(57)【要約】【課題】  絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減したガスセンサの製造方法とガスセンサとを提供する。【解決手段】  グリーンシート（２，３，４）を積層した際に、互いに対面するリード部（２４，３３）及びリード部（３４，４４）の近傍におけるアルミナの塗布厚が、グリーンシートの厚み（３２５μｍ）の１／６．５（５０μｍ）となるようにアルミナを塗布する（図示せず）。このようにアルミナを塗布すれば、アルミナの塗布厚のばらつきに起因して焼成時やエージング時にグリーンシート（２，３，４）にクラックが発生したり、リード部（２４，３３）間及びリード部（３４，４４）間に短絡が発生する割合を低減できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極を形成し、互いに対面する前記固体電解質の面に形成された前記電極から前記固体電解質の面に沿って延設するリード部を互いに重なり合うように配置して、前記固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、
前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／８．１以上、且つ、１／５．４以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極と該電極に延設するリード部とを形成して、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、
前記絶縁体を挟んで互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成する前記リード部を前記絶縁体を挟んで互いに重なり合わない位置に配置すると共に、前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／３２以上、且つ、１／４．５以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項３】
前記固体電解質の主成分はジルコニアからなり、又、前記絶縁体の主成分は、アルミナからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガスセンサの製造方法。
【請求項４】
少なくとも片面に電極と該電極から延設するリード部が形成された板状の固体電解質を複数積層してなるガスセンサであって、
互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成された前記リード部が互いに重なり合わないように配置されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
全ての前記固体電解質が同じ厚みに設定されていることを特徴とする請求項４記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも片面に電極が形成された板状の固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成によって前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法、及びガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの内燃機関に取り付けられ、排気ガス中に含まれている特定成分の濃度を検出する様々な形態のガスセンサが開発されている。そして、その中の１つとして、ジルコニアなどの固体電解質からなる長尺状のシート部材（以下、「グリーンシート」という。）を複数積層してなり、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物センサ（以下、「ＮＯXセンサ」という。」が知られている。
【０００３】
一般的に、このＮＯXセンサを製造するには、まず、長尺状に形成した複数のグリーンシートの両面にそれぞれ、ペースト状のアルミナをスクリーン印刷して乾燥させる。但し、この際、グリーンシートの長手方向の一端部における片面もしくは両面には、アルミナを印刷しない箇所を矩形状に形成する。
【０００４】
そして、アルミナを印刷していない箇所に、焼成すると多孔質体となる白金ペーストをスクリーン印刷して、矩形状の電極のパターン（以下、「電極パターン」という。）を形成し、酸素ポンプセルや酸素濃度検出セルを構成する。尚、この際、乾燥したアルミナの上にも、上記白金ペーストを塗布して、電極パターンから電極パターンの反対側の一端に向かう長尺状のリード部のパターン（以下、「リード部パターン」という。）を形成する。
【０００５】
次に、電極パターンの周囲と、リード部パターンの上部及び周囲とに、電極パターンとリード部パターンとを周囲から絶縁すると共に、グリーンシート同士を貼り合わせるためのペースト状のアルミナを再度スクリーン印刷する。尚、各グリーンシートのリード部パターンは、アルミナを介して対面する他のグリーンシートのリード部パターンとアルミナを介して互いに重なり合うように形成されており、各電極から電気信号を取り出すための白金線を各リード部パターンの先端部にて互いに挟持するようにされている。
【０００６】
そして、排気ガスを導入するためのガス室をＮＯXセンサ内部に形成するためのカーボンを電極パターンが形成された部位にスクリーン印刷したのち、各々のグリーンシートを重ね合わせて圧着し、これらを例えば１４８０℃の雰囲気に曝して焼成して一体化させる。ここで、焼成により一体化したＮＯXセンサは、高温（例えば、６５０℃）の雰囲気に曝した状態で、当該ＮＯXセンサの電極に電圧が印加され（所謂、エージング処理）、電極の活性化が行われる。
【０００７】
以上の工程によりＮＯXセンサは製造されている。
ところで、グリーンシートの材料であるジルコニアの熱膨張率が９．３×１０-6／℃（２０〜７００℃）であるのに対し、アルミナの熱膨張率は７．７×１０-6／℃（２０〜７００℃）である。このため、焼成やエージングの際に、アルミナによって、グリーンシートの膨張や収縮が妨げられてグリーンシートに応力が生じ、場合によっては、グリーンシートにクラックが発生することがあった。尚、このクラックの発生は、グリーンシートの厚みとアルミナの塗布厚とに関係することが実験的に確認されている。
【０００８】
ここで、図８は、グリーンシートの厚みとアルミナの塗布厚との比を変化させてクラックの発生率の確認を行った際の結果を示すグラフである。但し、グリーンシートの厚みとアルミナの塗布厚との比をグラフの横軸、クラックの発生率をグラフの縦軸に設定する。
【０００９】
図８からは、アルミナの塗布厚がグリーンシートの厚み（３２５μｍ）の１／３．６倍（９０μｍ）となるようにアルミナの塗布厚を設定すれば、グリーンシートにクラックが発生することがないことが分かる。
【００１０】
このような実験結果に基づいて、グリーンシート間のアルミナの塗布厚は、グリーンシートの厚みに応じて設定されていた。具体的には、ガスセンサの製造装置における塗布厚の誤差を考慮して、グリーンシートの厚みの１／４．１（７９μｍ）をアルミナの目標塗布厚としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、リード部パターンとリード部パターンの周囲との境界部位（以下、「リード部近傍」という。）では、リード部パターンの厚み分だけアルミナの塗布厚が他の部位よりも大きくなってしまう。このため、アルミナの塗布厚がグリーンシートの厚みの１／４．１となるようにアルミナを塗布しても、リード部近傍では、アルミナの塗布厚がグリーンシートの厚みの１／３．６を越えてしまうことがあり、焼成時やエージング時にグリーンシートにクラックが発生することがあった。
【００１２】
一方、上記問題を回避するためにアルミナの塗布厚をあまり薄く設定してしまうと、アルミナを介して互いに重なり合うリード部同士が電極から白金線に至るまでの部位にて短絡してしまう。この場合、各リード部を流れる各電極からの電流が白金線に至る途中で他のリード部に流出したり、他のリード部の電流が流入するため、各セルに発生する電圧が変動してしまい、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を正確に検出できなくなるといった問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減したガスセンサの製造方法とガスセンサと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】
【００１４】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極を形成し、互いに対面する前記固体電解質の面に形成された前記電極から前記固体電解質の面に沿って延設するリード部を互いに重なり合うように配置して、前記固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／８．１以上、且つ、１／５．４以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とする。
【００１５】
このようなガスセンサの製造方法によれば、絶縁体の塗布厚が最もばらつき易いリード部近傍においても、絶縁体の塗布厚が固体電解質の厚みの１／３．６よりも大きくなることがない。
【００１６】
又、互いに重なり合うリード部間における絶縁体の塗布厚が、リード部間の短絡を招くような厚みとなる割合が低い。
即ち、本発明により、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減できる。
【００１７】
次に、請求項２記載の発明は、板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極と該電極に延設するリード部とを形成して、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、前記絶縁体を挟んで互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成する前記リード部を前記絶縁体を挟んで互いに重なり合わない位置に配置すると共に、前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／３２以上、且つ、１／４．５以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とする。
【００１８】
このようなガスセンサの製造方法によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるだけでなく、絶縁体の塗布厚が最も大きくなるリード部近傍同士が重なり合うことがないため、絶縁体の塗布厚のばらつく範囲が狭くなる。しかも、上記のようにリード部を配置するため、絶縁体の塗布厚を薄く設定してもリード部間において短絡が生じることがない。
【００１９】
即ち、本発明により、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を確実に低減することができる。
【００２０】
又、絶縁体の塗布厚のばらつく範囲が狭いので、従来よりも均一な品質のガスセンサを提供できる。ここで、上記「前記リード部を前記絶縁体を挟んで互いに重なり合わない位置に配置する」とは、リード部全体が互いに重なり合わない位置に配置されていても良いし、電極から電極の反対側に位置するリード部の先端部付近までの少なくとも一部区間が互い重なり合わない位置に配置されていても良い。
【００２１】
尚、請求項３記載のように、前記固体電解質の主成分は、ジルコニアからなり、又、前記絶縁体の主成分は、アルミナからなっていても良い。
そして、請求項４記載の発明は、少なくとも片面に電極と該電極から延設するリード部が形成された板状の固体電解質を複数積層してなるガスセンサであって、互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成された前記リード部が互いに重なり合わないように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
このように構成されたガスセンサでは、製造時や使用時にリード部同士が短絡することがないため、リード部同士の短絡に起因する電極の電気信号の変動を防止できる。しかも、短絡の虞がないため、絶縁体の塗布厚を必要最小限に抑えることができ、ガスセンサをより薄く構成できる。尚、請求項２と同様、「前記リード部が互いに重なり合わない位置に配置する」とは、リード部全体が互いに重なり合わない位置に配置されていても良いし、電極から電極の反対側に位置するリード部の先端部付近までの少なくとも一部区間が互いに重なり合わない位置に配置されていても良い。
【００２３】
ここで、請求項５記載のように、全ての前記固体電解質が同じ厚みに設定されていると良い。
このようなガスセンサでは、厚みの異なる複数種類の固体電解質を製造する必要がないため、容易に大量生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１は、本発明に係る製造方法により製造されたＮＯXセンサの外観形状を示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、ＮＯXセンサ１は、ジルコニアを主成分とする長さ５０ｍｍ、幅４．５ｍｍ、厚さ３２５μｍの長尺状の３枚のグリーンシート２，３，４が順に積層されてなると共に、グリーンシート２，３の間、及び、グリーンシート３，４の間には、長さ１０ｍｍ、径２００μｍの白金線５，６，７，８が当該ＮＯXセンサ１の長手方向の一端から突出するように挟持されている。そして、グリーンシート２の外側の面には、外部からＮＯXセンサ１内部に酸素を汲み入れると共に、ＮＯXセンサ１内部の酸素を外部に汲み出す多孔質の電極２１が、白金線突出端とは反対側の一端（以下、「電極形成端」という。）付近に備えられている。
【００２６】
ここで、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
図２に示すように、ＮＯXセンサ１は、グリーンシート２の両面に多孔質の電極２１，２２を形成してなる第１酸素ポンプセル（以下、「第１ポンプセル」という。）２０と、グリーンシート３の両面に多孔質の電極３１，３２を形成してなる酸素濃度検出セル（以下、「検出セル」という。）３０と、グリーンシート４におけるＮＯXセンサ１内部側の面に電極４１，４２を形成してなる第２酸素ポンプセル（以下、「第２ポンプセル」という。）４０とを有し、各セルの間には、アルミナを主体とする絶縁層５０，６０が介挿されている。
【００２７】
尚、ＮＯXセンサ１の電極形成端における第１酸素ポンプセル２０と検出セル３０との間には、多孔質体で構成された第１拡散抵抗体２５と、第１拡散抵抗体２５を介して外部から被測定ガスを導入する第１室２６とが形成されている。又、第１室２６の奥部には、多孔質体からなる中空状の第２拡散抵抗体３５が形成されている。
【００２８】
そして、検出セル３０には、第２拡散抵抗体２の中空部分と合同な平面形状を有し、第１室２６に導入された被測定ガスを第２拡散抵抗体３５を介して取り込む拡散孔３６が形成されている。
【００２９】
又、絶縁層６０には、拡散孔３６に取り込まれた被測定ガスを導入する第２室６１が形成されており、第２ポンプセル４０の電極４１が第２室６１に露出するようにされている。
【００３０】
このような構造を有するＮＯXセンサ１は、グリーンシート２における電極２１が形成されている面に長尺状のヒータ（図示せず）が積層され、このヒータにより活性温度（例えば、７５０℃）まで加熱された状態で被測定ガス中のＮＯXの濃度の検出を行う。尚、検出方法の詳細は、例えば、特開平１０−２２１２９８号公報などに詳述されており、本発明の要旨とも関係がないため、その説明を省略する。
【００３１】
以下、図３に示すＮＯXセンサ１の分解斜視図を用いてＮＯXセンサ１の製造方法について説明する。
まず、グリーンシート２の図中下面の白金線５を挟持する箇所（グリーンシート２の図中における手前右端）に、当該グリーンシート２の厚み方向に当該グリーンシート２を貫通するスルーホール２７を形成し、スルーホール２７の両端が電気的な導通を有するように、スルーホール２７の内壁面に白金ペーストを塗布する。
【００３２】
次に、グリーンシート２の両面に、ペースト状のアルミナ（図示せず）を１０μｍの塗布厚でスクリーン印刷して乾燥させる。但し、グリーンシート２における電極形成端の両面にはそれぞれ、アルミナを印刷しない箇所を矩形状に形成する。又、グリーンシート２の両面におけるスルーホール２７の形成部分にもアルミナを印刷しない。
【００３３】
そして、アルミナを印刷していない矩形状の箇所に、触媒機能を有する白金を材料としたペースト（以下、「電極用ペースト」という。）をスクリーン印刷して、矩形状の電極２１，２２のパターンを形成する。尚、この際、乾燥したアルミナの上にも、電極２１，２２のパターンから白金線突出端に向かって電極用ペーストを塗布して、電極２１，２２よりも幅が細い長尺状のリード部２３，２４のパターンを形成する。但し、リード部２３のパターンは、電極２１から白金線突出端付近に至る区間では、グリーンシート２の短手方向の中央部分に位置するように形成される。そして、白金線突出端において、リード部２３のパターンは、グリーンシート２の図中における手前側に位置し、その先端部がスルーホール２７を覆うように形成される。又、リード部２４のパターンは、電極２２から白金線突出端にかけてグリーンシート２の図中における奥側に位置するように形成される。
【００３４】
このようにして、グリーンシート２に電極パターンとリード部パターンとを形成したのち、白金線５，６，７，８をリード部パターンに一体化させるための白金ペースト（以下、「白金線用ペーストという。）７０をグリーンシート２の下面におけるリード部２４のパターンの先端部と、スルーホール２７が形成され、白金線５を挟持する部位とに１０〜３０μｍの厚さで塗布する。
【００３５】
白金線用ペースト７０の塗布を終了すると、グリーンシート２の上面における電極２１のパターンを除いた箇所に、ペースト状のアルミナを１０〜３０μｍの厚さで塗布し（図示せず）、リード部２３のパターンを外部から絶縁する。
【００３６】
以上のようにして第１ポンプセル２０を作製する。
次に、グリーンシート３の長手方向の中央付近に当該グリーンシート３の厚み方向に当該グリーンシート３を貫通する孔をあけ、拡散孔３６を形成する。又、グリーンシート３の白金線突出端付近におけるグリーンシート２のリード部２４と対面する部位に、当該グリーンシート３を貫通するスルーホール３７を形成し、スルーホール３７の両端が電気的な導通を有するように、スルーホール３７の内壁面に白金ペーストを塗布する。
【００３７】
そして、グリーンシート３の両面にそれぞれ、焼成すると絶縁層５０，６０となるペースト状のアルミナ（図示せず）を１０μｍの塗布厚でスクリーン印刷して乾燥させる。但し、グリーンシート３の両面における拡散孔３６よりも電極形成端寄りにはそれぞれ、アルミナを印刷しない箇所を矩形状に形成する。又、グリーンシート３の両面における拡散孔３６及びスルーホール３７の形成部分にもそれぞれ、アルミナを印刷しない。
【００３８】
アルミナを乾燥し終えると、アルミナを印刷していない箇所に、電極用ペーストをスクリーン印刷して、矩形状の電極３１，３２のパターンを形成する。尚、この際、乾燥したアルミナの上にも、電極３１，３２のパターンから白金線突出端に向かって電極用ペーストを塗布して、電極３１，３２よりも幅が細い長尺状のリード部３３，３４のパターンを形成する。但し、リード部３３のパターンは、グリーンシート２のリード部２４と対面すると共に、スルーホール３７を覆うように形成される。又、リード部３４のパターンは、電極３２から白金線突出端付近に至る区間では、グリーンシート３の図中における手前側に位置するように形成され、白金線突出端では、その先端部がグリーンシート３の図中における奥側に位置するように形成される。
【００３９】
以上のようにして検出セル３０を作製する。
続いて、グリーンシート４の図中上面に、焼成すると絶縁層６０となるペースト状のアルミナ（図示せず）を１０μｍの塗布厚でスクリーン印刷して乾燥させる。但し、グリーンシート４の長手方向の中央付近には、アルミナを印刷しない箇所を矩形状に２箇所、互いに隣り合うように形成する。
【００４０】
そして、アルミナを印刷していない矩形状の箇所に、電極用ペーストをスクリーン印刷して、矩形状の電極４１，４２のパターンを形成する。尚、この際、乾燥したアルミナの上にも、電極４１，４２のパターンから白金線突出端に向かって電極用ペーストを塗布して、電極４１，４２よりも幅が細い長尺状のリード部４３，４４のパターンを形成する。但し、電極４１は、電極４２よりもグリーンシート４の長手方向の中央寄りに形成される。そして、リード部４３のパターンは、電極４１から白金線突出端にかけてグリーンシート４の図中における奥側に位置するように形成される。又、リード部４３のパターンは、リード部４４よりも短く設定され、グリーンシート４における電極４１のパターンが形成された部位からグリーンシート３のスルーホール３７と対面する部位まで形成されている。又、リード部４４のパターンは、電極４２から白金線突出端にかけてグリーンシート４の図中における手前側に位置するように形成される。
【００４１】
電極パターン及びリード部パターンの形成を終了すると、白金線７を挟持するリード部４４の先端部と、白金線突出端近傍におけるリード部４３の延長線上に位置する部位とにそれぞれ、白金線用ペースト７０を１０〜３０μｍの厚さで塗布する。
【００４２】
又、グリーンシート４の図中における下面全体に、グリーンシート４を補強するためのアルミナを１０〜２６μｍの厚さで塗布する（図示せず）。
以上のようにして第２ポンプセル４０を作製する。
【００４３】
このように各セルを作製したのち、グリーンシート２の下面における電極２２や白金線用ペースト７０を塗布した部分と、グリーンシート２の電極形成端の下面における当該グリーンシート２の短手方向の中央とを除く箇所に、再度、焼成すると絶縁層５０となるペースト状のアルミナ（図示せず）をスクリーン印刷により塗布する。又、同様にして、グリーンシート３の両面、及びグリーンシート４の上面のそれぞれにおける電極及び白金線用ペースト７０を塗布した部分を除いた箇所に、焼成すると絶縁層５０，６０となるペースト状のアルミナ（図示せず）を再度、スクリーン印刷により塗布する。
【００４４】
但し、各グリーンシートにアルミナを再度塗布する際、上記工程にてグリーンシート２の下面やグリーンシート３の両面、グリーンシート４の上面に塗布したアルミナの塗布厚を表面粗さ計で測定する。ここで、アルミナの塗布厚が目標塗布厚（１０μｍ）から大きくずれていた場合には、アルミナの塗布厚と目標塗布厚との誤差が小さくなるように、製造装置の印刷スピードや印刷圧力、印刷ギャップなどを調整する。又、グリーンシート２，３，４を積層した際に、互いに対面するリード部同士に挟まれる箇所の近傍におけるアルミナの塗布厚が、上記工程にて塗布したアルミナの塗布厚も含めグリーンシート２，３，４の厚みの１／８．１以上、且つ、１／５．４以下（ここでは、５０μｍ）となるようにアルミナをスクリーン印刷する。尚、スクリーン印刷する際、一度に目標塗布厚分のアルミナを塗布してしまうのではなく、途中で表面粗さ計による塗布厚の測定を行いながら数回（例えば、４回）に分けて行うと良い。
【００４５】
そして、グリーンシート３に第１拡散抵抗体２５、第２拡散抵抗体３５を形成する多孔質体（図示せず）や、第１室２６、第２室６１を形成するカーボン材（図示せず）などを塗布したのち、白金線５，６，７，８を挟持させながら、全てのグリーンシートを積層し、所定の圧力（４．９×１０5Ｐａ）にて圧着させる。
【００４６】
ここで、圧着させたグリーンシート２，３，４を１４８０℃の雰囲気に１時間曝して焼成させ、更に、６５０℃の雰囲気に曝した状態で白金線５，６間に電圧を印加して電極２１，２２をエージング処理することによりＮＯXセンサ１を得る。
【００４７】
以上のようにして製造されたＮＯXセンサ１では、絶縁層５０，６０を構成するアルミナの塗布厚が最も厚くなるリード部近傍において、アルミナをグリーンシートの厚みの１／８．１以上、且つ、１／５．４以下となるように塗布しているため、リード部近傍におけるアルミナの塗布厚がグリーンシート２，３，４の厚みの１／３．６（９０μｍ）よりも大きくなることがない。又、互いに重なり合うリード部２４，３３の間におけるアルミナの塗布厚が、リード部２４，３３間の短絡を招くような厚みとなる割合が低い。
【００４８】
即ち、本実施形態の製造方法によれば、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減できる。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
【００４９】
尚、本実施形態のＮＯXセンサは、第１実施形態のＮＯXセンサ１とは検出セルの上面におけるリード部のパターンの配置が異なるだけである（絶縁層５０，６０を構成するペースト状のアルミナの目標塗布厚は第１実施形態と同様。）。従って、ここでは、第１実施形態と同一の部分に関しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
【００５０】
ここで、図４は、本実施形態のＮＯXセンサ１０の分解斜視図である。
図４に示すように、ＮＯXセンサ１０の検出セル９０において、グリーンシート９の上面に形成された矩形状の電極９１から延設される長尺状のリード部９３のパターンは、電極９１から白金線突出端付近に至る区間では、グリーンシート９の図中における手前側に位置するように形成される。そして、白金線突出端の近傍では、リード部９３のパターンは、スルーホール３７を覆うと共に、グリーンシート２の下面のリード部２４のパターンと対面するように、グリーンシート９の図中奥側に位置するように形成される。
【００５１】
このようにリード部９３のパターンを形成することにより、電極９１から白金線突出端の近傍に至るまでの部位では、グリーンシート２，９を積層した際に、リード部２４とリード部９３とが重なり合うことがないため、アルミナの塗布厚のばらつく範囲が狭くなる。しかも、アルミナの塗布厚を薄く設定しても、電極９１から白金線突出端の近傍に至るまでの部位にてリード部２４とリード部９３との間において短絡が生じることがない。又、たとえリード部２４とリード部９３とが重なり合う白金線突出端近傍にて、リード部２４とリード部９３とが短絡しても、白金線６に至るまでの区間が短いため、大きな電圧降下を生じることがない。
【００５２】
即ち、本実施形態の製造方法によれば、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を確実に低減することができる。又、アルミナの塗布厚のばらつく範囲が狭いので、従来よりも均一な品質のＮＯXセンサを提供できる。
【００５３】
又、上記のようにリード部９３のパターンが配置されたＮＯXセンサ１０では、製造時や使用時にリード部２４とリード部９３とが短絡することがないため、リード部２４とリード部９３との短絡に起因する電極２２，９１の電気信号の変動を防止できる。しかも、第１ポンプセル２０と検出セル９０との間においては、アルミナの塗布厚を必要最小限に抑えることができるため、ＮＯXセンサ１０をより薄く構成できる。
【００５４】
以下、上記効果を実証するために発明者が行った実証実験の結果を表１，２に示す。
この実証実験では、上記第１実施形態の製造方法により製造されたＮＯXセンサ１を実施例１、上記第２実施形態の製造方法により製造されたＮＯXセンサ１０を実施例２、従来の製造方法（絶縁層を構成するアルミナの目標塗布厚を７９μｍに設定）により製造されたＮＯXセンサを比較例としている。
【００５５】
そして、実証実験は、実施例１，２及び比較例を各々１０個製造し、製造した各ＮＯXセンサの断面を調べ、第１ポンプセルと検出セルとの間におけるリード部近傍のアルミナの塗布厚ｔ１〜ｔ３と、互いに対面する第１ポンプセルのリード部と検出セルのリード部との間におけるアルミナの塗布厚ｔ４，ｔ５を測定するものである（図５〜７参照）。
【００５６】
ここで、表１は、各ＮＯXセンサにおける第１ポンプセルと検出セルとの間におけるリード部近傍のアルミナの塗布厚ｔ１〜ｔ３の測定結果である。そして、表２は、互いに対面する第１ポンプセルのリード部と検出セルのリード部との間におけるアルミナの塗布厚ｔ４，ｔ５の測定結果である。
【００５７】
【表１】
2008083060.tif 000003
【００５８】
【表２】
2008083060.tif 000004
【００５９】
表１に示すように、比較例では、アルミナの塗布厚ｔ３が３０％の割合でグリーンシートの厚み（３２５μｍ）の１／３．６より大きくなることがあったのに対し、実施例１，２では、アルミナの塗布厚ｔ１，ｔ２がグリーンシートの厚みの１／３．６より大きくなることがなかった。又、実施例２は実施例１よりもアルミナの塗布厚と目標塗布厚との標準偏差が小さく、アルミナの塗布厚のばらつきが小さかった。
【００６０】
そして、表２に示すように、実施例１は、比較例と同じく、互いに対面するリード部の短絡を防止するのに十分なアルミナの塗布厚を確保していた。
この実証実験の結果により、本発明に係る製造方法を用いることで、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合が低減することが実証された。
【００６１】
尚、第２実施形態では、アルミナの目標塗布厚を５０μｍに設定していたが、上記実験結果から、第２実施形態の製造方法では、アルミナの目標塗布厚を７２．２μｍ（グリーンシートの厚みの１／４．５）に設定しても、リード部近傍におけるアルミナの塗布厚が９０μｍを越えてしまうことがないことが分かった。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、本発明をＮＯXセンサの製造に用いたが、板状からなる固体電解質を複数積層してなる他のガスセンサの製造に適用しても良い。
又、上記実施形態では、グリーンシートがジルコニアからなっていたが、ジルコニアとイットニアとの固溶体やジルコニアとカルシアとの固溶体、ハフニアの固溶体、ペロブスカイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体などからなっていても良い。
【００６４】
又、上記第２実施形態では、電極９１から電極９１の反対側に位置するリード部９３の先端部付近までがグリーンシート２におけるリード部２４と互いに重なり合わないように配置されていたが、リード部９３全体がリード部２４と互いに重なり合わないように配置されていても良い。この場合、リード部９３に接続させる白金線を１つ追加すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態のＮＯXセンサ１の斜視図である。
【図２】ＮＯXセンサ１の図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＮＯXセンサ１の分解斜視図である。
【図４】第２実施形態のＮＯXセンサ１０の分解斜視図である。
【図５】実施例１のＮＯXセンサの断面図である。
【図６】実施例２のＮＯXセンサの断面図である。
【図７】比較例のＮＯXセンサの断面図である。
【図８】グリーンシートの厚みとアルミナの塗布厚との比を変化させてクラックの発生率の確認を行った際の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１，１０…ＮＯXセンサ、  ２，３，４，９…グリーンシート、  ５，６，７，８…白金線、  ２０…第１ポンプセル、  ２１，２２，３１，３２，４１，４２，９１…電極、  ２３，２４，３３，３４，４３，４４，９３…リード部、  ２５…第１拡散抵抗体、  ２６…第１室、  ２７，３７…スルーホール、  ３０，９０…検出セル、  ３５…第２拡散抵抗体、  ３６…拡散孔、  ４０…第２ポンプセル、  ５０，６０…絶縁層、  ６１…第２室、  ７０…白金線用ペースト。
【図１】
2008083060.tif 000005
【図２】
2008083060.tif 000006
【図３】
2008083060.tif 000007
【図４】
2008083060.tif 000008
【図５】
2008083060.tif 000009
【図６】
2008083060.tif 000010
【図７】
2008083060.tif 000011
【図８】
2008083060.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月20日(2007.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極と該電極に延設するリード部とを形成して、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、
前記絶縁体を挟んで互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成する前記リード部を前記絶縁体を挟んで互いに重なり合わない位置に配置すると共に、前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／３２以上、且つ、１／４．５以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
前記固体電解質の主成分はジルコニアからなり、又、前記絶縁体の主成分は、アルミナからなることを特徴とする請求項１記載のガスセンサの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、少なくとも片面に電極が形成された板状の固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成によって前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来より、自動車などの内燃機関に取り付けられ、排気ガス中に含まれている特定成分の濃度を検出する様々な形態のガスセンサが開発されている。そして、その中の１つとして、ジルコニアなどの固体電解質からなる長尺状のシート部材（以下、「グリーンシート」という。）を複数積層してなり、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物センサ（以下、「ＮＯXセンサ」という。」）が知られている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減したガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、板状からなる固体電解質を複数積層すると共に、該固体電解質の少なくとも片面に電極と該電極に延設するリード部とを形成して、該固体電解質間にペースト状の絶縁体を塗布し、焼成により前記固体電解質と前記絶縁体とを一体化してなるガスセンサの製造方法であって、前記絶縁体を挟んで互いに対面する前記固体電解質の面にそれぞれ形成する前記リード部を前記絶縁体を挟んで互いに重なり合わない位置に配置すると共に、前記リード部近傍における前記絶縁体の塗布厚が前記固体電解質の厚みの１／３２以上、且つ、１／４．５以下となるように前記絶縁体を塗布することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、絶縁体の塗布厚が最も大きくなるリード部近傍同士が重なり合うことがないため、絶縁体の塗布厚のばらつく範囲が狭くなる。しかも、上記のようにリード部を配置するため、絶縁体の塗布厚を薄く設定してもリード部間において短絡が生じることがない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
尚、請求項２記載のように、前記固体電解質の主成分は、ジルコニアからなり、又、前記絶縁体の主成分は、アルミナからなっていても良い。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
以下に本発明の参考形態及び実施形態を図面と共に説明する。
［参考形態］
まず、図１は、本参考形態におけるＮＯXセンサの外観形状を示す斜視図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そして、検出セル３０には、第２拡散抵抗体３５の中空部分と合同な平面形状を有し、第１室２６に導入された被測定ガスを第２拡散抵抗体３５を介して取り込む拡散孔３６が形成されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
即ち、本参考形態の製造方法によれば、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合を低減できる。
［実施形態］
次に実施形態について説明する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
尚、本実施形態のＮＯXセンサは、参考形態のＮＯXセンサ１とは検出セルの上面におけるリード部のパターンの配置が異なるだけである（絶縁層５０，６０を構成するペースト状のアルミナの目標塗布厚は参考形態と同様。）。従って、ここでは、参考形態と同一の部分に関しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
以下、上記効果を実証するために発明者が行った実証実験の結果を表１，２に示す。
この実証実験では、上記参考形態の製造方法により製造されたＮＯXセンサ１を参考例、上記実施形態の製造方法により製造されたＮＯXセンサ１０を実施例、従来の製造方法（絶縁層を構成するアルミナの目標塗布厚を７９μｍに設定）により製造されたＮＯXセンサを比較例としている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
そして、実証実験は、参考例、実施例及び比較例を各々１０個製造し、製造した各ＮＯXセンサの断面を調べ、第１ポンプセルと検出セルとの間におけるリード部近傍のアルミナの塗布厚ｔ１〜ｔ３と、互いに対面する第１ポンプセルのリード部と検出セルのリード部との間におけるアルミナの塗布厚ｔ４，ｔ５を測定するものである（図５〜７参照）。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
【表１】
2008083060.tif 000013
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【表２】
2008083060.tif 000014
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
表１に示すように、比較例では、アルミナの塗布厚ｔ３が３０％の割合でグリーンシートの厚み（３２５μｍ）の１／３．６より大きくなることがあったのに対し、参考例、実施例では、アルミナの塗布厚ｔ１，ｔ２がグリーンシートの厚みの１／３．６より大きくなることがなかった。又、実施例は参考例よりもアルミナの塗布厚と目標塗布厚との標準偏差が小さく、アルミナの塗布厚のばらつきが小さかった。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
そして、表２に示すように、参考例は、比較例と同じく、互いに対面するリード部の短絡を防止するのに十分なアルミナの塗布厚を確保していた。
この実証実験の結果により、本発明に係る製造方法を用いることで、絶縁体の厚みのばらつきに起因して焼成時やエージング時に固体電解質にクラックが発生したり、リード部間に短絡が発生する割合が低減することが実証された。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
尚、実施形態では、アルミナの目標塗布厚を５０μｍに設定していたが、上記実験結果から、実施形態の製造方法では、アルミナの目標塗布厚を７２．２μｍ（グリーンシートの厚みの１／４．５）に設定しても、リード部近傍におけるアルミナの塗布厚が９０μｍを越えてしまうことがないことが分かった。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記参考形態及び実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
例えば、上記参考形態及び上記実施形態では、本発明をＮＯXセンサの製造に用いたが、板状からなる固体電解質を複数積層してなる他のガスセンサの製造に適用しても良い。
又、上記参考形態及び上記実施形態では、グリーンシートがジルコニアからなっていたが、ジルコニアとイットニアとの固溶体やジルコニアとカルシアとの固溶体、ハフニアの固溶体、ペロブスカイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体などからなっていても良い。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
又、上記実施形態では、電極９１から電極９１の反対側に位置するリード部９３の先端部付近までがグリーンシート２におけるリード部２４と互いに重なり合わないように配置されていたが、リード部９３全体がリード部２４と互いに重なり合わないように配置されていても良い。この場合、リード部９３に接続させる白金線を１つ追加すれば良い。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
【図１】参考形態のＮＯXセンサ１の斜視図である。
【図２】ＮＯXセンサ１の図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＮＯXセンサ１の分解斜視図である。
【図４】実施形態のＮＯXセンサ１０の分解斜視図である。
【図５】参考例のＮＯXセンサの断面図である。
【図６】実施例のＮＯXセンサの断面図である。
【図７】比較例のＮＯXセンサの断面図である。
【図８】グリーンシートの厚みとアルミナの塗布厚との比を変化させてクラックの発生率の確認を行った際の結果を示すグラフである。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008083060.tif 000015
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2008083060.tif 000016