(57)【要約】      （修正有）【課題】１枚の未焼成積層シートから複数のガスセンサ素子を製造するにあたり、切断時の形状不良を抑制することにより、ガスセンサ素子の製造効率を向上する。【解決手段】少なくとも１層に未焼成固体電解質シート層２６を含む複数の未焼成セラミックシート層１２、２５、２６、３８と複数の未焼成ペースト層１３、２３、２４、２７、２８、４１とを積層することで、複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部２がその短尺方向に連続に形成された連続部３を有する未焼成積層シート１を作製する作製工程で、連続方向の一方の端部６から他方の端部５にかけて順次切断し、複数の未焼成ガスセンサ素子片とする切断工程と、前記ガスセンサ素子片を焼成してガスセンサ素子とする焼成工程とを有する。【選択図】図５
2005233742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層に未焼成固体電解質シート層または未焼成固体電解質ペースト層を含む複数の未焼成セラミックシート層および複数の未焼成ペースト層を積層することで、複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部がその短尺方向に連続に形成された連続部を有する未焼成積層シートを作製する作製工程と、前記未焼成積層シートの前記連続部の連続方向の一方の端部の未焼成ガスセンサ素子部より他方の端部の未焼成ガスセンサ素子部にかけて順次切断し、複数の未焼成ガスセンサ素子片とする切断工程と、前記ガスセンサ素子片を焼成してガスセンサ素子とする焼成工程とを有するガスセンサ素子の製造方法において、
前記作製工程で作製される未焼成積層シートには、その連続部の連続方向の少なくとも一方の端部に、前記未焼成ガスセンサ素子部を構成する各未焼成セラミックシート層と繋がる未焼成ダミーシート層と、前記未焼成ガスセンサ素子部の前記未焼成ペースト層と同一の材料を用いて形成される少なくとも１層の未焼成ダミーペースト層とを積層させた実質的にガスセンサ素子とならないダミーパターン部が形成されていることを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
前記未焼成積層シートを構成する前記複数の未焼成ペースト層のうち、少なくとも１層が未焼成絶縁ペースト層である一方、少なくとも一層が貴金属を主体とする未焼成導電ペースト層であり、前記未焼成積層シートのダミーパターン部を構成する未焼成ダミーペースト層が前記未焼成絶縁ペースト層と同一の材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ素子の製造方法。
【請求項３】
前記未焼成積層シートのダミーパターン部は、前記連続部の連続方向の両端部のうち前記切断工程での切断順序が最後となる方の端部に少なくとも形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のガスセンサ素子の製造方法。
【請求項４】
前記未焼成積層シートのダミーパターン部の幅は、前記未焼成ガスセンサ素子部の幅の１／３〜５／３であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスセンサ素子の製造方法。
【請求項５】
前記未焼成積層シートのダミーパターン部の厚さは、前記未焼成ガスセンサ素子部の厚さの３／４以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガスセンサ素子の製造方法。
【請求項６】
前記未焼成積層シートの未焼成ガスセンサ素子部の厚さは、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のガスセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定対象中の特定ガスを検出するためのガスセンサ素子の製造方法に係り、特に形状の整ったガスセンサ素子を得るためのガスセンサ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等において排ガス中の特定ガス成分を検出したり、その濃度を測定するための各種のガスセンサ（酸素センサ、炭化水素センサ、ＮＯＸセンサ等）にガスセンサ素子が用いられている。
【０００３】
このガスセンサ素子は、例えばジルコニア等からなる板状の固体電解質の両面に電極が形成された検出層を用いて構成されている。この検出層は一般に３００℃以上の高温で活性状態となり、酸素イオン伝導性を帯びるようになる。
【０００４】
そこで、検出層を加熱して当該検出層の早期活性化を図るため、発熱体を例えばアルミナ等からなる板状の絶縁シート内部に埋設したヒータを検出層に近接して配置させることが行われている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００５】
このようなガスセンサ素子を複数同時に製造する方法としては、例えばガスセンサ素子となる複数の部分を有する未焼成ヒータおよび未焼成検出層を別々に作製し、これらを積層する方法が挙げられる。
【０００６】
未焼成ヒータは、例えばヒータ用未焼成絶縁シート上に導電ペーストを印刷し複数の発熱体用未焼成導電ペースト層を形成し、この発熱体用未焼成導電ペースト層上に絶縁ペースト層を介して他のヒータ用未焼成絶縁シートを積層して得る。未焼成検出層は、例えば未焼成固体電解質シート層の表裏面に導電ペーストを印刷し、検知電極および基準電極となる一対の電極用未焼成導電ペースト層を複数形成する。
【０００７】
これら未焼成ヒータと未焼成検出層とを、未焼成検出層の基準電極となる方の電極用未焼成導電ペースト層が未焼成ヒータ側となるように、かつ、未焼成検出層の電極用未焼成導電ペースト層と未焼成ヒータの発熱体用未焼成導電ペースト層とが重なり合うように積層し、ガスセンサ素子となる部分が複数形成された未焼成積層シートを得る。
【０００８】
そして、この未焼成積層シートにおけるガスセンサ素子となる部分を順次切断して切り離し、複数の未焼成ガスセンサ素子片を得、これを焼成することによりガスセンサ素子を得る（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０２１９（図４、５参照）
【特許文献２】特開２００１−２８１２０８
【特許文献３】特開２００２−３４０８４２（図５、６参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９は、従来の未焼成積層シート１０１を示したものである。例えば、１枚の未焼成積層シート１０１には、複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部１０２がその短尺方向へ連続に形成された連続部１０３が２段２列に複数形成されている。
【００１０】
未焼成積層シート１０１の連続部１０３の周囲は未焼成ガスセンサ素子部１０２が形成されない領域であり、各未焼成ガスセンサ素子部１０２を支持するため、あるいは、未焼成積層シート１０１の取り扱いの便宜のために用いられる。
【００１１】
このような未焼成積層シート１０１における未焼成ガスセンサ素子部１０２の切断は、例えば１段目の２列目の連続部１０３において連続方向の一方の端部１０５から切断を始め、他方の端部１０４まで切断を行い、その切断方向の延長にある１列目の連続部１０３に移り、同様にして切断を行う。
【００１２】
このような未焼成ガスセンサ素子部１０２の切断においては、連続部１０３の端部１０４、１０５で「刃逃げ」と呼ばれる現象が発生する。図１０は、連続部１０３の端部１０４側の未焼成ガスセンサ素子部１０２を切断することにより得た未焼成ガスセンサ素子片１０６を示したものである。未焼成ガスセンサ素子片１０６の側面１０７は他の未焼成ガスセンサ素子部１０２と連続していた側であり、側面１０８は連続部１０３の端部１０４に相当する側である。
【００１３】
図１０に示すように、他の未焼成ガスセンサ素子部１０２と連続する方の側面１０７は略垂直に切断されているのに対し、連続部１０３の端部１０４に相当する側面１０８は垂直よりやや傾斜して切断される。このような未焼成ガスセンサ素子片１０６は、形状不良により製品として不適格なものとなる。未焼成積層シート１０１に複数の連続部１０３が形成されている場合、全ての連続部１０３について同様なことが起こるため、形状不良となる未焼成ガスセンサ素子片１０６の数も多くなる。
【００１４】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、１枚の未焼成積層シートから複数のガスセンサ素子を製造するにあたり、切断時の形状不良を抑制することにより、ガスセンサ素子の製造効率を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは連続部１０３の端部１０４、１０５における刃逃げについて鋭意研究した結果、例えば図１１に示すように、従来の未焼成積層シート１０１では、連続部１０３の端部１０４において未焼成ガスセンサ素子部１０２の厚さと未焼成ガスセンサ素子部１０２が形成されていない部分の厚さとが大幅に異なっているため、刃逃げが発生することを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１６】
すなわち本発明のガスセンサ素子の製造方法は、少なくとも１層に未焼成固体電解質シート層または未焼成固体電解質ペースト層を含む複数の未焼成セラミックシート層および複数の未焼成ペースト層を積層することで、複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部がその短尺方向に連続に形成された連続部を有する未焼成積層シートを作製する作製工程と、前記未焼成積層シートの前記連続部の連続方向の一方の端部の未焼成ガスセンサ素子部より他方の端部の未焼成ガスセンサ素子部にかけて順次切断し、複数の未焼成ガスセンサ素子片とする切断工程と、前記ガスセンサ素子片を焼成してガスセンサ素子とする焼成工程とを有するガスセンサ素子の製造方法において、前記作製工程で作製される未焼成積層シートには、その連続部の連続方向の少なくとも一方の端部に、前記未焼成ガスセンサ素子部を構成する各未焼成セラミックシート層と繋がる未焼成ダミーシート層と、前記未焼成ガスセンサ素子部の前記未焼成ペースト層と同一の材料を用いて形成される少なくとも１層の未焼成ダミーペースト層とを積層させた実質的にガスセンサ素子とならないダミーパターン部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記ガスセンサ素子の製造方法において、前記未焼成積層シートを構成する前記複数の未焼成ペースト層のうち、少なくとも１層が未焼成絶縁ペースト層である一方、少なくとも一層が貴金属を主体とする未焼成導電ペースト層であり、前記未焼成積層シートのダミーパターン部を構成する未焼成ダミーペースト層が、前記未焼成絶縁ペースト層と同一の材料から形成されていることが好ましい。また、前記ダミーパターン部は、前記連続部の連続方向の両端部のうち、切断順序が最後となる方の端部に少なくとも形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記ダミーパターン部の幅は前記未焼成ガスセンサ素子部の幅の１／３〜５／３であることが好ましく、厚さは前記未焼成ガスセンサ素子部の厚さの３／４以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明のガスセンサ素子の製造方法は、前記未焼成積層シートの未焼成ガスセンサ素子部の厚さが１．５ｍｍ以上である場合に、特に有利な効果を奏するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のガスセンサ素子の製造方法では、切断工程の前工程である作製工程において、複数の未焼成ガスセンサ素子部が連続する連続部の連続方向の端部に、未焼成ダミーシート層と未焼成ダミーペースト層とからなるダミーパターン部を形成する。このように未焼成ダミーシート層に加えて未焼成ダミーペースト層をも用いてダミーパターン部を形成することにより、前記端部周辺の厚さを未焼成ガスセンサ素子部の厚さに近づけることが可能となる。従って、本発明によれば切断時の刃逃げを抑制し、形状不良となる未焼成ガスセンサ素子片の数を減らし、これによりガスセンサ素子の製造効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００２２】
本発明のガスセンサ素子の製造方法は、少なくとも１層に未焼成固体電解質シート層または未焼成固体電解質ペースト層を含む複数の未焼成セラミックシート層および複数の未焼成ペースト層を積層することで、複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部がその短尺方向に連続に形成された連続部を有する未焼成積層シートを作製する作製工程と、前記未焼成積層シートの前記連続部の連続方向の一方の端部の未焼成ガスセンサ素子部より他方の端部の未焼成ガスセンサ素子部にかけて順次切断し、複数の未焼成ガスセンサ素子片とする切断工程と、前記ガスセンサ素子片を焼成してガスセンサ素子とする焼成工程とを有するものである。
【００２３】
本発明ではこのようなガスセンサ素子の製造方法に用いられる未焼成積層シートにおいて、その連続部の連続方向の少なくとも一方の端部に、前記未焼成ガスセンサ素子部を構成する各未焼成セラミックシート層と繋がる未焼成ダミーシート層と、前記未焼成ガスセンサ素子部の前記未焼成ペースト層と同一の材料を用いて形成される少なくとも１層の未焼成ダミーペースト層とを積層させた実質的にガスセンサ素子とならないダミーパターン部を形成することを特徴とする。
【００２４】
本発明では、未焼成積層シートの連続部の連続方向の端部（以下、単に連続部の端部と呼ぶ）のうち、少なくとも一方の端部にダミーパターン部を形成することで、連続部の端部を切断する際の刃逃げを抑制し、ガスセンサ素子の製造効率を向上させることが可能となる。具体的には、未焼成積層シートの連続部の端部に、連続部の未焼成ガスセンサ素子部の積層構造と完全に同一ではないが類似し、厚さも類似するダミーパターン部を形成することで、連続部の端部の刃逃げを抑制し、ガスセンサ素子の製造効率を向上させるものである。
【００２５】
図１は、本発明に用いられる未焼成積層シート１の一例を示したものである。本発明に用いられる未焼成積層シート１は、例えば図１に示すように、最終的にガスセンサ素子となるべき複数の長尺な未焼成ガスセンサ素子部２がその短尺な方向に連続して形成された連続部３を有するものである。図１に示される未焼成積層シート１は、連続部３を２段２列に形成したものである。
【００２６】
ここで、未焼成ガスセンサ素子部２は未焼成積層シート１において最終的にガスセンサ素子となる各部分のことであり、未焼成ガスセンサ素子部２は未焼成積層シート１に一体的に形成されている。以下においては、この未焼成積層シート１から未焼成ガスセンサ素子部２を切り出して得られるものを未焼成ガスセンサ素子片と呼び、さらにこの未焼成ガスセンサ素子片を焼成することにより得られるものをガスセンサ素子と呼ぶ。
【００２７】
連続部３は、例えばｍ段ｎ列（ｍ、ｎは１以上の正数）に形成されるものであり、その数および配列は特に制限されるものではない。また、連続部３に形成される未焼成ガスセンサ素子部２の数も２つ以上であれば特に制限されるものではない。
【００２８】
なお、本発明において未焼成ガスセンサ素子部２が連続するとは、必ずしも未焼成ガスセンサ素子部２どうしが完全に接することまでは必要なく、図１に示すように、未焼成ガスセンサ素子部２どうしの間隔ＷＧＧは数ｍｍ程度あってもよい。未焼成ガスセンサ素子部２どうしの間隔ＷＧＧは２ｍｍ程度以下であれば好ましく、０ｍｍとしてもよい。
【００２９】
本発明のダミーパターン部４は、このような連続部３の端部５、６の少なくとも一方に形成されるものである。例えば、図１に示す未焼成積層シート１は連続部３の端部５、６の両方にダミーパターン部４を形成したものであり、図２に示す未焼成積層シート１は連続部３の一方の端部５のみにダミーパターン部４を形成したものである。
【００３０】
連続部３の一方の端部のみにダミーパターン部４を設ける場合、例えば図２に示すように、各連続部３について同一方向となる端部５に設けることが好ましい。また、この同一方向となる端部５は連続部３における切断順序が最後となる方であることが好ましい。このようにすることで、切断の効率化および刃逃げの効率的な抑制が可能となる。
【００３１】
すなわち、例えば図３に示すように、切断は未焼成積層シート１の同一段のうち、列方向の一方の側である１段２列目の連続部３の端部６から、列方向の他方の側である１段１列目の連続部３の端部５へかけて行われる。
【００３２】
このように同一段の連続部３を連続的に切断する場合、各連続部３の同一方向の端部５が常に最後に切断されることになる。そして、各連続部３の端部５、６では、特に最後に切断される端部５における刃逃げが大きくなりやすい。このため、上述したように各連続部３の同一方向となる端部５に少なくともダミーパターン部４を設けることで、切断効率を低下させずに、刃逃げを抑制することが可能となる。
【００３３】
図４は連続部３を拡大して示したものである。ダミーパターン部４と連続部３の端部５との間隔ＷＤＧは、３ｍｍ以下であることが好ましい。この間隔ＷＤＧが３ｍｍを超えると、ダミーパターン部４で厚さを増やしたにも関わらず、ダミーパターン部４と連続部３の端部５との間隔が広いためにその間隔部分の厚さが薄くなってしまい、刃逃げが発生するおそれがあり好ましくない。ダミーパターン部４と連続部３の端部５との間隔ＷＤＧは、２ｍｍ以下であればより好ましい。
【００３４】
ダミーパターン部４の幅ＷＤは、未焼成ガスセンサ素子部２の幅をＷＧすると、（１／３）ＷＧ〜（５／３）ＷＧが好ましい。ダミーパターン部４の幅ＷＤが（１／３）ＷＧ未満である場合、ダミーパターン部４が十分な厚さに形成されにくく、刃逃げが発生するおそれがあり好ましくない。
【００３５】
また、ダミーパターン部４の幅ＷＤが（５／３）ＷＧを超えても、未焼成ペースト層特有の特性により、ＷＧ程度とした場合よりもかえってダミーパターン部４の厚さが減少してしまう場合があり、刃逃げが発生するおそれがあり好ましくない。ダミーパターン部４の幅ＷＤは、好ましくは（２／３）ＷＧ〜（４／３）ＷＧである。
【００３６】
ダミーパターン部４の長さＬＤは、未焼成ガスセンサ素子部２の長さをＬＧとすると、（３／４）ＬＧ以上であることが好ましい。ダミーパターン部４の長さＬＤが（３／４）ＬＧ未満であると、連続部３の端部５の長手方向の両端部において刃逃げが大きくなりやすいため好ましくない。
【００３７】
ダミーパターン部４の長さＬＤは（４／５）ＬＧ以上であればさらに好ましい。なお、ダミーパターン部４の長さＬＤは（４／５）ＬＧ以上であれば特に制限されるものではないが、ＬＧを越えても特に有利な効果を得られるものではないため、ＬＧを大幅に越えて設ける必要はない。
【００３８】
図５は、未焼成積層シート１の連続部３の端部５付近の断面の一例を示したものであり、次述する図６の電極部保護用未焼成シート層３８を含むようにして、未焼成ガスセンサ素子部２の長尺方向に垂直な面で切断したときの断面を示したものである。また、図６は、図５に示される未焼成ガスセンサ素子部２のうちの１つを各層を分離して示した斜視図である。
【００３９】
未焼成ガスセンサ素子部２は、例えば未焼成ヒータ１０と未焼成検出層１１とから主としてなるものである。未焼成ヒータ１０は、例えば絶縁性に優れるアルミナを主体に構成されたヒータ用未焼成絶縁シート層１２の未焼成ガスセンサ素子部２となるべき位置に、貴金属である白金を主体に構成された導電ペーストを印刷することにより発熱体用未焼成導電ペースト層１３が形成されている。
【００４０】
ヒータ用未焼成絶縁シート層１２は、上記アルミナ以外にも例えばスピネル、ムライト等の絶縁性に優れるセラミック原料粉末を主体とするものを用いることができる。また、発熱体用未焼成導電ペースト層１３は、上記白金以外にも例えば金、イリジウム、ロジウム等の貴金属を主体とするものが挙げられ、これらの貴金属は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４１】
発熱体用未焼成導電ペースト層１３は、具体的には図６に示すように蛇行状に形成される発熱部１４と、この発熱部１４の両端部に接続され、未焼成ガスセンサ素子部２の長手方向に沿って延設されるリード部１５、１６と、このリード部１５、１６の端部１７、１８とからなる。さらに、端部１７、１８は、ヒータ用未焼成絶縁シート層１２を貫通する２つのスルーホール１９、２０を介して外部回路と接続するためのヒータ通電端子部２１、２２とそれぞれ電気的に接続されている。
【００４２】
このようにして発熱体用未焼成導電ペースト層１３が形成されたヒータ用未焼成絶縁シート層１２の表面には、発熱体用未焼成導電ペースト層１３の各部を絶縁するための未焼成絶縁ペースト層２３が、発熱体用未焼成導電ペースト層１３を囲うように形成されている。なお、図６においては便宜上、発熱体用未焼成導電ペースト層１３と未焼成絶縁ペースト層２３とを別平面に示しているが、実際には同一平面に形成されるものである。
【００４３】
このような発熱体用未焼成導電ペースト層１３およびこれを囲う未焼成絶縁ペースト層２３上には、さらに接着のための未焼成絶縁ペースト層２４が印刷により積層され、その上に他のヒータ用未焼成絶縁シート層２５が積層されている。なお、このヒータ用未焼成絶縁シート層２５は、上記ヒータ用未焼成絶縁シート層１２と同一材料で形成されている。
【００４４】
未焼成検出層１１は、例えば未焼成固体電解質シート層２６の両面に所定のパターンとなるように導電ペーストを印刷することにより一対の電極用未焼成導電ペースト層２７、２８を形成したものである。一対の電極用未焼成導電ペースト層２７、２８は、未焼成ヒータ１０側の電極用未焼成導電ペースト層２８が基準電極となり、他方の電極用未焼成導電ペースト層２７が検知電極となるものである。
【００４５】
未焼成固体電解質シート層２６としては、例えばイットリアあるいはカルシア等の安定化剤を固溶させたジルコニア粉末を、ポリビニルブチラール等のバインダや分散剤、可塑剤と共に混練したものが挙げられる。また、電極用未焼成導電ペースト層２７、２８は、例えば白金、金、イリジウム、ロジウム等の貴金属を主体とする導電ペーストからなるものが挙げられ、これらの貴金属は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４６】
各電極用未焼成導電ペースト層２７、２８は、具体的には図６に示すようにガスセンサ素子の検知部として働く電極部２９、３０と、この電極部２９、３０に接続され、未焼成固体電解質シート層２６の長手方向に沿って延設されるリード部３１、３２と、その端部３３、３４とからなる。検知電極となる側のリード部３１の端部３３はそのまま外部端子と接続するための信号取出用端子部３５となり、基準電極となる側のリード部３２の端部３４は未焼成固体電解質シート層２６を貫通するスルーホール３６を介して、外部端子と接続するための信号取出用端子部３７に接続されている。
【００４７】
また、検知電極となる電極用未焼成導電ペースト層２７の電極部２９には、ＰやＳｉといった被毒物質による被毒から保護するための電極部保護用未焼成シート層３８が積層される。また、図５には図示しないが、この電極部２９から延設されるリード部３１には、絶縁、接着のための未焼成絶縁ペースト層３９を介して、ガスセンサ素子の機械的強度を向上させるための強化保護用未焼成シート層４０が積層される。なお、この未焼成絶縁ペースト層３９、強化保護用未焼成シート層４０は未焼成信号取出用端子部３５、３７を除いて形成される。また、電極部保護用未焼成シート層３８には、焼成後において多孔質状となるべく、焼成の際に昇華するカーボン粉末等の気孔化剤が含有されている。さらに、電極部保護用未焼成シート層３８および強化保護用未焼成シート４０は、アルミナを主体に形成されている。
【００４８】
そして、これら未焼成ヒータ１０と未焼成検出層１１とは、絶縁ペーストを印刷して形成される未焼成絶縁ペースト層４１を介して接着されている。
【００４９】
ダミーパターン部４は、図５に示すように、未焼成積層シート１の連続部３の端部５に形成される。そして、ダミーパターン部４には、連続部３の未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成セラミックシート層であるヒータ用未焼成絶縁シート層１２、２５、未焼成固体電解質シート層２６および電極部保護用未焼成シート層３８のそれぞれ繋がる未焼成ダミーシート層５０、５１、５２、５３が形成されている。なお、図５においては図示しないが、ダミーパターン部４には未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成セラミックシート層である強化保護用未焼成シート４０に繋がる未焼成ダミーシート層も形成されている。ここで、各未焼成セラミックシート層とそれに繋がる未焼成ダミーシート層とは同一の材料からなるものである。
【００５０】
このように、本発明におけるダミーパターン部４には、未焼成ガスセンサ素子部２における各未焼成セラミックシート層に対応するように未焼成ダミーシート層を設けることが好ましい。すなわち、ダミーパターン部４における未焼成ダミーシート層の層数と、未焼成ガスセンサ素子部２における未焼成セラミックシート層の層数とが同一であることが好ましい。未焼成ガスセンサ素子部２における未焼成セラミックシート層に対応するものがダミーパターン部４にない場合、ダミーパターン部４の厚さと未焼成ガスセンサ素子部２の厚さとが大きく異なってしまい、刃逃げが発生しやすくなる。
【００５１】
また、ダミーパターン部４には、未焼成ガスセンサ素子部２における未焼成ペースト層のうち未焼成絶縁ペースト層２３、２４、４１と対応するように、未焼成ダミーペースト層５５、５６、５７を設けることが好ましい。なお、図５においては図示しないが、ダミーパターン部４には、未焼成ガスセンサ素子部２における未焼成絶縁ペースト層３９に対応する未焼成ダミーペースト層も設けることが好ましい。
【００５２】
このとき未焼成ガスセンサ素子部２における各未焼成ペースト層と、それに対応するダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層とは同一の材料からなる絶縁ペーストを用いて形成されていることが好ましい。例えば、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成絶縁ペースト層２３とそれに対応するダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層５５とが同一の材料からなり、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成絶縁ペースト層２３とダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層５６とが同一の材料からなることが好ましい。このように、積層構造のほぼ同一の位置に形成される対応するものどうしを同一の材料からなるものとすることで、その形成を容易に行うことができる。
【００５３】
このような未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成絶縁ペースト層２３、２４、３９、４１、ダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層５５、５６、５７の形成に用いられる絶縁ペーストとしては一般的な絶縁ペーストを用いることができ、例えばアルミナ等のセラミック粉末を溶剤、バインダ等と混合したものを用いることができる。
【００５４】
本発明においては図５に示すように、ダミーパターン部４に、未焼成ガスセンサ素子部２の全ての未焼成絶縁ペースト層と対応するように未焼成ダミーペースト層を設けることが好ましいが、必ずしも全ての未焼成絶縁ペースト層に対応して未焼成ダミーペースト層を設ける必要はない。これは未焼成絶縁ペースト層が未焼成セラミックシート層に比べて厚さが薄いため、このような未焼成絶縁ペースト層の全てに対応して未焼成ダミーペースト層を設けなくても、刃逃げの発生を抑制することができるからである。
【００５５】
また、図５においては、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成ペースト層のうち未焼成絶縁ペースト層２３、２４、４１に対応してダミーパターン部４に未焼成ダミーペースト層５５、５６、５７を設けた例を示したが、本発明においてはダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層として、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成ペースト層のうち未焼成導電ペースト層１３、２７、２８のいくつかに対応して、これらの形成に用いられるのと同一の導電ペーストを用いて未焼成ダミーペースト層を設けることを排除するものではない。
【００５６】
しかしながら、ダミーパターン部４は最終的に廃棄されるものであり、このような廃棄される部分に未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成導電ペースト層の形成に用いるのと同様な白金等の貴金属材料を含む導電ペーストを用いて未焼成ダミーペースト層を形成することは好ましくない。このため、ダミーパターン部４の未焼成ダミーペースト層としては、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成絶縁ペースト層に対応するもののみを設けることが好ましい。
【００５７】
以上、図５、図６においては未焼成固体電解質シート層２６を用いた例を示したが、本発明においては未焼成固体電解質シート層２６に代えて図７に示すような未焼成固体電解質ペースト層４２を用いることもできる。この場合には、未焼成ガスセンサ素子部２の未焼成固体電解質ペースト層４２に対応して、ダミーパターン部４の同様な積層位置にこれと同一の材料からなる未焼成ダミーペースト層５８を設けることが好ましい。
【００５８】
このようなダミーパターン部４の厚さＨＤは、未焼成ガスセンサ素子部２の厚さをＨＧとしたとき、（３／４）ＨＧ以上であることが好ましい。ダミーパターン部４の厚さＨＤが（３／４）ＨＧ未満であると、ダミーパターン部４と未焼成ガスセンサ素子部２との厚さの違いが大きくなり、刃逃げが発生することがあり好ましくない。
【００５９】
そして、未焼成ガスセンサ素子部２の積層方向の厚さＨＧが１．５ｍｍ以上を超えるような場合に特に刃逃げが大きくなりやすいことから、本発明のようなダミーパターン部４は未焼成ガスセンサ素子部２の厚さＨＧが１．５ｍｍ以上を超えるようなものに設けると特に好ましい。
【００６０】
以上、本発明に用いられる未焼成積層シート１の一例について説明したが、その積層構造は本発明の趣旨に反しない限度において適宜変更することができる。例えば、本発明の趣旨に反しない限度において、上述したような未焼成積層シート１から未焼成セラミックシート層あるいは未焼成ペースト層の一部を取り除いてもよいし、また他の未焼成セラミックシート層あるいは未焼成ペースト層を追加してもよい。
【００６１】
次に、本発明に用いられる未焼成積層シート１の製造方法の一例について説明する。以下、図５、図６に示すような未焼成固体電解質シート層２６を有するものを例に挙げて説明する。
【００６２】
まず、未焼成ヒータ１０の作製について説明する。例えばアルミナ粉末とバインダ（ポリビニルブチラール）とを重量比で、１００：１２程度で配合、混練した生素地を用いて、ヒータ用未焼成絶縁シート層１２および未焼成ダミーシート層５０となる部分を有する第１の未焼成セラミックシート、ならびに、ヒータ用未焼成絶縁シート層２５および未焼成ダミーシート層５１となる部分を有する第２の未焼成セラミックシートを作製する。
【００６３】
第１の未焼成セラミックシートのうち、ヒータ用未焼成絶縁シート層１２の連続部３の未焼成ガスセンサ素子部２となる各部分に各２個のスルーホール１９、２０を形成する。このヒータ用未焼成絶縁シート層１２における未焼成ガスセンサ素子部２となる各部分に白金を主体とする導電ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させて発熱体用未焼成導電ペースト層１３を形成し、さらにスルーホール１９、２０の内壁面に対して導電ペーストを施すと共に、他方の面にヒータ通電端子部２１、２２を形成する。
【００６４】
ヒータ用未焼成絶縁シート層１２の発熱体用未焼成導電ペースト層１３を形成した面に、発熱体用未焼成導電ペースト層１３を除くようにアルミナを主体とする絶縁ペーストを印刷し、未焼成絶縁ペースト層２３を形成する。
【００６５】
この際、ヒータ用未焼成絶縁シート層１２と繋がる未焼成ダミーシート層５０上のダミーパターン部４となる部分にも、同一の絶縁ペーストを所定の長さ、幅に印刷し、未焼成ダミーペスト層５５を形成する。ダミーパターン部４となる部分に形成される未焼成ダミーペースト層５５は、必ずしも未焼成ガスセンサ素子部２となる部分に形成される未焼成絶縁ペースト層２３のように発熱体用未焼成導電ペースト層１３部分をくりぬいたような形状でなくてもよく、単なる長方形状であってもよい。
【００６６】
さらに、同様の絶縁ペーストを各未焼成ガスセンサ素子部２となる部分の発熱体用未焼成導電ペースト層１３および未焼成絶縁ペースト層２３上に印刷して未焼成絶縁ペースト層２４を形成すると共に、ダミーパターン部４となる部分の未焼成ダミーペスト層５５上にも印刷し、未焼成ダミーペースト層５６を形成する。
【００６７】
ダミーパターン部４となる部分における未焼成ダミーペースト層５５、５６の厚さは、それぞれ対応する未焼成ガスセンサ素子部２となる部分に形成される未焼成絶縁ペースト層２３、２４と同様な厚さとすればよい。
【００６８】
このようにヒータ用未焼成絶縁シート層１２上に発熱体用未焼成導電ペースト層１３、未焼成絶縁ペースト層２３、２４が形成され、未焼成ダミーシート層５０上に未焼成ダミーペースト層５５、５６が形成された第１の未焼成セラミックシート上には、それらのペースト層が形成された面側に第２の未焼成セラミックシートを積層し、減圧圧着して未焼成ヒータ１０とする。
【００６９】
次に、未焼成検出層１１の作製について説明する。イットリアの安定化剤を固溶させたジルコニア粉末、アルミナ粉末およびバインダ（ポリビニルブチラール）を重量比で、１００：１００：２６程度に配合、混練した生素地を用いて、未焼成固体電解質シート層２６および未焼成ダミーシート層５２を作製する。なお、これらは連続して形成され一体をなすものである。未焼成固体電解質シート層２６の連続部３の各未焼成ガスセンサ素子部２となる部分には、所定の位置にスルーホール３６を形成する。
【００７０】
未焼成固体電解質シート層２６の表裏面の連続部３の各未焼成ガスセンサ素子部２となる部分には、白金を主体とする導電ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させて、基準電極および検知電極となる電極用未焼成導電ペースト層２７、２８を形成する。また、未焼成固体電解質シート層２６におけるスルーホール３６の内壁面に対して導電ペーストを施すと共に、この部分の検知電極側に信号取出用端子部３７を形成する。
【００７１】
そして、上述したようにして形成された未焼成ヒータ１０には、例えば未焼成ヒータ１０のヒータ用未焼成絶縁シート層２５の少なくとも各未焼成ガスセンサ素子部２となる部分にアルミナを主体とする絶縁ペーストを印刷して、未焼成絶縁ペースト層４１を形成する。また、このヒータ用未焼成絶縁シート層２５と繋がる未焼成ダミーシート層５１のダミーパターン部４となる部分にも同一の絶縁ペーストを印刷して、未焼成ダミーペースト層５７を形成する。
【００７２】
そして、未焼成ヒータ１０と未焼成検出層１１とは、未焼成ヒータ１０の未焼成絶縁ペースト層４１および未焼成ダミーペースト層５７が形成された面と未焼成検出層１１の基準電極となる電極用未焼成導電ペースト層２８が形成された面とが対向するように積層し、減圧圧着する。この際、ダミーパターン部４となる部分における未焼成ダミーペースト層５７の厚さが、未焼成ガスセンサ素子部２となる部分における電極用未焼成導電ペースト層２８の厚さと未焼成絶縁ペースト層４１の厚さとを合計した厚さと同様な厚さであれば好ましい。
【００７３】
さらに、所定のアルミナ粉末と気孔化剤としてのカーボン粉末、ブチラール樹脂およびジブチルフタレートからなるバインダ、分散剤を混合したスラリーを用いて、電極部保護用未焼成シート層３８および未焼成ダミーシート層５３を作製する。なお、電極部保護用未焼成シート層３８と未焼成ダミーシート層５３とは連続して形成され、一体をなすものである。これら電極部保護用未焼成シート層３８および未焼成ダミーシート層７４を、それぞれ未焼成検出層１１の検知電極となる電極用未焼成導電ペースト層２７の電極部２９上およびそれに対応する未焼成ダミーシート層５２上に積層し、減圧圧着する。
【００７４】
また、図５には図示しないが、未焼成検出層１１のうち未焼成固体電解質シート層２６上の検知電極となる電極用未焼成導電ペースト層２７のリード部３１を覆うようにアルミナを主体とする絶縁ペーストを印刷し未焼成絶縁ペースト層３９を形成すると共に、この未焼成固体電解質シート層２６と繋がる未焼成ダミーシート層５２上の対応する部分にも同一の絶縁ペーストを印刷し未焼成ダミーペースト層を形成する。
【００７５】
さらに、これら未焼成絶縁ペースト層３９および未焼成ダミーペースト層上に、ヒータ用未焼成絶縁シート層１２、２５を作製したときに用いたものと同様な生素地を用いてシート化した強化保護用未焼成シート４０およびこれと連続して一体に形成された未焼成ダミーシート層を積層し、減圧圧着する。
【００７６】
このようにして作製された未焼成積層シート１は、先に説明したような各連続部３の端部５、６の一方より未焼成ガスセンサ素子部２を順次切断し、未焼成ガスセンサ素子片とする。
【００７７】
この未焼成ガスセンサ素子片は、例えば大気雰囲気下にて毎時２０℃で昇温していき、最高温度４５０℃で１時間保持しつつ脱脂（脱バインダ処理）した後、１５００℃で１時間焼成して、ガスセンサ素子とする。
【００７８】
次に、このようにして得られたガスセンサ素子を用いたガスセンサについて説明する。図８は、ガスセンサ素子６０が組み込まれたガスセンサの一例としての酸素センサ７０の全体断面図を示したものである。酸素センサ７０は、例えば内燃機関の排気管に取り付けられ、排ガス中の酸素濃度の測定に使用される。
【００７９】
ガスセンサ素子６０は、その先端側がセンサハウジング７１の先端から突出するように当該センサハウジング７１に形成された挿通孔７２に挿通されると共に、挿通孔７２の内周面とガスセンサ素子６０との間が、ガラスを主体に構成される封着材層７３により気密状態に封着されている。
【００８０】
センサハウジング７１の先端部外周には、ガスセンサ素子６０の突出部分（先端側）を覆う金属製の二重のプロテクタ７４、７５がレーザー溶接により固着されている。このプロテクタ７４、７５には、自身の先端や周囲に排気管内を流れる排ガスを導く通気孔７６、７７が形成されている
【００８１】
一方、センサハウジング７１の後端部は、外筒７８の先端部内側に挿入され、その重なり部分にて周方向にレーザー溶接が施されている。また、センサハウジング７１の外周部には、酸素センサ７０を排気管にねじ込んで取り付けるためのネジ部７９が螺設されている。なお、ガスセンサ素子６０のうちで、センサハウジング７１の先端から突出する先端側が、測定対象気体に晒されることになる部分に相当する。
【００８２】
ガスセンサ素子６０については、第１コネクタ８０、長手状金属薄板８１、さらには第２コネクタ８２及び絶縁板（図示せず）（なお、これらを総称して「外部端子８３」という）とリード線８４とを介して、図示しない外部回路と電気的に接続されている。
【００８３】
また、都合４本のリード線８４は、外筒７８の後端側に位置するグロメット８５を貫通して延びている。また、ガスセンサ素子６０の長手方向において、封着材層７３の少なくとも一方の側に隣接する形で、多孔質無機物質（例えば、タルク滑石の無機物質粉末の圧粉成形体あるいは多孔質仮焼体）で構成された緩衝層８６が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に用いられる未焼成積層シートの一例を示した平面図
【図２】本発明に用いられる未焼成積層シートの一例を示した平面図
【図３】未焼成ガスセンサ素子部の切断方法を示した斜視図
【図４】連続部の一例を示した一部平面図
【図５】本発明に用いられる未焼成積層シートの一例を示した一部断面図
【図６】未焼成ガスセンサ素子部の構造の一例を示した分解斜視図
【図７】本発明に用いられる未焼成積層シートの一例を示した一部断面図
【図８】ガスセンサ素子を用いたガスセンサの一例を示した断面図
【図９】従来の未焼成積層シートの一例を示した平面図
【図１０】従来の未焼成ガスセンサ素子片の一例を示した断面図
【図１１】従来の未焼成積層シートの一例を示した一部断面図
【符号の説明】
【００８５】
１…未焼成積層シート、２…未焼成ガスセンサ素子部、３…連続部、４…ダミーパターン部、５，６…端部、７…切断刃、１０…未焼成ヒータ、１１…未焼成検出層、１２，２５…ヒータ用未焼成絶縁シート層、１３…発熱体用未焼成導電ペースト層、２３，２４，４１…未焼成絶縁ペースト層、２６…未焼成固体電解質シート層、２７，２８…電極用未焼成導電ペースト層、３８…電極部保護用未焼成シート層、４０…強化保護用未焼成シート層、４２…未焼成固体電解質ペースト層、５０，５１，５２，５３…未焼成ダミーシート層、５５，５６，５７，５８…未焼成ダミーペースト層、６０…ガスセンサ素子
【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】
2005233742.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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