(57)【要約】【課題】  スルーホール導体等の電気的な接続信頼性を向上させることができるガス検出素子を備えるガスセンサ、及び、このようなガスセンサの製造方法を提供すること。【解決手段】  ガスセンサ１００のガス検出素子２００は、第１貫通孔２１１ｈに形成された第１導体部２１７と、第１貫通孔２１１ｈよりも断面積の大きい第２貫通孔２３１ｈ１に形成された第２導体部２３３ｄと、第１導体部２１７に接続してなる第１接続部２１９と、第２導体部２３３ｄの端部２３３ｄｂに接続し、第２貫通孔２３１ｈ１の内側で第１接続部２１９に重なって接続してなる第２接続部２３３ｆとを備える。【選択図】        図３
2008046111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサであって、
ガス検出素子は、
第１面と第２面とを有し、該第１面と該第２面との間を貫通する第１貫通孔を有する第１セラミック層と、
前記第１セラミック層の第１面側に積層され、前記第１貫通孔と連接され、開口面積が前記第１貫通孔よりも大きい第２貫通孔を備えた第２セラミック層と、
前記第１のセラミック層の第２面側に積層され、前記第１貫通孔を閉塞する底面セラミック層と、
前記第１貫通孔の内周面に形成された第１導体部と、
前記第１セラミック層の前記第１面上に設けられ、前記第１導体部と接続された第１接続部と、
前記第２貫通孔の内周面に形成された第２導体部と、
一端が前記第１接続部上に配置され、他端が前記第２導体部と接続される第２接続部と、を備える
ガスセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサであって、
前記第１貫通孔内には、前記底面セラミック層の表面が露出していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１または２記載のガスセンサであって、
前記第１貫通孔の先端と前記第２貫通孔の先端との前記長手方向の距離をＤ１、前記第１貫通孔の基端と前記第２貫通孔の基端との前記長手方向の距離をＤ２としたときにＤ１＞Ｄ２＞０であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項３記載のガスセンサであって、
前記ガス検出素子は、
前記第２導体と電気的に接続され、前記ガス検出素子の外表面に設けられた電極パッドと、
該電極パッドと当接し、前記電極パッドと電気的に接続される接続端子と、をさらに有し、
前記接続端子と前記電極パッドとの当接位置と前記第２貫通孔とが長手方向にずれていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のガスセンサであって、
前記第２セラミック層は前記第１セラミック層よりも厚さが小さいことを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のガスセンサであって、
前記ガス検出素子は、
第１面と第２面とを有し、該第１面と第２面との間を貫通する第３貫通孔を有する第３セラミック層と、
前記第３貫通孔の内周面に形成された第３導体部と、
前記第３セラミック層の第２面に設けられ、前記第３導体部と前記第２導体部とを接続する第３接続部と、を備え、
前記第２セラミック層は、前記第３セラミック層の前記第２面側に積層され、
前記第２貫通孔は、前記第３貫通孔と連接され、開口面積が前記第３貫通孔よりも大きいことを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサの製造方法であって、
第１面及び第２面を有し、これらの面の間を貫通する第１貫通孔を有する第１セラミックグリーンシートのうち、前記第１貫通孔の内周面に、第１未焼成導体部を形成すると共に、前記第１面に、前記第１未焼成導体部に接続する第１未焼成接続部を形成する工程と、
前記第１セラミックグリーンシートの前記第２面側に、前記底面セラミックグリーンシートを積層する工程と、
前記第１貫通孔に対応する位置に形成され、前記第１貫通孔よりも断面積の大きい第２貫通孔を有する第２未焼成セラミック層を、前記第１セラミックグリーンシートの前記第１面側に積層する工程と、
導体ペーストを前記第２貫通孔の内周面及び第２貫通孔内に露出する前記第１セラミックシートの前記第１面上に印刷し、前記第２貫通孔内周面に設けられた第２未焼成導体部及び一端が前記第２未焼成導体部に接続され、他端が前記第１接続部上に形成された第２未焼成接続部を形成する工程と、
出来上がった積層体を焼成する工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第１貫通孔を閉塞する部分の前記底面セラミックグリーンシートが露出している
ことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第１貫通孔の先端と前記第２貫通孔の先端との前記長手方向の距離をＤ３、前記第１貫通孔の基端と前記第４貫通孔の基端との前記長手方向の距離をＤ４としたときにＤ３＞Ｄ４＞０となることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第２未焼成セラミック層は、前記第１セラミックグリーンシートよりも厚さが小さいことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第２未焼成セラミック層を、絶縁ペーストの印刷により形成する
ことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第２未焼成セラミック層を、厚み１００μｍ以下に形成する
ことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１３】
複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサであって、
ガス検出素子は、
第１面と第２面とを有する第１セラミック層と、
第１面と第２面とを有し、該第１面と第２面との間を貫通する第３貫通孔を有する第３セラミック層と、
第１セラミック層の第１面と前記第３セラミック層の第２面との間に積層され、前記第３貫通孔と連接され、開口面積が前記第３貫通孔よりも大きい第２貫通孔を備えた第２セラミック層と、
前記第１セラミック層の前記第１面上に設けられ、前記第２貫通孔内に露出した第１接続部と、
前記第２貫通孔の内周面に形成された第２導体部と、
一端が前記第１接続部上に配置され、他端が前記第２導体部と接続される第２接続部と、
前記第３貫通孔の内周面に形成された第３導体部と、
前記第３セラミック層の第２面に設けられ、前記第２導体部と前記第３導体部とを接続する第３接続部と、を備える
ガスセンサ。
【請求項１４】
請求項１３記載のガスセンサであって、
前記ガス検出素子は、
前記第２導体部と電気的に接続され、前記ガス検出素子の外表面に設けられた電極パッドと、
前記第３貫通孔よりも長手方向基端側において、該電極パッドと当接し、前記電極パッドと電気的に接続される接続端子と、をさらに有し、
前記第２貫通孔の先端と前記第３貫通孔の先端との長手方向の距離をＤ５、前記第２貫通孔の基端と前記第３貫通孔の基端との長手方向の距離をＤ６としたときにＤ５＞Ｄ６＞０であることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック層を複数積層してなる積層型のガス検出素子を有するガスセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子が知られている。このようなガス検出素子は、例えば引用文献１〜４に開示されている。このようなガス検出素子には、セラミック層を貫通する貫通孔が設けられ、この貫通孔内には、例えば、ガス検出素子の内部に設けられた検知電極から延びるリード部と、ガス検出素子の外表面に設けられた電極パッドとの間を電気的に接続するための導体が設けられる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１３４６５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２１２９号公報
【特許文献３】特開２００１−３１１７１４号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、図９にガス検出素子９００を発案した。具体的には、固体電解質層９１３は、その第１面９１３ａと第２面９１３ｂとの間を貫通する第１貫通孔９１３ｈを有し、第１貫通孔９１３ｈの第２面９１３ｂ側は第１絶縁層９１１により閉塞されている。第１貫通孔９１３ｈの内周面には、第１導体部９２１が形成され、固体電解質層９１３の第１面９１３ａに形成された第１接続部９２３と、固体電解質層９１３の第２面９１３ｂに形成されたリード部９３１とを接続している。
【０００５】
また、第２絶縁層９１５には、第２貫通孔９１５ｈが形成され、この第２貫通孔９１５ｈの内周面の一部（図９中、左側）には、第２導体部９２５が形成されている。また、上記第１接続部９２３上には、第２導体部９２５に接続すると共に、第１接続部９２３に重なって接続する第２接続部９２７が形成されている。更に、上記固体電解質層９１３の第１貫通孔９１３ｈ内（第１導体部９２１の内側）には、上記第２接続部９２７に接続する充填導体部９２９が充填形成されている。
【０００６】
かかるガス検出素子９００は、次のようにして形成することができる。即ち、焼成後に固体電解質層９１３となる未焼成固体電解質層を用意する。そして、導体ペーストの印刷により、その第１貫通孔の内周面に、焼成後に第１導体部９２１となる第１未焼成導体部を形成する。また、この未焼成固体電解質層の第１面に、焼成後に第１接続部９２３となる第１未焼成接続部を形成すると共に、この未焼成固体電解質層の第２面に、焼成後にリード部９３１となる未焼成リード部を形成する。
その後、この未焼成固体電解質層を、焼成後に第１絶縁層９１１となる第１未焼成絶縁層に積層する。そして更に、この積層体に焼成後に第２絶縁層９１５となる第２未焼成絶縁層を形成する。
【０００７】
次に、導体ペーストの印刷により、焼成後に第２導体部９２５となる第２未焼成導体部と、焼成後に第２接続部９２７となる第２未焼成接続部と、焼成後に充填導体部９２９となる未焼成充填導体部を形成する。
そして、未焼成セラミックの積層体を焼成すれば、ガス検出素子９００が形成される。
【０００８】
しかしながら、このようなガス検出素子９００では、焼成の際に、充填導体部９２９自身や充填導体部９２９と他の導体９３１との接続部分にクラックが生じることがある。その理由は、未焼成固体電解質層や未焼成絶縁層（第１未焼成絶縁層）と未焼成導体とでは焼成収縮量が異なるために、この焼成収縮量の差により、比較的体積の大きな充填導体部９２９やこれと他の導体９３１との接続部分に大きな応力が掛かるためであると考えられる。このようなクラックが生じると、電気的接続信頼性が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、導体の電気的な接続信頼性や、導体と素子内部に形成された他の導体との電気的な接続信頼性を向上させることができるガス検出素子を備えるガスセンサ、及び、このようなガスセンサの製造方法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】
【００１０】
その解決手段は、複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサであって、ガス検出素子は、第１面と第２面とを有し、該第１面と該第２面との間を貫通する第１貫通孔を有する第１セラミック層と、前記第１セラミック層の第１面側に積層され、前記第１貫通孔と連接され、開口面積が前記第１貫通孔よりも大きい第２貫通孔を備えた第２セラミック層と、前記第１のセラミック層の第２面側に積層され、前記第１貫通孔を閉塞する底面セラミック層と、前記第１貫通孔の内周面に形成された第１導体部と、前記第１セラミック層の前記第１面上に設けられ、前記第１導体部と接続された第１接続部と、前記第２貫通孔の内周面に形成された第２導体部と、一端が前記第１接続部上に配置され、他端が前記第２導体部と接続される第２接続部と、を備えるガスセンサである。
【００１１】
本発明によれば、ガス検出素子は、第１貫通孔の内周面に形成された第１導体部と、第２貫通孔の内周面に形成された第２導体部とを有する。このうち第１導体部には、第１セラミック層の第１面上に形成された第１接続部が接続されている。また、第２導体部には、一端が第１接続部上に配置された第２接続部の他端が接続されている。
【００１２】
このようなガス検出素子は、第１導体部と第２導体部とが、互いに重なって接続した第１，第２接続部を介して確実に接続しているため、第１，第２接続部が無い場合に比して、電気的な接続信頼性が高い。更に、このガス検出素子は、第１貫通孔の内部に第２接続部が存在しないため、即ち、図９に示した充填導体部９２９に相当するものが存在しないため、焼成時やガスセンサの使用時に、導体自身あるいは導体と他の導体との接続部分にクラックが生じにくい。従って、導体自身の電気的な接続信頼性や、導体と他の導体との電気的な接続信頼性が高く、信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサとすることができる。
【００１３】
なお、本発明の「ガスセンサ」は、上記の要件を満たすものであればよく、例えば、酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯxセンサ、ＣＯ２センサなどが挙げられる。
「ガス検出素子」は、セラミック層を複数積層するものであればよく、一対の電極を有するものでも、複数対の電極を有するものでもよい。また、「ガス検出素子」には、ヒータ等が一体形成されたものも含まれる。
「第１導体部」及び「第２導体部」は、それぞれ第１貫通孔や第２貫通孔の内周面に形成されたものであればよい。例えば、第１貫通孔や第２貫通孔の内周面の全体に形成された筒状をなす第１導体部や第２導体部が挙げられる。また、第１貫通孔や第２貫通孔の内周面の一部にのみ形成された、例えば横断面がＵ字状をなす第１導体部や第２導体部でもよい。
【００１４】
「第１接続部」は、第１導体部に接続してなり、第１セラミック層の第１面上に設けられたものであればよく、その形状は特に限定されない。同様に、「第２接続部」は、一端が第１接続部上に配置され、他端が第２導体部と接続されたものであればよく、その形状は特に限定されない。そして、「第１接続部」と「第２接続部」とは、第２貫通孔の内側にて互いに重なって電気的に接続していればよく、第１接続部と第２接続部とが全体的に接続している場合でも、第１接続部と第２接続部とが一部分でのみ接続している場合でもよい。
【００１５】
更に、上記のガスセンサであって、前記第１貫通孔内には、前記底面セラミック層の第１面が露出していることを特徴とするガスセンサとすると良い。
【００１６】
第１貫通孔の底面に導体が存在する場合には、この導体の影響により、焼成の際に、導体自身や導体と他の導体との接続部分にクラックが生じるおそれもある。
これに対し、本発明では、上記底面セラミック層の第１面が露出しているので、つまり第１貫通孔の底面に導体が存在しないので、このような問題が生じるおそれがない。従って、導体自身の電気的な接続信頼性や、導体と他の導体との電気的な接続信頼性が更に高く、更に信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサとすることができる。
【００１７】
更に、上記ガスセンサであって、前記第１貫通孔の先端と前記第２貫通孔の先端との前記長手方向の距離をＤ１、前記第１貫通孔の基端と前記第２貫通孔の基端との前記長手方向の距離をＤ２としたときにＤ１＞Ｄ２＞０であることを特徴とするガスセンサとすると良い。
【００１８】
通常、ガス検出素子の先端側が高熱に晒されるため、電気的な接続信頼性を得る必要のある第１貫通孔及び第２貫通孔は、ガス検出素子の基端側に設けられる。そして、上記のようにＤ１＞Ｄ２とすることで、開口面積が大きい第２貫通孔による影響で、第１貫通孔がガス検出素子の基端から遠ざかることを防止でき、電気的な接続信頼性を十分に得ることができる。
【００１９】
更に、上記ガスセンサであって、前記第２導体と電気的に接続され、前記ガス検出素子の外表面に設けられた電極パッドと、該電極パッドと当接し、前記電極パッドと電気的に接続される接続端子と、をさらに有し、前記接続端子と前記電極パッドとの当接位置と前記第２貫通孔とが長手方向にずれていることを特徴とするガスセンサとすると良い。
【００２０】
このように接続端子と電極パッドとの当接位置が第２貫通孔と長手方向にずれていることで、確実な電気的導通を図るために接続端子が電極パッドを強固に押しても第２貫通孔がその当接位置に形成されていないので、ガス検出素子の折損等が起こりにくくなる。
【００２１】
更に、上記ガスセンサであって、前記第２セラミック層は前記第１セラミック層よりも厚さが小さいことを特徴とするガスセンサとすると良い。
【００２２】
このように第２セラミック層には、比較的大きな第２貫通孔が形成されているため、第２貫通孔が形成されている部位におけるガス検出素子の機械的強度が小さくなってしまうが、第２セラミック層の厚さを比較的小さくすることにより、機械的強度の劣化を抑えることができる。第２セラミック層の厚さは、第１セラミック層の厚さの半分以下とするのが好ましい。
【００２３】
さらに、上記ガスセンサであって、ガス検出素子は、第１面と第２面とを有し、該第２面側を前記第２セラミック層に積層させると共に、第１面と第２面との間を貫通させて前記第２貫通孔と連設する第３貫通孔を有する第３セラミック層と、前記第３貫通孔の内周面に形成された第３導体部と、前記第３セラミック層の第２面に設けられ、前記第３導体部と前記第２導体部とを接続する第３接続部と、を備え、前記第２貫通孔は、開口面積が前記第３貫通孔よりも大きいガスセンサとすると良い。
【００２４】
このように、第２貫通孔を第３貫通孔よりも開口面積を大きくすることで、第２貫通孔内で第３セラミック層の第２面に第３接続部を形成することができ、導体自身の電気的な接続信頼性が高く、信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサとすることができる。
【００２５】
また、他の解決手段は、複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサの製造方法であって、第１面及び第２面を有し、これらの面の間を貫通する第１貫通孔を有する第１セラミックグリーンシートのうち、前記第１貫通孔の内周面に、第１未焼成導体部を形成すると共に、前記第１面に、前記第１未焼成導体部に接続する第１未焼成接続部を形成する工程と、前記第１セラミックグリーンシートの前記第２面側に、前記第３セラミックグリーンシートを積層する工程と、前記第１貫通孔に対応する位置に形成され、前記第１貫通孔よりも断面積の大きい第２貫通孔を有する第２未焼成セラミック層を、前記第１セラミックグリーンシートの前記第１面側に積層する工程と、導体ペーストを前記第２貫通孔の内周面及び第２貫通孔内に露出する前記第１セラミックシートの前記第１面上に印刷し、前記第２貫通孔内周面に設けられた第２未焼成導体部及び一端が前記第２未焼成導体部に接続され、他端が前記第１接続部上に形成された第２未焼成接続部を形成する工程と、出来上がった積層体を焼成する工程と、を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法である。
【００２６】
前述したように、未焼成セラミックと未焼成導体とでは焼成収縮量が異なるため、図９に示したガス検出素子９００では、焼成の際、充填導体部９２９自身や充填導体部９２９と他の導体９３１との接続部分にクラックが生じることがある。その結果、導体間の電気的な接続信頼性が低下するおそれがある。
【００２７】
このような問題に対し本発明では、第１セラミックグリーンシートに第１未焼成導体部を形成するだけでなく、これに接続する第１未焼成接続部をも形成する。また、第２セラミック層に、第２未焼成導体部を形成するだけでなく、これに接続する第２未焼成接続部をも形成する。そして、第１未焼成接続部上に第２未焼成接続部を重ねた状態で焼成して、第１，第２導体部と第１，第２接続部とを有するガス検出素子を形成する。このようにしてガス検出素子を形成すれば、第１導体部と第２導体部とは、第１，第２接続部を介して確実に接続できる。
【００２８】
更に、本発明では、第２未焼成導体部及び第２未焼成接続部を形成する際に、第２未焼成接続部の他端を第１未焼成接続部上に配置する。即ち、焼成後に、図９に示した充填導体部９２９になるような未焼成導体が存在しない。このため、焼成の際に導体自身や導体と他の導体との接続部分にクラックが生じるのを防止あるいは抑制できる。従って、導体自身の電気的な接続信頼性や、導体と他の導体との電気的な接続信頼性を高くでき、ひいては、信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサを製造できる。
【００２９】
なお、第３工程において、第２未焼成セラミック層は、例えば、後述するように絶縁性ペーストを印刷することにより形成することができる。また、例えば、第２未焼成セラミック層は、予め別途作成したセラミックグリーンシートを積層することにより形成することもできる。
【００３０】
上記のガスセンサの製造方法であって、前記第１貫通孔を閉塞する部分の前記底面セラミックグリーンシートが露出していることを特徴とするガスセンサの製造方法とすると良い。
【００３１】
第１貫通孔内の底面セラミックグリーンシート上に導体が存在する場合には、この導体の影響により、焼成の際に、導体自身や導体と他の導体との接続部分にクラックが生じるおそれもある。
これに対し、本発明では、第１貫通孔内の底面セラミックグリーンシートが露出しているので、このような問題が生じるおそれがない。従って、導体自身の電気的な接続信頼性や、導体と他の導体との電気的な接続信頼性が更に高くでき、更に信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサを製造できる。
【００３２】
更に、上記ガスセンサであって、前記第１貫通孔の先端と前記第２貫通孔の先端との前記長手方向の距離をＤ３、前記第１貫通孔の基端と前記第２貫通孔の基端との前記長手方向の距離をＤ４としたときにＤ３＞Ｄ４＞０であることを特徴とするガスセンサの製造方法とすると良い。
【００３３】
通常、ガス検出素子の先端側が高熱に晒されるため、電気的な接続信頼性を得る必要のある第１貫通孔及び第２貫通孔は、ガス検出素子の基端側に設けられる。そして、上記のようにＤ３＞Ｄ４とすることで、開口面積が大きい第２貫通孔による影響で、第１貫通孔がガス検出素子の基端から遠ざかることを防止でき、電気的な接続信頼性を十分に得ることができる。より具体的には、第１貫通孔とガス検出素子の基端との距離を３ｍｍ以下にすることができる。
【００３４】
更に、上記ガスセンサであって、前記第２未焼成セラミック層は前記第１セラミックグリーンシートよりも厚さが小さいことを特徴とするガスセンサの製造方法とすると良い。
【００３５】
第２未焼成セラミック層には断面積が比較的大きな第２貫通孔が形成されており、これが未焼成積層体の機械的強度の低下を招く恐れがある。これに対して、第２未焼成セラミック層の厚さを比較的小さくすることにより、未焼成積層体の機械的強度低下を抑制できる。
【００３６】
更に、上記のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、前記第２未焼成セラミック層を、絶縁ペーストの印刷により形成するガスセンサの製造方法とすると良い。
【００３７】
第２未焼成セラミック層を、セラミックグリーンシートを積層して形成する場合には、そのセラミックグリーンシートに、予め第２未焼成導体部及び第２未焼成接続部を印刷形成し、その後、このセラミックグリーンシートを積層する方法を採用することもできる。そうすれば、第１貫通孔内に底面セラミックグリーンシートが露出することができるので、焼成時に導体等にクラックが発生することを防止あるいは抑制できる。
【００３８】
これに対し、本発明では、第２未焼成セラミック層を、絶縁ペーストの印刷により形成する手法をとるため、上記のように、予め第２未焼成セラミック層に第２未焼成導体部及び第２未焼成接続部を印刷形成することができない。しかしながら、このような場合でも、本発明を適用することにより、第１貫通孔内に底面セラミックグリーンシートが露出することが容易に形成できる。従って、焼成時に導体自身や導体と他の導体との接続部分にクラックが発生することを防止あるいは抑制できる。
【００３９】
更に、上記のガスセンサの製造方法であって、前記第２未焼成セラミック層を、厚み１００μｍ以下に形成するガスセンサの製造方法とすると良い。
【００４０】
厚みが１００μｍ以下の薄い第２未焼成セラミック層を形成する場合には、前述したようなセラミックグリーンシートを積層して第２未焼成セラミック層を形成する方法を採ることは、シートの取り扱い上などの理由から困難である。このため、上記のように、第２未焼成セラミック層を、絶縁ペーストの印刷により形成することになるので、予め第２未焼成セラミック層に第２未焼成導体部及び第２未焼成接続部を印刷形成することができない。しかしながら、前述したように、このような場合でも、本発明を適用することにより、第１貫通孔内に底面セラミックグリーンシートを露出することが容易に形成できる。従って、焼成時に導体自身や導体と他の導体との接続部分にクラックが発生することを防止あるいは抑制できる。
【００４１】
また、他の解決手段は、複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサであって、ガス検出素子は、第１面と第２面とを有する第１セラミック層と、第１面と第２面とを有し、該第１面と第２面との間を貫通する第３貫通孔を有する第３セラミック層と、第１セラミック層の第１面と前記第３セラミック層の第２面との間に積層され、前記第３貫通孔と連接され、開口面積が前記第３貫通孔よりも大きい第２貫通孔を備えた第２セラミック層と、前記第１セラミック層の前記第１面上に設けられ、前記第２貫通孔内に露出した第１接続部と、前記第２貫通孔の内周面に形成された第２導体部と、一端が前記第１接続部上に配置され、他端が前記第２導体部と接続される第２接続部と、前記第３貫通孔の内周面に形成された第３導体部と、前記第３セラミック層の第２面に設けられ、前記第２導体部と前記第３導体部とを接続する第３接続部と、を備えるガスセンサである。
【００４２】
このように、第２貫通孔を第３貫通孔よりも開口面積を大きくすることで、第1セラミック層の第１面上に設けられた第１接続部を第２貫通孔の内周面に設けた第２導体部及び第３貫通孔の内周面に設けた第３導体部だけでなく、第２貫通孔内で第３セラミック層の第２面に第３接続部を形成することができ、導体自身の電気的な接続信頼性や、第１接続部と導体との電気的な接続信頼性が高く、信頼性の高いガス検出素子及びガスセンサとすることができる。
【００４３】
さらに、上記ガスセンサにおいて、前記ガス検出素子は、前記第２導体部と電気的に接続され、前記ガス検出素子の外表面に設けられた電極パッドと、前記第３貫通孔よりも長手方向基端側において、該電極パッドと当接し、前記電極パッドと電気的に接続される接続端子と、をさらに有し、前記第２貫通孔の先端と前記第３貫通孔の先端との長手方向の距離をＤ５、前記第２貫通孔の基端と前記第３貫通孔の基端との長手方向の距離をＤ６としたときにＤ５＞Ｄ６＞０であるものとするとよい。
【００４４】
接続端子が、第２貫通孔よりも長手方向基端側において接続パッドと当接する形態において、第２貫通孔の先端側の長さを大きくすることにより、接続端子と接続パッドとの接続位置と第２貫通孔とを長手方向にずらすことが容易となり、接続端子と接続パッドとの接続信頼性及びセンサ検出素子の機械的強度を増すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態の酸素センサ（ガスセンサ）１００を示す。この酸素センサ１００は、自動車の排気管（図示しない）に取り付けられ、排ガス中の酸素濃度を検知するものである。なお、この酸素センサ１００は、図１中、下方が先端側、上方が基端側となる。この酸素センサ１００は、ガス検出素子２００、このガス検出素子２００を内側に保持する筒状の主体金具１０３、この主体金具１０３の先端側の所定部位に装着されたプロテクタ１２５、主体金具１０３の基端側の所定部位に接続された筒状の外筒１３１等から構成されている。
【００４６】
このうちガス検出素子２００は、先端２００ａおよび基端２００ｂを有し、セラミック層を複数積層してなる長方形板状の積層型素子であり、その大きさは長さ約５０ｍｍ×幅約４ｍｍ×厚み約１．２ｍｍである。このガス検出素子２００は、図２に分解斜視図を示すように、大別すると、酸素濃度を検知可能なセンサ部２０１と、このセンサ部２０１を加熱可能なヒータ部２５１とからなる。なお、このガス検出素子２００は、図２中、左側が先端２００ａ側、右側が基端（後端）２００ｂ側である。
【００４７】
センサ部２０１は、酸素濃度検出セル２０３と酸素ポンプセル２０５と保護層２４１を有する。
酸素濃度検出セル２０３は、部分安定化ジルコニア焼結体からなる第１固体電解質層（第１セラミック層）２１１と、第１固体電解質層２１１の第１面２１１ａに形成された第１電極２１３と、第２面２１１ｂに形成された第２電極２１５を有している。
【００４８】
第１電極２１３は、先端側に配置された第１電極部２１３ａと、基端側に配置され、長手方向に延びる長円形状の第１接続部２１３ｃと、第１電極部２１３ａと第１接続部２１３ｃとを結ぶリード部２１３ｂとからなる。第１電極２１３は、白金により形成されている。
同様に、第２電極２１５は、第１電極部２１３ａと対向する位置に配置された第２電極部２１５ａと、基端側に配置され、長手方向に延びる長円形状の接続部２１５ｃと、第２電極部２１５ａと接続部２１５ｃとを結ぶリード部２１５ｂとからなる。この第２電極２１５も、白金により形成されている。
【００４９】
また、第１固体電解質層２１１の基端側には、第１面２１１ａと第２面２１１ｂの間を貫通する第１貫通孔２１１ｈが穿設されている。そして、この第１貫通孔２１１ｈの内周面には、第１導体部２１７が形成され、第１固体電解質層の第１面２１１ａに設けられた第１接続部２１９と、第２面２１１ｂに設けられた接続部２１５ｃとを接続している。なお、この第１貫通孔２１１ｈは、第２面２１１ｂ側に積層された第１ヒータセラミック層２５３（底面セラミック層）により閉塞される。一方、貫通孔２１１ｈの底面２１１ｈｔ上には、図９に示したガス検出素子９００とは異なり、充填導体部９２９に相当する導体が存在しない（図３参照）。
【００５０】
次に、酸素ポンプセル２０５について説明する（図２参照）。酸素ポンプセル２０５は、部分安定化ジルコニア焼結体からなる第２固体電解質層（第３セラミック層）２２１と、第２固体電解質層２２１の第１面２２１ａに形成された第３電極２２３と、第２固体電解質層２２１の第２面２２１ｂに形成された第４電極２２５と、から構成されている。
【００５１】
第３電極２２３は、先端側に配置された第３電極部２２３ａと、基端側に配置され、長手方向に延びる長円形状をなす接続部２２３ｃと、これら第３電極部２２３ａと接続部２２３ｃとを結ぶリード部２２３ｂとからなる。第３電極２２３も、白金により形成されている。
【００５２】
第４電極２２５は、第３電極部２２３ａに対向する位置に配置された第４電極部２２５ａと、基端側に配置され、長手方向に延びる長円形状をなす第３接続部２２５ｃと、これら第４電極部２２５ａと第３接続部２２５ｃとを結ぶリード部２２５ｂとからなる。第４電極２２５も、白金により形成されている。
【００５３】
また、第２固体電解質層２２１は、第１面２２１ａ、第２面２２１ｂを有し、その基端側には、２つの第３貫通孔２２１ｈ１，２２１ｈ２が穿設されている。第３貫通孔２２１ｈ１の内周面には、第３導体部２２６が形成され、第１面２２１ａに形成された接続部２２２と第２面２２１ｂに形成された第３接続部２２４とを接続している（図３参照）。また、第３貫通孔２２１ｈ２の内周面には、第３導体部２２７が形成され、第１面２２１ａに形成された接続部２２９と第２面２２１ｂに形成された第３接続部２２５ｃとを接続している（図４参照）。
【００５４】
図２に戻り、上述の酸素濃度検出セル２０３と酸素ポンプセル２０５との間には、アルミナを主体とする絶縁層（第２セラミック層）２３１が配設されている。この絶縁層２３１は、その大部分を占める絶縁部２３１ｆと、先端側の所定位置に配置された多孔質の拡散律速部２３１ｇ，２３１ｇとからなる。絶縁層２３１のうち、酸素濃度検出セル２０３の第１電極部２１３ａ及び酸素ポンプセル２０５の第４電極部２２５ａに対応する位置には、平面視矩形状のガス測定室２３１ｃが形成されている。このガス測定室２３１ｃは、絶縁層２３１の幅方向の両端部分において上記の拡散律側部２３１ｇ，２３１ｇを介して、外部と連通している。このため、拡散律側部２３１ｇ，２３１ｇにより、検出ガスがガス測定室２３１ｃに流入する際の律速を行うことができる。
【００５５】
また、絶縁層２３１の基端側には、第１面２３１ａと第２面２３１ｂとの間を貫通し、長手方向に延びる長円形状をなす第２貫通孔２３１ｈ１，２３１ｈ２が形成されている。
第２貫通孔２３１ｈ１は、前述の第１貫通孔２１１ｈおよび第３貫通孔２２１ｈ１に繋がり、第２貫通孔２３１ｈ１の断面積は、第１貫通孔２１１ｈおよび第３貫通孔２２１ｈ１の断面積よりも大きくされている（図３参照）。そして、第２貫通孔２３１ｈ１には、その内周面のうち先端側の一部に、第２導体部２３３ｄが形成されており、絶縁層２３１の第１面２３１ａに形成された接続部２３３ｅと、第１接続部２１９上に重ねて設けられた第２接続部２３３ｆとを接続している。第２接続部２３３ｆの基端は、第１接続部２１９上に留まっており、第１貫通孔２１１の底面２１１ｈｔ上までは延設されていない。
【００５６】
他方、第２貫通孔２３１ｈ２は、前述の第３貫通孔２２１ｈ２に繋がり、第２貫通孔２３１ｈ２の断面積は、第３貫通孔２２１ｈ２よりも大きくされている（図４参照）。そして、第２貫通孔２３１ｈ２にも、その内周面のうち先端側の一部に、第２導体部２３５ｄが形成され、絶縁層２３１の第１面２３１ａに形成された接続部２３５ｅと、第１接続部２１３ｃに重ねて設けられた第２接続部２３５ｆとを接続している。
【００５７】
図２に戻り、第２個体電解質体２２１の第１面２２１ａ側に設けられたアルミナを主体とする保護層（第４セラミック層）２４１について説明する。この保護層２４１は、第４電極部２２３ａを覆う多孔質の電極保護部２４１ｅと、それ以外の部分を占める補強部２４１ｄとからなる。
【００５８】
保護層２４１の第１面２４１ａのうち基端側の所定位置には、白金からなり、長手方向に延びる形態をなす電極パッド２４３，２４４，２４５が幅方向に３つ並んで形成されている。一方、保護層２４１の第２面２４１ｂのうち基端側の所定位置にも、白金からなり、長手方向に延びる長円形状をなす接続部２４７，２４８，２４９が３つ並んで形成されている。また、保護層２４１の基端側の所定位置には、３つの第４貫通孔２４１ｈ１，２４１ｈ２，２４１ｈ３が穿設されている。
【００５９】
図３に示す通り、第４貫通孔２４１ｈ１の内周面には、第４導体部２７１が形成されており、電極パッド２４３と接続部２４７とを接続している。接続部２４７は、前述の接続部２２２に重なった状態で接続している。なお、接続端子１３９は接続パッド２４３と当接位置ｔ１において接続している。
【００６０】
また、図４に示す通り、第４貫通孔２４１ｈ２の内周面には、第４導体部２７２が形成されおり、電極パッド２４４と接続部２４８とを接続している。接続部２４８は、前述の接続部２２９に重なった状態で接続している。なお、接続端子１３９は、接続パッド２４４と当接位置ｔ２において接続している。
【００６１】
さらに、図５に示す通り、第４貫通孔２４１ｈ３の内周面には、第４導体部２７３が形成されており、電極パッド２４５と接続部２４９とを接続している。接続部２４９は、前述の接続部２２３ｃに重なった状態で接続している。なお、接続端子１３９は、接続パッド２４５と当接位置ｔ３において接続している。
【００６２】
以上の説明したガス検出素子２００では、図３に示す通り、第１導体部２１７と第２導体部２３３ｄとが、互いに重なって接続した第１接続部２１９，第２接続部２３３ｆを介して確実に接続しているため、これらの第１接続部２１９，第２接続部２３３ｆが無い場合に比して、電気的な接続信頼性が高い。更に、このガス検出素子２００は、第１貫通孔２１１ｈの底面２１１ｈｔ上に第２接続部２３３ｆが存在しないため、即ち、図９に示した充填導体部９２９に相当するものが存在しない。言い換えれば、第１貫通孔２１１ｈ内には、第１ヒータセラミック層２５３の第１面２５３ａが露出している。このため、焼成時やガスセンサ１００の使用時に、クラックが生じにくい。従って、電気的な信頼性の高いガス検出素子２００及びガスセンサ１００とすることができる。
【００６３】
更に、第１貫通孔２１１ｈの先端と第２貫通孔２３１ｈ１の先端との長手方向の距離をＤ１、第１貫通孔２１１ｈの基端と第２貫通孔２３１ｈ１の基端との長手方向の距離をＤ２としたときにＤ１＞Ｄ２となっている。これにより、開口面積が大きい第２貫通孔２３１ｈ１による影響で、第１貫通孔２１１ｈがセンサ検出素子２００の基端２００ｂから遠ざかることを防止でき、電気的な接続信頼性を十分に得ることができ、望ましくは３ｍｍ以下にすることができる。本実施形態での第１貫通孔２１１ｈとセンサ検出素子２００の基端２００ｂの長手方向の距離は約１．５ｍｍであり、Ｄ１は約１．２ｍｍ、Ｄ２は約０．２ｍｍである。
【００６４】
更に、電極パッド２４３と当接し、電極パッド２４３と電気的に接続される後述する接続端子１３９と前記電極パッド２４３との当接位置ｔ１が、第２貫通孔２３１ｈ１と長手方向にずれている。比較的断面積の大きな第２貫通孔２３１ｈ１がある部分では、ガス検出素子２００の機械的強度が小さくなる傾向にあるが、このように接続端子１３９と電極パッド２４３との当接位置ｔ１が第２貫通孔２３１ｈ１と長手方向にずれているため、接続端子１３９が電極パッド２４３を強固に押してもガス検出素子２００の折損等が起こりにくくなる。また、セラミック検出素子２００の外表面２４１ａのうち、比較的断面積の大きな第２貫通孔２３１ｈ１に対応する部位には、積層時に窪みが生じてしまう恐れがあるが、接続端子１３９の当接位置ｔ１は第２貫通孔２３１ｈ１からずれているため、窪みの影響を受けることなく、接続端子１３９と接続パッド２４３との接続信頼性を確保できる。
【００６５】
さらに、第２貫通孔２３１ｈ１が第３貫通孔２２１ｈ１よりも大きくなっており、第３貫通孔２２１ｈ１の内周面に形成された第３導体部２２６と、第２貫通孔２２１ｈ１の内周面に形成された導体部２３３ｄとを、接続部２３３ｅと第３接続部２２４とで接続している。このように、第２貫通孔２３１ｈ１を第３貫通孔２２１ｈ１よりも開口面積を大きくすることで、第２貫通孔２３１ｈ１内で第２固体電解質層２２１の第２面２２１ｂに第３接続部２２４を形成することができ、電気的な信頼性の高いガス検出素子２００及びガスセンサ１００とすることができる。
【００６６】
また、図４に示す通り、第２貫通孔２３１ｈ２が第３貫通孔２２１ｈ２よりも大きくなっているため、第２貫通孔２３１ｈ２内で第１接続部２１３ｃと第２接続部２３５ｆとの重なり面積を大きくすることができ、接続パッド２４４と第１接続部２１３ｃとの間の電気的な接続信頼性が高いガス検出素子２００及びガスセンサ１００とすることができる。
【００６７】
更に、絶縁層２３１は、第１固体電解質層２１１や第２固体電解質２２１よりも厚さが小さい。絶縁層２３１には、比較的断面積の大きな第２貫通孔２３１ｈ１、２３１ｈ２が形成されている。このような第２貫通孔２３１ｈ１、２３１ｈ２付近では、ガス検出素子２００の機械的強度が劣化してしまうが、絶縁層２３１の厚さを比較的小さくすることにより、この機械的強度の劣化を抑制することができる。なお、本実施形態では、第１固体電解質層２１１や第２固体電解質２２１の厚さが、いずれも約１７０μｍであるのに対して、絶縁層２３１の厚さが約５５μｍであり、固体電解質層の厚さの半分以下となっている。
【００６８】
更に、電極パッド２４４と当接し、電極パッド２４４と電気的に接続される後述する接続端子１３９と前記電極パッド２４４との当接位置ｔ２は、第３貫通孔２２１ｈ２よりも基端側に位置している。他方、第２貫通孔２３１ｈ２の先端と第３貫通孔２２１ｈ２の先端との長手方向の距離をＤ５、第２貫通孔２３１ｈ２の基端と第３貫通孔２２１ｈ２の基端との長手方向の距離をＤ６としたとき、Ｄ５＞Ｄ６の関係を満たしている。このように第３貫通孔よりも当接位置ｔ２が基端側となる場合において、第２貫通孔２３１ｈ２を先端側に向かってより長くすることにより、当接位置ｔ２と第２貫通孔２３１ｈ２とが厚さ方向において重ならない構造とすることができる。これにより、接続端子１３９による押圧力によってセンサ検出素子２００が破損するのを防止でき、センサ検出素子の機械的強度を向上することができる。また、セラミック検出素子２００の外表面２４１ａのうち、比較的断面積の大きな第２貫通孔２３１ｈ２に対応する部位には、窪みが生じてしまう恐れがあるが、接続端子１３９の当接位置ｔ２は第２貫通孔２３１ｈ２からずれているため、窪みの影響を受けることがない。この結果、接続端子１３９と接続パッド２４４との接続信頼性を確保できる。なお、本実施形態においては、Ｄ５は約１．２ｍｍ、Ｄ６は約０．２ｍｍとなっている。
【００６９】
次に、図２に戻り、ヒータ部２５１について説明する。ヒータ部２５１は、アルミナを主体とする第１ヒータセラミック層（底面セラミック層）２５３及び第２ヒータセラミック層２５５と、これら第１ヒータセラミック層２５３と第２ヒータセラミック層２５５との間に挟まれた発熱体２５７と、第２ヒータセラミック層２５５の第２面２５５ｂのうち、基端側に設けられた一対のヒータ用外部接続パッド２６１，２６２とを有する。
発熱体２５７は、先端側に位置する発熱部２５７ａと、基端側に位置する接続部２５７ｃ１、２５７ｃ２、発熱部２５７ａと接続部２５７ｃ１、２５７ｃ２をそれぞれ接続するリード部２５７ｂ１，２５７ｂ２とからなる。
第２ヒータセラミック層２５５には、その第１面２５５ａと第２面２５５ｂとの間を貫通する貫通孔２５５ｈ１、２５５ｈ２が形成されている。貫通孔２５５ｈ１、２５５ｈ２の内周面にはそれぞれ導体２５９、２６０が形成されており、それぞれ接続部２５７ｃ１、２５７ｃ２とヒータ用外部接続パッド２６１，２６１とを電気的に接続している。
【００７０】
次に、図１に戻り、ガスセンサ１００の他の部分の構成を説明する。主体金具１０３は、ＳＵＳ４３０からなり、ガスセンサ１００を排気管に取り付けるための雄ネジ部１０５と、この取り付け時に工具を係合させる六角係合部１０７とを外側に有する。また、主体金具１０３の内側には、径方向内側に向かって突出する内側段部１０９が設けられている。この内側段部１０９は、ガス検出素子２００を保持するための金属ホルダ１１１を支持している。そして、この金属ホルダ１１１の内側には、ガス検出素子２００を所定の位置に配置するためのセラミックホルダ１１３と滑石充填層１１５とが先端側から順に配置されている。この滑石充填層１１５は、先端側に位置する第１滑石充填層１１６と、基端側に位置する第２滑石充填層１１７の２層からなる。そして、第２滑石充填層１１７の基端側には、アルミナ製のスリーブ１１９が配置されている。このスリーブ１１９は、多段の円筒状に形成されており、その軸孔１１９ｈにガス検出素子２００を内挿している。そして、主体金具１０３の基端にある加締部１１０が内側に折り曲げられており、これにより、ステンレス製のリング部材１２１を介して、スリーブ１１９が主体金具１０３の先端側に押圧されている。
【００７１】
また、主体金具１０３の先端外周には、主体金具１０３の先端から突出するガス検出素子２００の先端部２００ｓを覆う金属製のプロテクタ１２５が溶接されている。このプロテクタ１２５は、有底円筒状で外側に位置する外側プロテクタ１２６と、有底円筒状で内側に位置する内側プロテクタ１２７とからなる二重構造をなしており、外側プロテクタ１２６及び内側プロテクタ１２７には、それぞれ排気ガスを内側に取り入れるためのガス取入穴１２６ｋ，１２７ｋが複数設けられている。
【００７２】
一方、主体金具１０３の基端側には、ＳＵＳ４３０からなる筒状の外筒１３１が溶接されている。この外筒１３１の内側には、セパレータ１３５が配置されている。セパレータ１３５は、外筒１３１との間に介在する保持部材１３７により外筒１３１に固定されている。また、セパレータ１３５には、ガス検出素子２００と電気的に接続する複数の接続端子１３９と、一端がこの接続端子１３９に電気的に接続する一方でガスセンサ１００の基端側外部に延出する複数のリード線１４１とが配置されている。また、セパレータ１３５の基端側には、外筒１３１の基端側開口１３１ｃを閉塞するための円柱状のゴムキャップ１４３が配置されている。このゴムキャップ１４３は、外筒１３１に装着された状態で外筒１３１の外周を径方向内側に加締めることにより、外筒１３１に固定されている。ゴムキャップ１４３には、複数の挿通孔１４３ｈが設けられ、上述の複数のリード線１４１がそれぞれ挿通されている。
【００７３】
次いで、ガス検出素子２００の製造方法について説明する（図６参照）。
まず、ドクターブレード装置を利用した公知のシート形成法等により、焼成後に第１ヒータセラミック層２５３となる第１未焼成ヒータセラミック層（底面セラミックグリーンシート）３５３、焼成後に第２ヒータセラミック層２５５となる第２未焼成ヒータセラミック層（セラミックグリーンシート）３５５、焼成後に第１固体電解質層２１１となる第１未焼成固体電解質層（第１セラミックグリーンシート）３１１、焼成後に第２固体電解質層２２１となる第２未焼成固体電解質層（第２セラミックグリーンシート）３２１、及び、焼成後に保護層２４１となる未焼成保護層（第３セラミックグリーンシート）３４１をそれぞれ用意する。
【００７４】
次に、白金を主体とする導体ペーストを用いた公知のスクリーン印刷により、第２未焼成ヒータセラミック層３５５に設けられた貫通孔３５５ｈ１、３５５ｈ２の内周面に、未焼成導体３５９，３６０を形成する。また、第２未焼成ヒータセラミック層３５５の第１面３５５ａに未焼成発熱体３５７を印刷形成し、第２面３５５ｂに、未焼成ヒータ用外部接続パッド３６１，３６２を印刷形成する。
その後、未焼成発熱体３５７を挟み込むようにして、第２未焼成ヒータセラミック層３５５の第１面３５５ａ上に第１未焼成ヒータセラミック層３５３を積層する。
【００７５】
また、白金を主体とする導体ペーストを用いた公知のスクリーン印刷により、第１未焼成固体電解質層３１１のうち、第１貫通孔３１１ｈの内周面の全体に、筒状の第１未焼成導体部３１７を形成する（図７も参照）。
また、第１未焼成固体電解質層３１１の第１面３１１ａに、第１未焼成電極３１３と、第１未焼成接続部３１９とを印刷形成する。第１未焼成電極３１３のうち、焼成後に第１接続部２１３ｃとなる第１未焼成接続部３１３ｃは、長手方向に延びる長円形状に形成する。また、第１未焼成接続部３１９は、その一端部分が上記の第１未焼成導体部３１７に接続し、長手方向先端側に延びる長円形状に形成する。
また、第１未焼成固体電解質層３１１の第２面３１１ｂに、第２未焼成電極３１５を印刷形成する。この第２未焼成電極３１５のうち、焼成後に接続部２１５ｃとなる未焼成接続部３１５ｃは、その一端部分が上記の第１未焼成導体部３１７に接続し、長手方向先端側に延びる長円形状に形成する。
【００７６】
その後、第２未焼成電極３１５を挟み込むようにして、上記の第２未焼成ヒータセラミック層３５５と第１未焼成ヒータセラミック層３５３との積層体の第１面３５３ａと、第１未焼成固体電解質層３１１の第２面３１１ｂを合わせて、積層中間体３８０を形成する（図７も参照）。第１貫通孔３１１ｈ内には、第１未焼成ヒータセラミック層３５３が露出している。
【００７７】
次に、アルミナを主体とする絶縁ペーストを用いた公知のスクリーン印刷により、第１未焼成固体電解質層３１１の第１面３１１ａ上に、未焼成絶縁層３３１を印刷形成する（図７も参照）。この未焼成絶縁層３３１は、厚み６５μｍである。また、未焼成絶縁層３３１には、上記第１貫通孔３１１ｈよりも断面積の大きな長円形状の第２貫通孔３３１ｈ１，３３１ｈ２をそれぞれ形成する。
【００７８】
次に、白金を主体とする導体ペーストＤＰを、公知のスクリーン印刷により、第１未焼成固体電解質層３１１の第１面３１１ａから第２貫通孔３３１ｈ１の内周面の一部を通って、第１接続部３１９上に塗布して、未焼成接続部３３３ｅ、第２未焼成導体部３３３ｄ、第２未焼成接続部３３３ｆが連続して形成する。この第２未焼成接続部３３３ｆは、その一端部分が上記の第２未焼成導体部３３３ｄに接続し、他端は、第１貫通孔ｈ内までは到達せずに、第１未焼成接続部３１９上に位置するように形成される（図８参照）。
【００７９】
また、第１面３１１ａ上に、未焼成接続部３３５ｅ、未焼成絶縁層３１１の貫通孔３３１ｈ２の内周面の一部に、第２未焼成導体部３３５ｄ、貫通孔３３１ｈ２内に露出する未焼成接続部３１３ｃ上に第２未焼成接続部３３５ｆを印刷形成する。
【００８０】
また、白金を主体とする導体ペーストを用いた公知のスクリーン印刷により、第２未焼成固体電解質層３２１の貫通孔３２１ｈ１、３２１ｈ２の内周面に、第２未焼成導体部３２６、３２７を形成する。また、第２未焼成固体電解質層３２１の第１面３２１ａに、第３未焼成電極３２３、未焼成接続部３２２、未焼成接続部３２９とを印刷形成する。さらに、第２未焼成固体電解質層３２１の第２面３２１ｂに、第４未焼成電極３２５と、第３未焼成接続部３２４とを印刷形成する。その後、未焼成絶縁層３３１の第１面３１１ａ上に、この第２未焼成固体電解質層３２１を積層する。
【００８１】
また、白金を主体とする導体ペーストを用いた公知のスクリーン印刷により、未焼成保護層３４１の貫通孔３４１ｈ１、３４１ｈ２、３４１ｈ３の内周面に、第４未焼成導体部３７１、３７２、３７３を形成する。さらに、未焼成保護層３４１の第１面３４１ａに、第４未焼成導体部３７１，３７２，３７３と接続する未焼成電極パッド３４３，３４４，３４５を印刷形成する。他方、未焼成保護層３４１の第２面３４１ｂに、第４未焼成導体部３７１，３７２，３７３と接続する未焼成接続部３４７，３４８，３４９をそれぞれ印刷形成する。
【００８２】
その後、第２未焼成固体電解質層３２１の第１面３２１ａ上に、この未焼成保護層３４１を積層する。
かくして、未焼成セラミックの積層体３００が形成される。
その後、公知の手法により、この未焼成セラミックの積層体３００を焼成する。これにより、前述したガス検出素子２００が形成される。
【００８３】
以上で説明したように、本実施形態では、第１未焼成固体電解質層３１１に、第１未焼成導体部３１７を形成するだけでなく、これに接続する第１未焼成接続部３１９をも形成する。また、未焼成絶縁層３３１に、第２未焼成導体部３３３ｄを形成するだけでなく、これに接続し、第１未焼成接続部３１９と重なる第２未焼成接続部３３３ｆをも形成する。そして、焼成により、第１導体部２１７，第２導体部２３３ｄと第１接続部２１９，第２接続部２３３ｆを形成する。このようにして形成すれば、第１導体部２１７と第２導体部２３３ｄとは、互いに重なって接続した第１接続部２１９，第２接続部２３３ｆを介して確実に接続できる。従って、厚み方向の電気的な接続信頼性が高い。
【００８４】
更に本実施形態では、第２未焼成導体部３３３ｄ及び第２未焼成接続部３３３ｆを印刷形成する際に、第１貫通孔３１１ｈ内に未焼成第１ヒータセラミック層３５３を露出させ、未焼成第１ヒータセラミック層３５３の第１面３５３ａ上には、導体ペーストを塗布しない（図８参照）。しかも、未焼成第１ヒータセラミック層３５３の第１面３５３ａには、もともと導体ペーストが存在しない。このため、焼成の際にクラックが生じるのを防止あるいは抑制できる。従って、電気的な信頼性の高いガス検出素子２００及びガスセンサ１００を製造できる。
【００８５】
また、本実施形態では、第１未焼成固体電解質層３１１に未焼成絶縁層３３１を絶縁ペーストの印刷により形成するため、セラミックグリーンシートを積層して未焼成絶縁層３３１を形成する場合のように、予め未焼成絶縁層３３１に第２未焼成導体部３３３ｄ及び第２未焼成接続部３３３ｆを印刷しておくことができない。特に、本実施形態では、厚みが１００μｍ以下の薄い未焼成絶縁層３３１を形成するので、セラミックグリーンシートを積層する方法によって未焼成絶縁層３３１を形成することは困難である。しかしながら、このような場合でも、本実施形態で説明した製造方法を適用することで、第１貫通孔３１１ｈ内に未焼成基体３５３を露出させて未焼成セラミックの積層体３００を容易に形成できる。従って、焼成時にクラックが発生することを防止あるいは抑制できる。
【００８６】
更に、第１貫通孔３１１ｈの先端と第２貫通孔３３１ｈ１の先端との長手方向の距離をＤ３、第１貫通孔３１１ｈの基端と第２貫通孔３３１ｈ１の基端との長手方向の距離をＤ４としたときにＤ３＞Ｄ４である。これにより、ガス検出素子２００の基端側に形成される電極パッド２４３と第２貫通孔２３１ｈ１とが軸方向に重なることを抑制でき、焼成後の電気的な接続信頼性の高いガス検出素子２００及びガスセンサ１とすることができる。
【００８７】
更に、比較的断面積の大きな貫通孔３３１ｈを有する未焼成絶縁層３３１は、第１未焼成固体電解質層３１１よりも厚さが小さい。貫通孔３３１ｈがあることにより積層体３００の機械的強度が小さくなる恐れがあるが、未焼成絶縁層３３１の厚さを比較的小さくすることにより、このような機械的強度の低下を抑制できる。未焼成絶縁層３３１の厚さは、第１未焼成固体電解質層３１１の厚さの半分以下とするのが好ましい。
【００８８】
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。
【００８９】
例えば、上記実施形態では、接続部２１９，２３３ｅ，２２４，２２２，２４７，２３５ｅ，２２５ｃ，２２９，２４８，２４９がそれぞれガス検出素子２００の長手方向先端側に向かって延びる形態であった。しかし、これに限らず、例えばガス検出素子に形成する貫通孔の位置によっては、接続部が長手方向基端側に向かって延びる形態であってもよい。更には、ガス検出素子の幅方向にスペースがある場合には、接続部がガス検出素子の幅方向に延びる形態であってもよい。
【００９０】
更には、上記実施形態では、基体（第１ヒータセラミック層２５３，第２ヒータセラミック層２５５）、絶縁層（絶縁層２３１，保護層２４１）及び固体電解質層（第１固体電解質層２１１，第２固体電解質層２２１）を全部で６つ積層させたが、これに限らず、基体、絶縁層、固体電解質層のうち少なくともいずれかにより、全部で２つ以上が積層されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施形態に係る酸素センサの縦断面図でる。
【図２】実施形態に係り、ガス検出素子の分解斜視図である。
【図３】実施形態に係り、ガス検出素子のうち、第１導体近傍の概略構造を示す説明図である。
【図４】実施形態に係り、ガス検出素子のうち、第２導体近傍の概略構造を示す説明図である。
【図５】実施形態に係り、ガス検出素子のうち、第３導体近傍の概略構造を示す説明図である。
【図６】実施形態に係り、ガス検出素子の製造方法の概略を説明するための説明図である。
【図７】実施形態に係り、第１未焼成固体電解質層上に未焼成絶縁層を印刷形成した様子を示す説明図である。
【図８】実施形態に係り、未焼成絶縁層上に導体ペーストを印刷した様子を示す説明図である。
【図９】比較技術に係り、ガス検出素子のうち、導体近傍の概略構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  酸素センサ（ガスセンサ）
２００  ガス検出素子
２００ａ  ガス検出素子の先端
２００ｂ  ガス検出素子の基端
２０１  センサ部
２１１  第１固体電解質層（第１セラミック層）
２１１ｈ  第１貫通孔
２１３  第１電極
２１５  第２電極
２１７  第１導体部
２１３ｃ、２１９  第１接続部
２２１  第２固体電解質層（第３セラミック層）
２２１ｈ１、２２１ｈ２  第３貫通孔
２２３  第３電極
２２４、２２５ｃ  第３接続部
２２５  第４電極
２３１  絶縁層（第２セラミック層）
２３１ｈ１、２３１ｈ２  第２貫通孔
２３３ｄ、２３５ｄ  第２導体部
２３３ｆ、２３５ｆ  第２接続部
２４１  保護層（第４セラミック層）
２４１ｈ１、２４１ｈ２、２４１ｈ３  第４貫通孔
２５３  第１ヒータセラミック層（底面セラミック層）
２５５  第２ヒータセラミック層
９２９  充填導体部
【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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