(57)【要約】【課題】スルーホール間の距離を大きくしても表面側と裏面側とで同形状の組付け部品の組付けを可能にする【解決手段】図は、ＮＯｘセンサ素子の表面に配置された保護層７と、裏面に配置されたヒータ部の第２アルミナ層１０２の平面図である。保護層７に、ＮＯｘセンサ素子の長手方向ＮＴに延びる矩形状に形成された電極パッド１２１，１２２，１２３が、第２アルミナ層１０２に電極パッド１２４，１２５，１２６が配置される。電極パッド１２１，１２２，１２３はそれぞれ、電極パッド１２６，１２５，１２４と対向する部分を有する（長手方向範囲ＮＨ１，ＮＨ２参照）。また、ヒータ部に通電するための電極パッド１２５，１２６内のスルーホール１１５，１１６は電極パッド１２５，１２６の先端側（図中左側）に、ＮＯｘ濃度検出信号が出力される電極パッド１２４に対応するスルーホール１１４は、電極パッド１２４の後端側（図中右側）に配置される。【選択図】図３
2008170341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン導電性を有する板形状の第１固体電解質体と、
前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極と、
前記第１固体電解質体に対向して配置され、酸素イオン導電性を有する板形状の第２固体電解質体と、
前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極と、
前記第２固体電解質体を挟んで前記第１固体電解質体と反対側において前記第２固体電解質体に対向して配置され、酸素イオン導電性を有する板形状の第３固体電解質体と、
前記第３固体電解質体上に配置された一対の第３電極と、
前記第１固体電解質体と前記第２固体電解質体との間に配置され、外部から測定対象ガスが導入される第１測定室であって、前記一対の第１電極の一方の電極と、前記一対の第２電極の一方の電極とが収容されるように形成された第１測定室と、
前記一対の第３電極のうちの一方の電極が収容されるように形成され、前記第１測定室に導入された測定対象ガスが導入される第２測定室と
を有し、前記測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサ本体部と、
前記ガスセンサ本体部の対向方向の片面側に配置され、絶縁性を有する板形状の第１絶縁部材と、
前記ガスセンサ本体部における前記第１絶縁部材が配置される側と反対側の面に配置され、内部に発熱抵抗体を埋設してなる、絶縁性を有する板形状の第２絶縁部材と
を有し、長手方向に延びる板形状に形成されたガスセンサ素子であって、
前記第１絶縁部材の面上に３つ、前記第２絶縁部材の面上に３つ配置され、当該ガスセンサ素子の前記長手方向に延びる形状に形成される電極パッドと、
前記６つの電極パッドのそれぞれについて該電極パッドと前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極の何れかとを接続するために、当該ガスセンサ素子の対向方向に貫通して形成されるスルーホールとを備え、
前記第１絶縁部材に配置された３つの前記電極パッドはそれぞれ、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに、前記第２絶縁部材に配置された３つの前記電極パッドのうちの１つと重なる部分が存在するように配置され、
６つの前記電極パッドのうち、前記第２測定室に収容された前記第３電極と前記スルーホールを介して電気的に接続される第１電極パッドは、該第１電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの前記電極パッドの中で、前記長手方向における最も後端側に配置され、
６つの前記電極パッドのうち、前記発熱抵抗体の一端と前記スルーホールを介して電気的に接続される第２電極パッドと、前記発熱抵抗体の他端と前記スルーホールを介して電気的に接続される第３電極パッドは、同じ絶縁部材に配置され、
前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドは、該第２電極パッド及び該第３電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの前記電極パッドの中で、前記長手方向における先端側に配置された２つの電極パッドであり、
前記第１電極パッドに接続される第１スルーホールは、前記第１電極パッド内における前記長手方向の後端側に配置され、
前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドに接続される第２スルーホール及び第３スルーホールはそれぞれ、前記第２電極パッド及び前記第３電極パッド内における前記長手方向の先端側に配置される
ことを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項２】
前記第１電極パッドと、前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドとは、当該ガスセンサ素子の前記長手方向における位置が重ならないように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
前記第２絶縁部材は、前記第１固体電解質体よりも前記第３固体電解質体に近接するように配置され、
前記第２絶縁部材に配置される３つの前記電極パッドは、前記第１電極パッド、前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ素子。
【請求項４】
前記第２電極パッドと前記第３電極パッドとは、当該ガスセンサ素子の前記長手方向における位置が互いに同じとなるように配置され、
前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドが配置される絶縁部材とは異なる絶縁部材に配置され、且つ、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに前記第２電極パッド及び前記第３電極パッドと重なる部分が存在するように配置された２つの電極パッドについて、該２つの電極パッドに接続される前記スルーホールは、当該ガスセンサ素子の前記長手方向における位置が互いに異なるように配置される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
前記重なる部分には前記スルーホールが形成されていないことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のガスセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン等の内燃機関に取り付けられ、排気ガス等の測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサ素子が開発されている。このようなガスセンサ素子の中には、長手方向に延びる板形状に形成された複数の部材（固体電解質体、絶縁部材など）を積層して構成されるものがあり、この固体電解質体内の酸素イオンの通過により発生する起電力を検知することで、特定ガス成分の濃度を検出する。そして、このようなガスセンサ素子は、特定ガス成分の濃度に応じた信号（以下、濃度検出信号という）を出力可能な活性化温度までガスセンサ素子を加熱するヒータ素子を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記複数の部材の表面側や裏面側に配置される電極からの信号をガスセンサ素子の外部へ出力したり、上記ヒータ素子内部の発熱抵抗体や電極に電圧を印加したりするために、上記複数の部材を貫通するスルーホールが形成される。更に、このスルーホール内に形成された導通経路を介して上記ヒータ素子や電極部材と電気的に接続される電極パッドが、ガスセンサ素子の表面側や裏面側に設けられる。
【特許文献１】特開２００１−２４２１２９号公報  （第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発熱抵抗体には高電圧を印加する必要があるのに対して、上記濃度検出信号の電流値は微小である。そこで、発熱抵抗体に印加される高電圧の影響により、濃度検出信号の特性が劣化することを防止するために、発熱抵抗体と電極パッドとを接続するスルーホール（ヒータ用スルーホールという）と、濃度検出信号を出力する電極パッドに接続するスルーホール（以下、濃度検出用スルーホールという）との間の距離をできるだけ大きくする必要がある。
【０００５】
また、固体電解質体は導電性を有する。このため、１つの固体電解質体内に複数のスルーホールが形成されている場合には、これら複数のスルーホールに設けられた導通経路の間での電流リークを防止する必要がある。従って、これら複数のスルーホール間の距離をできるだけ大きくしなければならない。
【０００６】
更に、ガスセンサ素子を外部機器に接続するためには、電極パッドに導通接触される電極金具等の組付け部品を、ガスセンサ素子の表面側と裏面側とに組付ける必要がある。そして、ガスセンサ素子の表面側と裏面側とで電極パッドの配置が同じであれば、ガスセンサ素子の表面側と裏面側とで、同じ形状の組付け部品を組付けることができるため、作業効率の観点や部品共通化の観点からも望ましい。
【０００７】
しかし、上記リーク電流等を防止するために上記スルーホール間の距離を大きくすると、それに伴い電極パッドの配置を変更する必要がある。このため、ガスセンサ素子の表面側と裏面側とで電極パッドの配置が異なってしまい、表面側と裏面側とで同じ形状の組付け部品を組付けることができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、スルーホール間の距離を大きくしても、表面側と裏面側とで同じ形状の組付け部品を組付けることを可能にするガスセンサ素子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】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のガスセンサ素子は、酸素イオン導電性を有する板形状の第１固体電解質体と、第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極と、第１固体電解質体に対向して配置され、酸素イオン導電性を有する板形状の第２固体電解質体と、第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極と、第２固体電解質体を挟んで第１固体電解質体と反対側において第２固体電解質体に対向して配置され、酸素イオン導電性を有する板形状の第３固体電解質体と、第３固体電解質体上に配置された一対の第３電極と、第１固体電解質体と第２固体電解質体との間に配置され、外部から測定対象ガスが導入される第１測定室であって、一対の第１電極の一方の電極と、一対の第２電極の一方の電極とが収容されるように形成された第１測定室と、一対の第３電極のうちの一方の電極が収容されるように形成され、第１測定室に導入された測定対象ガスが導入される第２測定室とを有し、測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサ本体部と、ガスセンサ本体部の対向方向の片面側に配置され、絶縁性を有する板形状の第１絶縁部材と、ガスセンサ本体部における第１絶縁部材が配置される側と反対側の面に配置され、内部に発熱抵抗体を埋設してなる、絶縁性を有する板形状の第２絶縁部材とを有し、長手方向に延びる板形状に形成されたガスセンサ素子であって、第１絶縁部材の面上に３つ、第２絶縁部材の面上に３つ配置され、当該ガスセンサ素子の長手方向に延びる形状に形成される電極パッドと、６つの電極パッドのそれぞれについて電極パッドと第１電極、第２電極及び第３電極の何れかとを接続するために、当該ガスセンサ素子の対向方向に貫通して形成されるスルーホールとを備え、第１絶縁部材に配置された３つの電極パッドはそれぞれ、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに、第２絶縁部材に配置された３つの電極パッドのうちの１つと重なる部分が存在するように配置され、６つの電極パッドのうち、第２測定室に収容された第３電極とスルーホールを介して電気的に接続される第１電極パッドは、第１電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの電極パッドの中で、長手方向における最も後端側に配置され、６つの電極パッドのうち、発熱抵抗体の一端とスルーホールを介して電気的に接続される第２電極パッドと、発熱抵抗体の他端とスルーホールを介して電気的に接続される第３電極パッドは、同じ絶縁部材に配置され、第２電極パッド及び第３電極パッドは、第２電極パッド及び第３電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの電極パッドの中で、長手方向における先端側に配置された２つの電極パッドであり、第１電極パッドに接続される第１スルーホールは、第１電極パッド内における長手方向の後端側に配置され、第２電極パッド及び第３電極パッドに接続される第２スルーホール及び第３スルーホールはそれぞれ、第２電極パッド及び第３電極パッド内における長手方向の先端側に配置されることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたガスセンサ素子では、第１電極パッドは、第２測定室に収容された第３電極と電気的に接続されている。つまり、ガスセンサ素子は、第１電極パッドから出力される電流に基づいて、測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する。
【００１１】
そして、第１電極パッドは、第１電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの電極パッドの中で最も後端側に配置される。このため、第１電極パッドと同じ絶縁部材に配置された残り２つの電極パッドは、第１電極パッドよりも先端側に配置される。従って、第１電極パッドと、残り２つの電極パッドとが、当該ガスセンサ素子の長手方向における位置が同じとなるように配置されている場合よりも、第１電極パッドと、上記残り２つの電極パッドとの間の距離を大きくすることができる。このため、第１電極パッドに対応する第１スルーホールと、上記残り２つの電極パッドに対応するスルーホールとの間の距離を大きくすることができ、導通経路の間での電流リークを防止できる。
【００１２】
更に、第１スルーホールは、第１電極パッド内における後端側に配置されている。このため、第１スルーホールが第１電極パッド内における先端側に配置されている場合よりも、上記残り２つの電極パッドに対応するスルーホールとの間の距離を更に大きくすることができる。
【００１３】
また、発熱抵抗体と電気的に接続されている第２及び第３電極パッドは、第２及び第３電極パッドと同じ絶縁部材に配置された３つの電極パッドの中で、先端側に配置される。このため、第２及び第３電極パッドと同じ絶縁部材に配置された残り１つの電極パッドは、第２及び第３電極パッドよりも後端側に配置される。従って、第２及び第３電極パッドと、上記残り１つの電極パッドとが、当該ガスセンサ素子の長手方向における位置が同じとなるように配置されている場合よりも、第２及び第３電極パッドと、残り１つの電極パッドとの間の距離を大きくすることができる。このため、第２電極パッドに対応する第２スルーホール及び第３電極パッドに対応する第３スルーホールと、上記残り１つの電極パッドに対応するスルーホールとの間の距離を大きくすることができ、導通経路の間での電流リークを防止できる。
【００１４】
更に、第２スルーホール及び第３スルーホールはそれぞれ、第２電極パッド及び第３電極パッド内における先端側に配置される。このため、第２，第３スルーホールが第２，第３電極パッド内における後端側に配置されている場合よりも、上記残り１つの電極パッドに対応するスルーホールとの間の距離を大きくすることができる。
【００１５】
また、請求項１に記載のガスセンサ素子では、第１絶縁部材に配置された３つの電極パッドはそれぞれ、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに、第２絶縁部材に配置された３つの電極パッドのうちの１つと重なる部分が存在するように配置されている。従って、上記重なる部分を、電極金具等の組付け部品を導通接触させる部分（以下、導通接触部ともいう）とすれば、第１絶縁部材における導通接触部の配置と、第２絶縁部材における導通接触部の配置とを同一にすることができる。このため、ガスセンサ素子の表面側（即ち、第１絶縁部材側）と裏面側（即ち、第２絶縁部材側）とで、同じ形状の組付け部品を組付けることができる
以上のように、請求項１に記載のガスセンサ素子によれば、スルーホール間の距離を大きくしても、ガスセンサ素子の表面側と裏面側とで同じ形状の組付け部品を組付けることができる。
【００１６】
さらに、測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するための第３電極に電気的に接続する第１電極パッドと、発熱抵抗体と電気的に接続する第２及び第３電極パッドとの間の距離も大きくすることができる。よって、第１電極パッドに対応する第１スルーホールと第２及び第３電極パッドに対応する第２及び第３スルーホールとの間の距離も大きくすることができ、発熱抵抗体に印加される高電圧の影響により濃度検出信号の特性が劣化することを防止できる。
【００１７】
また、請求項１に記載のガスセンサ素子においては、請求項２に記載のように、第１電極パッドと、第２電極パッド及び第３電極パッドとは、当該ガスセンサ素子の長手方向における位置が重ならないように配置されるようにするとよい。
【００１８】
このように構成されたガスセンサ素子によれば、第１電極パッドと、第２電極パッド及び第３電極パッドとで長手方向における位置が互いに重なるように配置されている場合よりも、第１スルーホールと、第２スルーホール及び第３スルーホールとの間の距離をより大きくすることができる。
【００１９】
ところで、ガスセンサ素子を早期に活性させるために、第２絶縁部材が第１固体電解質体よりも第３固体電解質体に近接するように配置することがある。つまり、測定対象ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するための第３固体電解質体及び第３電極をより早く加熱することで、ガスセンサ素子の早期活性を狙うものである。この際、第２絶縁部材の面上に、第１、第２、第３電極パッドを配置するようにしても、上記構成を有することで、発熱抵抗体に印加される高電圧の影響により濃度検出信号の特性が劣化することを防止できる。
【００２０】
さらに、第１電極パッドと電気的に接続されている第３電極は、第３固体電解質体に配置されている。このため、第３電極パッドを第１絶縁部材に配置するよりも、第１スルーホールの長さを短くすることができる。また、第２電極パッド及び第３電極パッドと電気的に接続されている発熱抵抗体は第２絶縁部材内に埋設されている。このため、第２電極パッド及び第３電極パッドを第１絶縁部材に配置するよりも、第２スルーホール及び第３スルーホールの長さを短くすることができる。
【００２１】
また、請求項１〜請求項３の何れかに記載のガスセンサ素子において、請求項４に記載のように、第２電極パッドと第３電極パッドとは、当該ガスセンサ素子の長手方向における位置が互いに同じとなるように配置され、第２電極パッド及び第３電極パッドが配置される絶縁部材とは異なる絶縁部材に配置され、且つ、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに第２電極パッド及び第３電極パッドと重なる部分が存在するように配置された２つの電極パッドについて、該２つの電極パッドに接続されるスルーホールは、当該ガスセンサ素子の長手方向における位置が互いに異なるように配置されるようにするとよい。
【００２２】
このように構成されたガスセンサ素子によれば、当該ガスセンサ素子の対向方向に投影したときに第２電極パッド及び第３電極パッドと重なる部分が存在するように配置された２つの電極パッドについて、この２つの電極パッドに対応するスルーホール（以下、第４スルーホール及び第５スルーホールという）は、長手方向における位置が互いに同じになるように配置される場合よりも、第４スルーホールと第５スルーホールとの間の距離を大きくすることができる。
【００２３】
さらに、請求項１〜請求項４の何れかに記載のガスセンサ素子において、請求項５に記載のように、重なる部分には、スルーホールが形成されていないことが好ましい。上述したように重なる部分には、導通接触部が接触されることとなるが、この部位にスルーホールが形成されていると、ホール（孔）に導通接触部が入り込む可能性があり、その結果、電極パッドが剥がれる虞がある。そこで、重なる部分にスルーホールが形成されていないことで、電極パッドが剥がれることを防止することができる。
【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。
図１は、本発明が適用された実施形態のＮＯｘセンサ素子１のセンサ本体部３の内部構成図である。
【００２５】
なお以下の説明では、図１に示すセンサ本体部３のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。また図１では、センサ本体部３のうち先端側部分における内部構成を示している。
【００２６】
ＮＯｘセンサ素子１は、例えば、自動車の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出する用途に利用できるガスセンサ素子であり、ＮＯｘ濃度を検出するセンサ本体部３と、センサ本体部３を加熱するヒータ部５（図１では図示省略。図３参照）と、センサ本体部３の表面を保護する保護層７（図１では図示省略。図３参照）とから構成される。
【００２７】
センサ本体部３は、図１に示すように、第１ポンプセル１１，酸素濃度検知セル１２，第２ポンプセル１３を、アルミナを主体とする絶縁層１４，１５を介して積層した構造を有する。
【００２８】
このうち、第１ポンプセル１１は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる板形状の第１固体電解質層３１と、第１固体電解質層３１を挟み込むように配置された第１内側電極３５と第１外側電極３７とからなる第１多孔質電極２１とを備えて形成されている。なお、第１内側電極３５および第１外側電極３７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されており、それぞれの表面には、多孔質体からなる保護層２２が形成されている。
【００２９】
また、第２ポンプセル１３は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる板形状の第２固体電解質層４１と、第２固体電解質層４１の表面のうち絶縁層１５に面する表面に配置された第２内側電極４５および第２外側電極４７からなる第２多孔質電極２５とを備えて形成されている。なお、第２内側電極４５および第２外側電極４７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００３０】
さらに、酸素濃度検知セル１２は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる板形状の検知用固体電解質層５１と、検知用固体電解質層５１を挟み込むように配置された検知用電極５５と基準用電極５７とからなる検知用多孔質電極２３とを備えて形成されている。なお、検知用電極５５および基準用電極５７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００３１】
そして、ＮＯｘセンサ素子１の内部には、測定対象ガスが導入される第１測定室５９が形成されている。第１測定室５９には、第１ポンプセル１１と酸素濃度検知セル１２との間に配置された第１拡散抵抗体１６を介して、外部から測定対象ガスが導入される。
【００３２】
第１拡散抵抗体１６は、多孔質体で構成されており、センサ本体部３のうち先端側開口部から第１測定室５９に至る測定対象ガスの導入経路１９に配置されて、第１測定室５９への単位時間あたりの測定対象ガスの導入量（通過量）を制限している。
【００３３】
なお、導入経路１９は、第１ポンプセル１１および酸素濃度検知セル１２に包囲される空間のうち、第１測定室５９よりも先端側（図における左側）の領域である。また、第１ポンプセル１１の第１内側電極３５（詳細には、保護層２２で覆われた第１内側電極３５）、および酸素濃度検知セル１２の検知用電極５５は、第１測定室５９に面するように配置されている。
【００３４】
また、第１測定室５９の後端側（図における右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１７が備えられており、第２内側電極４５と第２拡散抵抗体１７との間には、第２測定室６１が形成されている。
【００３５】
さらに、センサ本体部３の内部のうち、酸素濃度検知セル１２と第２ポンプセル１３との間には、基準酸素室１８が形成されており、この基準酸素室１８に面するように、酸素濃度検知セル１２の基準用電極５７と、第２ポンプセル１３の第２外側電極４７とが配置されている。
【００３６】
このように構成されたセンサ本体部３は、第１ポンプセル１１により第１測定室５９の内部に存在する酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）が可能であり、酸素濃度検知セル１２により、酸素濃度を一定に制御された基準酸素室１８と第１測定室５９との酸素濃度差、つまり第１測定室５９の内部の酸素濃度を測定可能である。
【００３７】
なお、このセンサ本体部３は、別途備えられる駆動回路（図示省略）により駆動されるものであり、また、ヒータ部５（図３参照）により活性化温度まで加熱される。
そして、上記駆動回路は、ヒータ部５を駆動制御してセンサ本体部３を活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱し、この状態で、酸素濃度検知セル１２の両端電圧Ｖｓが予め設定された一定電圧（例えば４２５ｍＶ）となるように、第１ポンプセル１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御する。また駆動回路は、第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御するとともに、第２測定室６１から酸素を汲み出す方向へ一定の第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を第２ポンプセル１３に印加し、この時に第２ポンプセル１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の検出を行う。
【００３８】
なお、検出すべき特定成分がＮＯｘ（窒素酸化物）であるため、第１測定室５９の酸素濃度を低酸素濃度（≒０％）に保持し、且つ第２ポンプ電圧Ｖｐ２を所定の電圧に保持すると、第２測定室６１では、第２ポンプセル１３を構成する第２多孔質電極２５の触媒作用によって、ＮＯｘが分解（還元）され、その分解により得られた酸素が第２測定室６１から抜き取られることにより第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。
【００３９】
つまり、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、測定対象ガスに含まれるＮＯｘの濃度に対応した大きさとなり、本実施形態のＮＯｘセンサ素子１は、ＮＯｘが還元反応することで発生する酸素濃度を検出することで、間接的にＮＯｘ濃度を検出するよう構成されている。
【００４０】
次に、センサ本体部３の製造方法について説明する。
センサ本体部３の製造方法には、積層体形成工程、切断工程および焼成工程が含まれる。まず積層体形成工程では、焼成後にセンサ本体部３となるＮＯｘセンサ積層体を形成し、次の切断工程では、ＮＯｘセンサ積層体の先端側（図１における左側）を切断する。そして、切断工程の後に実施される焼成工程では、切断工程において先端側が切断されたＮＯｘセンサ積層体を高温処理することで焼成してセンサ本体部３を製造する。
【００４１】
このようにして得られたセンサ本体部３は、上述したように、第１拡散抵抗体１６を介して第１測定室５９に導入される測定対象ガスについて、第１測定室５９にて酸素濃度を一定に制御した後、第２拡散抵抗体１７を介して第２測定室６１に導入し、ＮＯｘの還元反応により発生する酸素濃度を第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づき検出することで、間接的にＮＯｘ濃度を検出する。
【００４２】
次に、ＮＯｘセンサ素子１の構成について説明する。図２はＮＯｘセンサ素子１の構成を模式的に示す分解斜視図、図３は、電極パッド１２１〜１２６の配置を示す保護層７及び第２アルミナ層１０２の平面図である。なお以下の説明では、図２に示すＮＯｘセンサ素子１のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。
【００４３】
ＮＯｘセンサ素子１は、上述のように、センサ本体部３とヒータ部５と保護層７とから構成される。
これらのうちセンサ本体部３は、図２に示すように、第１ポンプセル１１，酸素濃度検知セル１２及び第２ポンプセル１３を備える。
【００４４】
またヒータ部５は、絶縁性材料のアルミナからなる板形状の第１アルミナ層１０１及び第２アルミナ層１０２と、Ｐｔ（白金）を主体に構成され、電流が通電されることで発熱する発熱抵抗体（図示省略）とを備え、第１アルミナ層１０１と第２アルミナ層１０２との間に発熱抵抗体を挟んで積層した構造を有する。そしてヒータ部５は、センサ本体部３の裏面側、即ち、第２ポンプセル１３に近接する側に配置される。
【００４５】
また保護層７は、絶縁性材料のアルミナで板形状に構成され、センサ本体部３の表面側、即ち、第１ポンプセル１１に近接する側に配置される。
そしてＮＯｘセンサ素子１には、保護層７と第１ポンプセル１１と酸素濃度検知セル１２とを貫通するスルーホール１１１，１１２と、保護層７を貫通するスルーホール１１３と、第２ポンプセル１３と第１アルミナ層１０１と第２アルミナ層１０２とを貫通するスルーホール１１４と、第２アルミナ層１０２を貫通するスルーホール１１５，１１６とが形成される。
【００４６】
また、ＮＯｘセンサ素子１の表面上、即ち、保護層７における第１ポンプセル１１と対向していない側の面上には、図３に示すように、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向ＮＴに延びる矩形状に形成された電極パッド１２１，１２２，１２３が配置される。更に、ＮＯｘセンサ素子１の裏面上、即ち、ヒータ部５の第２アルミナ層１０２における第２ポンプセル１３と対向していない側の面上には、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向ＮＴに延びる矩形状に形成された電極パッド１２４，１２５，１２６が配置される。
【００４７】
これらのうち電極パッド１２１は、スルーホール１１１内に埋め込まれた導電体を介して、基準用電極５７と電気的に接続され（図２中の導通経路１３１を参照）、上記の電圧Ｖｓが検出できる。
【００４８】
また電極パッド１２２は、スルーホール１１２内に埋め込まれた導電体を介して、第１内側電極３５，検知用電極５５及び第２外側電極４７と電気的に接続され（図２中の導通経路１３２を参照）、グランド電圧が印加される。
【００４９】
また電極パッド１２３は、スルーホール１１３内に埋め込まれた導電体を介して、第１外側電極３７と電気的に接続され（図２中の導通経路１３３を参照）、第１ポンプ電流Ｉｐ１が出力される。
【００５０】
また電極パッド１２４は、スルーホール１１４内に埋め込まれた導電体を介して、第２内側電極４５と電気的に接続され（図２中の導通経路１３４を参照）、第２ポンプ電流Ｉｐ２が出力される。
【００５１】
また電極パッド１２５は、スルーホール１１５内に埋め込まれた導電体を介して、ヒータ部５内の発熱抵抗体の一端と電気的に接続され（図２中の導通経路１３５を参照）、ヒータ通電用の正電圧が印加される。
【００５２】
また電極パッド１２６は、スルーホール１１６内に埋め込まれた導電体を介して、ヒータ部５内の発熱抵抗体の他端と電気的に接続され（図２中の導通経路１３６を参照）、ヒータ通電用の負電圧が印加される。
【００５３】
更に、電極パッド１２１は、長手方向位置ＮＩ１より先端側を先端とし、長手方向位置ＮＩ２を後端とするように配置される。そしてスルーホール１１１は、電極パッド１２１内において長手方向位置ＮＩ１より先端側に配置される。尚、長手方向位置ＮＩ１は、長手方向位置ＮＩ２より先端側に位置している。
【００５４】
また電極パッド１２２は、長手方向位置ＮＩ１を先端とし、長手方向位置ＮＩ２より後端側で且つ長手方向位置ＮＩ３より先端側の位置を後端とするように配置される。そしてスルーホール１１２は、電極パッド１２２内において長手方向位置ＮＩ２より後端側に配置される。尚、長手方向位置ＮＩ２は、長手方向位置ＮＩ３より先端側に位置している。
【００５５】
また電極パッド１２３及び電極パッド１２４は、長手方向位置ＮＩ３を先端とし、長手方向位置ＮＩ４より後端側を後端とするように配置される。そして、スルーホール１１３及びスルーホール１１４はそれぞれ、電極パッド１２３内及び電極パッド１２４における長手方向位置ＮＩ４より後端側に配置される。尚、長手方向位置ＮＩ３は、長手方向位置ＮＩ４より先端側に位置している。
【００５６】
また電極パッド１２５及び電極パッド１２６は、長手方向位置ＮＩ１より先端側を先端とし、長手方向位置ＮＩ２を後端とするように配置される。そして、スルーホール１１５及びスルーホール１１６はそれぞれ、電極パッド１２５内及び電極パッド１２６内における長手方向位置ＮＩ１より先端側に配置される。
【００５７】
このように構成されたＮＯｘセンサ素子１では、第２ポンプ電流Ｉｐ２が出力される電極パッド１２４は、電極パッド１２４と同じ面上に配置された３つの電極パッド（即ち、電極パッド１２４，１２５，１２６）の中で最も後端側に配置される。このため、ヒータ部５に通電するための電極パッド（即ち、電極パッド１２５，１２６）は、電極パッド１２４よりも先端側に配置される。即ち、電極パッド１２４と、電極パッド１２５，１２６とは、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が互いに異なるように配置されている。
【００５８】
従って、電極パッド１２４と、電極パッド１２５，１２６とが、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が互いに同じとなるように配置されている場合よりも、電極パッド１２４と、電極パッド１２５，１２６との間の距離を大きくすることができる。このため、電極パッド１２４に対応するスルーホール１１４と、電極パッド１２５，１２６に対応するスルーホール１１５，１１６との間の距離を大きくすることができ、電極パッド１２５，１２６に印加される高電圧の影響により、電極パッド１２４から出力される第２ポンプ電流Ｉｐ２の特性が劣化することを防止できる。
【００５９】
更に、電極パッド１２４に対応するスルーホール１１４は、電極パッド１２４の後端側に配置される。また、電極パッド１２５に対応するスルーホール１１５は、電極パッド１２５の先端側に配置される。また、電極パッド１２６に対応するスルーホール１１６は、電極パッド１２６の先端側に配置される。
【００６０】
このため、電極パッド１２４に対応するスルーホール１１４が電極パッド１２４内における先端側に配置されている場合や、電極パッド１２５，１２６に対応するスルーホール１１５，１１６が電極パッド１２５，１２６内における後端側に配置されている場合よりも、電極パッド１２４に対応するスルーホール１１４と、電極パッド１２５，１２６に対応するスルーホール１１５，１１６との間の距離を更に大きくすることができる。
【００６１】
また、電極パッド１２１は、ＮＯｘセンサ素子１の対向方向に投影したときに、長手方向に沿う長手方向位置ＮＩ１から長手方向位置ＮＩ２までの範囲（図３中の長手方向範囲ＮＨ１を参照）に亘る領域において、電極パッド１２５と重なる部分が存在するように配置されている。
【００６２】
同様に、電極パッド１２２は、長手方向範囲ＮＨ１に亘る領域において、電極パッド１２６と重なる部分が存在するように配置されている。また電極パッド１２３は、長手方向に沿う長手方向位置ＮＩ３から長手方向位置ＮＩ４までの範囲（図３中の長手方向範囲ＮＨ２を参照）に亘る領域において、電極パッド１２４と重なる部分が存在するように配置されている。
【００６３】
従って、上記重なる部分を、電極金具等の組付け部品を導通接触させる部分（以下、導通接触部ともいう）とすれば、保護層７における導通接触部の配置と、ヒータ部５における導通接触部の配置とを同一にすることができる。このため、ＮＯｘセンサ素子１の表面側（即ち、保護層７側）と裏面側（即ち、ヒータ部５側）とで、同じ形状の組付け部品を組付けることができる
以上のように、ＮＯｘセンサ素子１によれば、スルーホール間の距離を大きくしても、ＮＯｘセンサ素子１の表面側と裏面側とで同じ形状の組付け部品を組付けることができる。
【００６４】
また、電極パッド１２４と、電極パッド１２５，１２６とは、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が重ならないように配置されている。このため、電極パッド１２４と、電極パッド１２５，１２６とで長手方向における位置が互いに重なるように配置されている場合よりも、スルーホール１１４と、スルーホール１１５，１１６との間の距離をより大きくすることができる。
【００６５】
また、ヒータ部５が第１ポンプセル１１よりも第２ポンプセル１３に近接するように配置され、ヒータ部５には電極パッド１２４，１２５，１２６が配置される。このため、ヒータ部５が第１ポンプセル１１よりも第２ポンプセル１３に近接するように配置されている場合に、電極パッド１２４，１２５，１２６を保護層７に配置するよりも、スルーホール１１４，１１５，１１６の長さを短くすることができる。
【００６６】
また、電極パッド１２５と電極パッド１２６とは、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が互いに同じとなるように配置されている。そして、電極パッド１２１，１２２は、電極パッド１２５，１２６が配置される絶縁部材（ヒータ部５）とは異なる絶縁部材（保護層７）に配置され、且つ、ＮＯｘセンサ素子１の対向方向に投影したときに電極パッド１２５，１２６と重なる部分が存在するように配置される。更に、この電極パッド１２１，１２２に接続される導電体を埋め込むために形成されるスルーホール（即ち、スルーホール１１１，１１２）は、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が互いに異なるように配置される。
【００６７】
このため、スルーホール１１１，１１２は、ＮＯｘセンサ素子１の長手方向における位置が互いに同じになるように配置される場合よりも、スルーホール１１１とスルーホール１１２との間の距離を大きくすることができる。
【００６８】
また、電極パッド１２１〜１２６の重なる部分（即ち、長手方向範囲ＮＨ１，ＮＨ２に亘る領域）には、スルーホール１１１〜１１６が形成されていない。このため、ホール（孔）に導通接触部が入り込むことがなく、電極パッド１２１〜１２６が剥がれることを防止することができる。
【００６９】
以上説明した実施形態において、ＮＯｘセンサ素子１は本発明におけるガスセンサ素子、第１固体電解質層３１は本発明における第１固体電解質体、第１内側電極３５及び第１外側電極３７は本発明における第１電極、検知用固体電解質層５１は本発明における第２固体電解質体、検知用電極５５及び基準用電極５７は本発明における第２電極、第２固体電解質層４１は本発明における第３固体電解質体、第２内側電極４５及び第２外側電極４７は本発明における第３電極、センサ本体部３は本発明におけるガスセンサ本体部、保護層７は本発明における第１絶縁部材、ヒータ部５は本発明における第２絶縁部材、電極パッド１２４は本発明における第１電極パッド、電極パッド１２５は本発明における第２電極パッド、電極パッド１２６は本発明における第３電極パッドである。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば、本実施形態では、第２ポンプ電流Ｉｐ２が出力される電極パッド１２４と、ヒータ部５に通電するための電極パッド１２５，１２６とが同じ絶縁部材（ヒータ部５）に配置されるものを示した。しかし、例えば、電極パッド１２４を保護層７に配置して電極パッド１２５，１２６をヒータ部５に配置するというように、異なる絶縁部材に配置されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ＮＯｘセンサ素子１のセンサ本体部３の内部構成図である。
【図２】ＮＯｘセンサ素子１の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】電極パッド１２１〜１２６の配置を示す保護層７及び第２アルミナ層１０２の平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ＮＯｘセンサ素子、３…センサ本体部、５…ヒータ部、７…保護層、１１…第１ポンプセル、１２…酸素濃度検知セル、１３…第２ポンプセル、１４，１５…絶縁層、１６…第１拡散抵抗体、１７…第２拡散抵抗体、１８…基準酸素室、１９…導入経路、２１…第１多孔質電極、２２…保護層、２３…検知用多孔質電極、２５…第２多孔質電極、３１…第１固体電解質層、３５…第１内側電極、３７…第１外側電極、４１…第２固体電解質層、４５…第２内側電極、４７…第２外側電極、５１…検知用固体電解質層、５５…検知用電極、５７…基準用電極、５９…第１測定室、６１…第２測定室、１０１，１０２…第２アルミナ層、１１１〜１１６…スルーホール、１２１〜１２６…電極パッド
【図１】
2008170341.tif 000003
【図２】
2008170341.tif 000004
【図３】
2008170341.tif 000005