、図９に示す回路を用いて、温度を計測することができる。即ち、温度センサ素子１２００の両端２つの電極取出部１２６６を用いて、温度センサ素子１２００の測温部の抵抗Ｒｔと電圧計ＶＬとを並列に接続し、さらに、スイッチＳＷを介して、定電流電源ＰＷに接続する。ここで、スイッチＳＷをオンさせると、定電流電源ＰＷから、抵抗Ｒｔの大きさに拘わらず定電流Ｉｃが流される。このため、抵抗Ｒｔの大きさに応じて電圧Ｖｔが発生するため、これを電圧計ＶＬで計測することで、温度センサ１２００の測温部１２７１の抵抗値が判る。測温部１２７１の抵抗値は、温度と所定の関数関係（一次関数など）を有しているので、抵抗値Ｒｔから、測温部１２７１の温度を知ることができる。
【０１０８】
なお、この温度センサ素子１２００の測温部１２７１を、尿素水などに浸漬し、液温を測定するほか、スイッチＳＷを所定期間オンにして、その間、測温部１２７１において発熱させると共に、抵抗Ｒｔを測定する。これにより、その抵抗Ｒｔの変化（上昇）の程度から、測温部の暖まり方（浸漬した液体の熱伝導係数）の違いを用いて、尿素水などの液体の濃度を計測することも出来る。つまり、この温度センサ素子１２００を液体濃度センサ素子として応用することもできる。
また、図９に示す回路を用いた温度測定や液体濃度センサとしての応用については、後述する温度センサ素子１３００，１４００，１５００についても同様である。
【０１０９】
（実施形態１０）
ついで、本発明の第１０の実施形態について、図４を参照して説明する。上述の実施形態９では、温度センサ素子１２００として、実施形態５におけるヒータ素子８００（図７，３参照）と同様の構成を有するものを例示した。これに対し、本実施形態１０の温度センサ素子１３００は、前述の実施形態６にかかるヒータ素子９００と同様の構造を有する温度センサ素子である。
従って、実施形態６にかかるヒータ素子９００についての説明と同様である。即ち、本実施形態１０の温度センサ素子１３００では、上述の実施形態９と同様のリード部１２７３及びビア導体１２４１を備える。一方、実施形態９とは異なり、電極取出部１３６６のうち、アルミナ層１２３９の裏面１２３９Ｒに形成する電極パッド１３６５の金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなっており、全体がガス侵入防止部となって、ビア導体１２４１及びリード部１２７３への大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態１０では、リード部１２７３を卑金属（タングステン）で構成したことに加え、電極パッド１３６５に卑金属を利用する分だけ、このヒータ電極パッド１３６５（ガス侵入防止部）を形成する材料を安価にできるため、温度センサ素子１３００を安価にできる。
【０１１０】
（実施形態１１）
ついで、本発明の第１１の実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態１１の温度センサ素子１４００は、前述の実施形態７にかかるヒータ素子１０００と同様の構造を有する温度センサ素子である。
従って、実施形態７にかかるヒータ素子１０００についての説明と同様である。即ち、本実施形態１１の温度センサ素子１４００では、前述の実施形態９，１０と同様のリード部１２７３を備える。一方、実施形態９，１０とは異なり、電極取出部１４６６として、金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなるビア導体１４４１のみを有しており、このビア導体１４４１がガス侵入防止部となって、タングステンからなるリード部１２７３への大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態１１では、リード部１２７３を卑金属（タングステン）で構成したことに加え、ビア導体１４４１に卑金属を利用する分だけ、このビア導体１４４１（ガス侵入防止部）を形成する材料を安価にできるため、温度センサ素子１４００を安価にできる。
【０１１１】
（実施形態１２）
ついで、本発明の第１２の実施形態について、図６を参照して説明する。本実施形態１２の温度センサ素子１５００は、前述の実施形態８にかかるヒータ素子１１００と同様の構造を有する温度センサ素子である。
従って、実施形態８にかかるヒータ素子１１００についての説明と同様である。即ち、本実施形態１２の温度センサ素子１５００では、前述の実施形態９〜１１とは異なり、リード部１５７３は、金属成分がタングステンからなる測温部１２７１（図７参照）側に位置する先端部１５７３ｈと、金属成分が貴金属−卑金属合金（具体的にはＰｔ−１８．４ｗｔ％Ｗ）からなる後端部１５７３ｓとからなっている。また、アルミナ層１２３９と貫通する開口１２４０内に形成された中空のスルーホール導体１５４１及びアルミナ層１２３９の裏面１２３９Ｒに形成された電極パッド１５６５も、同様の貴金属−卑金属合金で構成されている。
本実施形態１２の温度センサ素子１５００では、リード部１５７３のうち、後端部１５７３ｓがガス侵入防止部となって、タングステンからなる先端部１５７３ｈへの大気などのガスの侵入を防止している。このため本実施形態１２では、リード部１５７３の先端部１５７３ｈを卑金属（タングステン）で構成したことに加え、後端部１５７３ｓに卑金属を利用する分だけ、この後端部１５７３ｓ（ガス侵入防止部）を形成する材料を安価にできるため、温度センサ素子１５００を安価にできる。
【０１１２】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の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で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態２，３，４，６，７，８，１０，１１，１２では、貴金属−卑金属合金として、Ｐｔ−１８．４ｗｔ％Ｗを例示したが、他の組成のものでも良いことは明らかであり、耐酸化緻密部、ガス侵入防止部が実使用で晒される温度やガスの種類などに応じて適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】実施形態１に係るガスセンサの破断断面図である。
【図２】実施形態１に係るガスセンサのセンサ素子を示す分解斜視図である。
【図３】実施形態１に係るガスセンサのセンサ素子、実施形態５に係るヒータ素子、或いは実施形態９に係る温度センサ素子のうち、後端側下部を示す部分断面図である。
【図４】実施形態２に係るガスセンサのセンサ素子、実施形態６に係るヒータ素子、或いは実施形態１０に係る温度センサ素子のうち、後端側下部を示す部分断面図である。
【図５】実施形態３に係るガスセンサのセンサ素子、実施形態７に係るヒータ素子、或いは実施形態１１に係る温度センサ素子のうち、後端側下部を示す部分断面図である。
【図６】実施形態４に係るガスセンサのセンサ素子、実施形態８に係るヒータ素子、或いは実施形態１２に係る温度センサ素子のうち、後端側下部を示す部分断面図である。
【図７】実施形態５に係るヒータ素子の分解斜視図である。
【図８】実施形態９に係る温度センサ素子の分解斜視図である。
【図９】実施形態９〜１２に係る温度センサ素子を用いて温度を検出する回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００  ガスセンサ
２００，３００，４００，６００  センサ素子（ヒータ付属ガスセンサ素子、ヒータ素子、セラミック電子機能部材）
２４０  酸素センサ素子
２７０  ヒータ素子
７００  ヒータ素子
２１０  センサ基板
２２１  検知多孔質状電極部
２２５  基準多孔質状電極部
２５６  センサ電極取出部
２２３  第１センサリード部
２２７  第２センサリード部
２３０  リード基板
２３７  第４アルミナ層
２３９  第５アルミナ層
２４０  開口
２４１，６４１  ビア導体
２５５  センサ電極パッド
２５６  センサ電極取出部
２６１  ガス放出路
２６２  ヒータ電極パッド層
２６３  下地メッキ層
２６４  耐酸化緻密層（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
２６５，６６５  ヒータ電極パッド
２７１  発熱部（機能導電路）
２７３  ヒータリード部（リード部）
６７３  ヒータリード部
６７３ｈ  先端部（埋設卑金属リード部）
６７３ｓ  後端部（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
２６６，３６６，４６６，６６６  ヒータ電極取出部（電極取出部）
３６５  ヒータ電極パッド（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
４４１  ビア導体（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
６４１  スルーホール導体
６６５  ヒータ電極パッド
８４１  ビア導体
８６２  ヒータ電極パッド層
８６３  下地メッキ層
８６４  耐酸化緻密層（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
８６５  ヒータ電極パッド
９６５  ヒータ電極パッド（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
８６６，９６６，１０６６，１１６６  ヒータ電極取出部（電極取出部）
８７１  発熱部（機能導電路）
８７３，１１７３  ヒータリード部（リード部）
１１７３ｈ  先端部（埋設卑金属リード部）
１１７３ｓ  後端部（ガス侵入防止部）
１０４１  ビア導体（耐酸化緻密部、ガス侵入防止部）
１２００，１３００，１４００，１５００  温度センサ素子（セラミック電子機能部材）
１２７１  測温部（機能導電路）
１２７３  リード部
１２４１  ビア導体
１２６２  電極パッド層
１２６３  下地メッキ層
１２６４  耐酸化緻密層（ガス侵入防止部）
１２６５  電極パッド
１３６５  電極パッド（ガス侵入防止部）
１２６６，１３６６，１４６６，１５６６  電極取出部
１４４１  ビア導体（ガス侵入防止部）
【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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