(57)【要約】【課題】  基板のスルーホールに導通層を形成するにあたり、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板の配線不良が発生しがたい基板製造方法、および基板用導通層形成装置を提供する。【解決手段】  基板用導通層形成装置１は、真空ポンプ１７による真空引き流量を大きく設定し、固定用チャンバ部２１による真空引き込み力を大きく設定することで、基板配置用治具に対して基板を強固に吸引固定できる。このとき、流量調整用ゲートバルブ５７を用いて印刷用真空系統部１５における流量を小さくすることで、導電性ペーストが飛び散るのを防止でき、スルーホール６３への導電性ペーストの印刷状態を良好な状態に設定できる。また、基板用導通層形成装置１は、基板配置用治具１１に対して基板を吸引固定する構造であることから、基板の固定作業および取り外し作業が容易に実施できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に貫通するスルーホールを有する基板に対して、前記スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷し、前記導電性ペーストを前記スルーホールにおける一方の開口端部から他方の開口端部に至る導通層として形成する基板製造方法であって、
前記基板を吸引固定するための真空領域を形成する固定用チャンバと、前記スルーホールの内壁面に前記導電性ペーストを吸引印刷するための真空領域を形成する印刷用チャンバと、を備える基板配置用治具を用いて、
前記基板のうち前記スルーホールが形成される第１部位の少なくとも前記スルーホールが前記印刷用チャンバ上に位置し、前記基板のうち前記第１部位を除く第２部位の少なくとも一部が前記固定用チャンバ上に位置するように、前記基板を前記基板配置用治具に配置する第１工程と、
前記固定用チャンバに対する真空引き流量と前記印刷用チャンバに対する真空引き流量とが異なる状態で、前記固定用チャンバおよび前記印刷用チャンバに対する真空引きを実行して、前記基板を固定すると共に前記スルーホールの内壁面に前記導電性ペーストを印刷する第２工程と、
を含むことを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記印刷用チャンバに対する真空引き流量が、前記固定用チャンバに対する真空引き流量よりも小さい状態で、前記固定用チャンバおよび前記印刷用チャンバに対する真空引きを実行すること、
を特徴とする請求項１に記載の基板製造方法。
【請求項３】
厚さ方向に貫通するスルーホールを有する基板に対して、前記スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷し、前記導電性ペーストを前記スルーホールにおける一方の開口端部から他方の開口端部に至る導通層として形成する基板用導通層形成装置であって、
前記基板のうち前記スルーホールが形成される第１部位を除く第２部位の少なくとも一部が配置され、前記第２部位を吸引固定するための真空領域を形成する固定用チャンバと、前記基板のうち前記第１部位の前記スルーホールが配置され、前記スルーホールの内壁面に前記導電性ペーストを吸引印刷するための真空領域を形成する印刷用チャンバと、を有する基板配置用治具と、
前記基板を吸引固定するために前記固定用チャンバに対する真空引きを行う固定用真空引き手段と、
前記スルーホールの内壁面に前記導電性ペーストを印刷するために前記印刷用チャンバに対する真空引きを行う印刷用真空引き手段と、
前記固定用真空引き手段による真空引き流量と前記印刷用真空引き手段による真空引き流量とを、異なる流量値に設定する流量調整手段と、
を備えることを特徴とする基板用導通層形成装置。
【請求項４】
前記流量調整手段は、前記印刷用真空引き手段による真空引き流量が、前記固定用真空引き手段による真空引き流量よりも小さくなるように、流量を調整すること、
を特徴とする請求項３に記載の基板用導通層形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚さ方向に貫通するスルーホールを有する基板に対して、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷し、導電性ペーストをスルーホールにおける導通層として形成する基板製造方法、および基板用導通層形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気配線や電極などが形成される基板として、厚さ方向に貫通するスルーホールを有し、このスルーホールの内壁面に基板の表面と裏面とを電気的に接続するための導通層を備える基板が知られている。また、このような基板の用途としては、例えば、複数の基板を積層し、焼成工程を経て形成される積層型センサ素子がある。
【０００３】
このような基板の製造工程において、スルーホールの内壁面に導通層を形成する方法としては、導電性材料からなるペースト（導電性ペースト）をスルーホールの一方の開口部から塗布すると共に、他方の開口部が接するチャンバを減圧して導電性ペーストをスルーホール内に吸引することで、導電性ペーストをスルーホールの内壁面に印刷する方法がある。このように印刷された導電性ペーストは、乾燥した後、スルーホールの内壁面における導通層を形成する（特許文献１参照）。
【０００４】
このような導電性ペーストの印刷作業は、真空領域を形成するチャンバを備える基板配置用治具に対して、スルーホールがチャンバ上に位置するように基板を固定し、チャンバ内部の真空度を上昇させて（内部気圧を低下させて）、負圧により導電性ペーストをスルーホールの内壁面に吸引し塗布することで、実現できる。
【０００５】
なお、基板を基板配置用治具に固定する方法としては、例えば、基板配置用治具または基板のいずれか一方に固定用突起部を設け、他方に固定用孔部を設けておき、固定用突起部と固定用孔部とを嵌め合わせることで、基板を基板配置用治具に固定する方法がある。
【特許文献１】特開２００１−２４２１２９号公報（段落番号［００３０］，［００３１］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のように固定用突起部および固定用孔部を用いて基板を基板配置用治具に固定する固定方法においては、基板配置用治具のチャンバ位置に配置するための基板の移動方向（位置合わせ用移動方向）と、固定用突起部と固定用孔部とを係合するための基板の移動方向（固定用移動方向）と、が異なる方向となる場合がある。この場合、基板を基板配置用治具に配置するにあたり、基板を２方向（位置合わせ用移動方向および固定用移動方向）に移動させる必要があり、基板の移動作業が煩雑となってしまう。
【０００７】
そして、このような煩雑な作業を伴う基板固定作業および基板取り外し作業は、作業時間が長くなることから、基板を大量生産するための自動化製造工程においては、作業効率が低下するという問題が生じる。
【０００８】
さらに、基板の表裏両面に繰り返し印刷を行うような場合、固定用突起部と固定用孔部とを複数回にわたって係合させるため、基板の固定用孔部が変形してしまう虞がある。固定用孔部が変形してしまうと、精度良く位置合わせを行うことができず、不良率増加の問題が生じる。
【０００９】
これに対し、比較的短い時間で作業を実行できる基板の固定方法としては、例えば、真空引きによる吸引固定方法が考えられる。真空引きによる吸引固定方法とは、基板配置用治具に真空領域を形成して、その真空領域に基板を吸い寄せることで、基板を固定する方法である。
【００１０】
このような吸引固定方法であれば、基板の固定用移動方向への移動作業が不要となり、基板を基板配置用治具に配置するにあたり、基板を１方向（位置合わせ用移動方向）に移動させればよいため、基板固定作業および基板取り外し作業が簡便な作業となり、固定作業時間および取り外し作業時間を短縮することができる。
【００１１】
また、スルーホールの導通層形成に用いる基板配置用治具は、本来、スルーホールへの導電性ペーストの印刷用に真空領域を形成する真空引き手段（印刷用真空引き手段）を備えていることから、この印刷用真空引き手段を基板の吸引固定用の真空引き手段としても共用することで、比較的容易に吸引固定方法を実現できるという利点がある。
【００１２】
しかし、吸引固定方法を用いる際に、基板を強固に固定するためには、吸引力を大きく（真空度を高く）設定する必要があるが、吸引力が大きすぎる（真空度が高すぎる）と、真空領域に導電性ペーストが飛散することがあり、導通層を適切に形成できない虞がある。また、場合によっては、飛散した導電性ペーストが基板表面に付着して、基板に印刷された配線パターンの短絡（ショート）が生じて、基板の配線が不良となる虞がある。
【００１３】
これに対して、スルーホールにおける導電性ペーストの印刷状態（塗布状態）が良好となるように、吸引力を小さくする（真空度を低くする）と、基板の吸引固定力が不足してしまい、印刷作業中に基板配置用治具に対する基板の相対位置が移動して導電性ペーストの印刷ズレが発生し、基板の配線が不良となる虞がある。
【００１４】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基板のスルーホールに導通層を形成するにあたり、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板の配線不良が発生しがたい基板製造方法、および基板用導通層形成装置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】
【００１５】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明方法は、厚さ方向に貫通するスルーホールを有する基板に対して、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷し、導電性ペーストをスルーホールにおける一方の開口端部から他方の開口端部に至る導通層として形成する基板製造方法であって、基板を吸引固定するための真空領域を形成する固定用チャンバと、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを吸引印刷するための真空領域を形成する印刷用チャンバと、を備える基板配置用治具を用いて、基板のうちスルーホールが形成される第１部位の少なくともスルーホールが印刷用チャンバ上に位置し、基板のうち第１部位を除く第２部位の少なくとも一部が固定用チャンバ上に位置するように、基板を基板配置用治具に配置する第１工程と、固定用チャンバに対する真空引き流量と印刷用チャンバに対する真空引き流量とが異なる状態で、固定用チャンバおよび印刷用チャンバに対する真空引きを実行して、基板を固定すると共にスルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷する第２工程と、を含むことを特徴とする基板製造方法である。
【００１６】
この基板製造方法では、固定用チャンバおよび印刷用チャンバを別個に備える基板配置用治具を用いて、第１工程にて基板を基板配置用治具に配置した後、第２工程において、真空引きで固定用チャンバを負圧状態にして基板を基板配置用治具に吸引固定すると共に、真空引きで印刷用チャンバを負圧状態にして導電性ペーストをスルーホールを通じて印刷用チャンバ側に引き込むことにより、導電性ペーストをスルーホールの内壁面に印刷している。
【００１７】
第１工程において、基板を基板配置用治具に配置するにあたり、基板のうちスルーホールが形成される第１部位の少なくともスルーホールを印刷用チャンバ上に位置させることにより、第２工程における印刷用チャンバによる真空引き作業において、導電性ペーストを確実にスルーホール内に吸引することが出来る。また、第１工程において、基板を基板配置用治具に配置するにあたり、基板のうち前記第１位部位を除く第２部位の少なくとも一部を、固定用チャンバ上に位置させることにより、第２工程における固定用チャンバによる真空引き作業において、スルーホールを介して固定用チャンバに気体が流入することによる真空引き込み力の低下を防止でき、基板を確実に吸引固定することが出来る。
【００１８】
そして、第２工程においては、固定用チャンバおよび印刷用チャンバに対するそれぞれの真空引き流量が異なる流量値となる状態で、固定用チャンバおよび印刷用チャンバに対する真空引きを行うことから、固定用チャンバによる真空引き込み力と印刷用チャンバによる真空引き込み力とをそれぞれ個別に設定できる。
【００１９】
つまり、固定用チャンバによる真空引き込み力を大きく設定して、基板配置用治具に対して基板を強固に吸引固定しつつ、印刷用チャンバによる真空引き込み力を導電性ペーストの印刷に適した大きさに設定して、スルーホールの内壁面への導電性ペーストの印刷状態を良好な状態にすることができる。
【００２０】
このように基板配置用治具に対して基板を吸引固定することにより、基板配置用治具に対する基板の固定作業および取り外し作業を短時間で実施できるため、基板の製造作業における作業効率の向上を図ることができる。また、基板を強固に固定できることから、基板の位置ズレに伴う導通層（導電性ペースト）の印刷ミスが生じるのを防止できる。
【００２１】
さらに、スルーホールにおける導電性ペーストの印刷状態が良好となることから、その導電性ペーストが乾燥して形成される導通層は、スルーホールの一方の開口端部から他方の開口端部にわたり確実に電気的導通を図ることができる。
【００２２】
よって、本発明方法によれば、基板のスルーホールに導通層を形成するにあたり、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板の配線不良が発生しがたい基板製造方法を実現することができる。
【００２３】
なお、上記の発明方法においては、請求項２に記載のように、第２工程において、印刷用チャンバに対する真空引き流量が固定用チャンバに対する真空引き流量よりも小さい状態で、固定用チャンバおよび印刷用チャンバに対する真空引きを実行するとよい。
【００２４】
このように真空引き流量を調整して真空引きを実行することで、固定用チャンバにおける真空引き込み力が大きくなり、基板配置用治具に対する基板の固定力を大きく設定できることから、基板の位置ズレを確実に防止できる。
【００２５】
また、印刷用チャンバに対する真空引き流量を小さくすることで、印刷用チャンバにおける真空引き込み力が過大になるのを防止でき、導電性ペーストの飛散を防止できるとともに、基板の配線不良が発生するのを確実に防止できる。
【００２６】
次に、上記の目的を達成するためになされた請求項３に記載の発明は、厚さ方向に貫通するスルーホールを有する基板に対して、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷し、導電性ペーストをスルーホールにおける一方の開口端部から他方の開口端部に至る導通層として形成する基板用導通層形成装置であって、基板のうちスルーホールが形成される第１部位を除く第２部位の少なくとも一部が配置され、第２部位を吸引固定するための真空領域を形成する固定用チャンバと、基板のうち第１部位のスルーホールが配置され、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを吸引印刷するための真空領域を形成する印刷用チャンバと、を有する基板配置用治具と、基板を吸引固定するために固定用チャンバに対する真空引きを行う固定用真空引き手段と、スルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷するために印刷用チャンバに対する真空引きを行う印刷用真空引き手段と、を備え、固定用真空引き手段による真空引き流量と印刷用真空引き手段による真空引き流量とを、異なる流量値に設定する流量調整手段と、を特徴とする基板用導通層形成装置である。
【００２７】
この基板用導通層形成装置は、固定用チャンバおよび印刷用チャンバをそれぞれ個別に有する基板配置用治具を備えており、固定用真空引き手段が固定用チャンバを負圧状態（真空領域）にして基板を基板配置用治具に吸引固定すると共に、印刷用真空引き手段が印刷用チャンバを負圧状態（真空領域）にして導電性ペーストをスルーホールを通じて印刷用チャンバ側に引き込むことにより、導電性ペーストをスルーホールの内壁面に印刷するよう構成されている。
【００２８】
そして、固定用真空引き手段および印刷用真空引き手段のそれぞれの真空引き流量は、流量調整手段によってそれぞれ異なる流量値に設定でき、固定用チャンバによる真空引き込み力および印刷用チャンバによる真空引き込み力は、流量調整手段によってそれぞれ異なる値に設定できる。
【００２９】
つまり、固定用チャンバによる真空引き込み力を大きく設定して、基板配置用治具に対して基板を強固に吸引固定しつつ、印刷用チャンバによる真空引き込み力を導電性ペーストの印刷に適した大きさに設定して、スルーホールへの導電性ペーストの印刷状態を良好な状態にすることができる。
【００３０】
このように基板配置用治具に対して基板を吸引固定することにより、基板配置用治具に対する基板の固定作業および取り外し作業を短時間で実施できるため、基板の製造作業における作業効率の向上を図ることができる。また、基板を強固に固定できることから、基板の位置ズレに伴う導通層（導電性ペースト）の印刷ミスが生じるのを防止できる。
【００３１】
よって、本発明によれば、基板のスルーホールに導通層を形成するにあたり、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板に配線不良が発生するのを抑制できる。
なお、上記の発明においては、請求項４に記載のように、印刷用真空引き手段による真空引き流量が、固定用真空引き手段による真空引き流量よりも小さくなるように、流量調整手段が流量を調整するとよい。
【００３２】
流量調整手段がこのように真空引き流量を調整して真空引きを実行することで、固定用チャンバにおける真空引き込み力が大きくなり、基板配置用治具に対する基板の固定力を大きく設定できることから、基板の位置ズレを確実に防止できる。
【００３３】
また、印刷用チャンバに対する真空引き流量を小さくすることで、印刷用チャンバにおける真空引き込み力が過大になるのを防止でき、導電性ペーストの飛散を防止できるとともに、基板の配線不良が発生するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明を適用した実施形態を図面と共に説明する。
図１に、基板のスルーホール内壁面に導通層を形成するための基板用導通層形成装置の概略構成図を示す。
【００３５】
この基板は、例えば、積層型センサ素子を構成する一部材として用いることが出来る。
なお、積層型センサ素子は、複数の基板が電極や配線パターン（リード部）などと共に積層されて構成されており、基板に形成されるスルーホールは、各基板の表面と裏面とに形成された各配線パターン間の電流導通経路となる導通層を配置するために形成されている。
【００３６】
また、積層型センサ素子としては、特定ガス（例えば、酸素、ＮＯｘなど）の有無に応じて、あるいは特定ガス濃度に応じて電気的特性が変化するガス検知用の積層型センサ素子がある。このような特定ガスの検知に利用できる積層型センサ素子は、その他のセンサ構成部材（主体金具、外筒、リードフレームなど）と共に、ガスセンサを構成する。
【００３７】
なお、積層型センサ素子を備えるガスセンサとしては、例えば、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガス（酸素）を検出することを目的として、内燃機関の排気管に装着される酸素センサ（単に、空燃比センサともいう）がある。
【００３８】
図１に示すように、基板用導通層形成装置１は、固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３を有する基板配置用治具１１と、固定用チャンバ部２１に接続される固定用真空系統部１３と、印刷用チャンバ部２３に接続される印刷用真空系統部１５と、固定用真空系統部１３および印刷用真空系統部１５を介して固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３に対する真空引きを行う真空ポンプ１７と、を備えて構成されている。
【００３９】
基板配置用治具１１は、固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３となる内部空間を有する基台部材２５と、内部空間を覆う状態で基台部材２５に取り付けられるペイント板部材２７と、を備えて構成されている。
【００４０】
基台部材２５は、内部空間を仕切る隔壁２６を備えることにより、内部空間を１つの固定用チャンバ部２１と２つの印刷用チャンバ部２３とに分割するよう構成されている。また、基台部材２５は、固定用チャンバ部２１に連通する４つの固定用チャンバ連結口３１と、印刷用チャンバ部２３に連通する４つの印刷用チャンバ連結口３３と、を備えている。なお、２つの印刷用チャンバ連結口３３が１つの印刷用チャンバ部２３に連通するよう構成されている。
【００４１】
ペイント板部材２７は、固定用チャンバ部２１に対応する位置に形成される複数の固定用通気孔３５と、印刷用チャンバ部２３に対応する位置に形成される複数の印刷用通気孔３７と、を備えている。この固定用通気孔３５は、１つのみ形成されていてもよく、好ましくは複数形成されていることでより強固に固定することが出来る。また、ペイント板部材２７は、４本の固定用ネジ２８により基台部材２５に固定される。
【００４２】
なお、ペイント板部材２７は、１つの固定用通気孔３５が固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３の双方に通じることが無いように、かつ、１つの印刷用通気孔３７が固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３の双方に通じることが無いように、形成されている。これにより、固定用チャンバ部２１と印刷用チャンバ部２３との間で気体が移動するのを防止でき、固定用チャンバ部２１による真空引き込み力と、印刷用チャンバ部２３による真空引き込み力とを、異なる値に設定することが出来る。
【００４３】
固定用真空系統部１３は、固定用チャンバ連結口３１に一対一の関係で接続される４つの固定系統チャンバ側接続部４１と、真空ポンプ１７に接続される固定系統ポンプ側接続部４３と、４つの固定系統チャンバ側接続部４１および１つの固定系統ポンプ側接続部４３を連結する固定系統密閉配管４５と、を備えて構成されている。なお、固定系統密閉配管４５は、固定系統ポンプ側接続部４３から固定系統チャンバ側接続部４１にかけて、３カ所で分岐することにより、真空ポンプ１７と４つの固定用チャンバ連結口３１とを連結するよう構成されている。
【００４４】
印刷用真空系統部１５は、印刷用チャンバ連結口３３に一対一の関係で接続される４つの印刷系統チャンバ側接続部５１と、真空ポンプ１７に接続される印刷系統ポンプ側接続部５３と、４つの印刷系統チャンバ側接続部５１および１つの印刷系統ポンプ側接続部５３を連結する印刷系統密閉配管５５と、を備えて構成されている。なお、印刷系統密閉配管５５は、固定系統密閉配管４５と同様に、印刷系統ポンプ側接続部５３から印刷系統チャンバ側接続部５１にかけて、３カ所で分岐することにより、真空ポンプ１７と４つの印刷用チャンバ連結口３３とを連結するよう構成されている。
【００４５】
また、印刷用真空系統部１５は、印刷系統密閉配管５５に流れる気体の流量を調整するための流量調整用ゲートバルブ５７と、印刷系統密閉配管５５に流れる気体の流量値を測定するための流量計５９と、を備えている。
【００４６】
真空ポンプ１７は、特定領域から気体を強制的に搬送（除去）する真空引き動作により、特定領域の気圧を低下させて真空状態に近づける機能を有しており、本実施形態においては、固定用真空系統部１３および印刷用真空系統部１５を介して、固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３から気体を除去する真空引き動作を実行する。
【００４７】
なお、印刷用真空系統部１５における流量は、流量調整用ゲートバルブ５７を調整することにより、固定用真空系統部１３における流量とは異なる流量値に設定できる。これにより、基板配置用治具１１の印刷用通気孔３７における吸い込み流量を、基板配置用治具１１の固定用通気孔３５における吸い込み流量とは異なる値に設定できる。つまり、流量調整用ゲートバルブ５７を調整することにより、基板配置用治具１１における印刷用の真空引き込み力と固定用の真空引き込み力とをそれぞれ異なる大きさに設定できる。
【００４８】
例えば、流量調整用ゲートバルブ５７の調整により、印刷用真空系統部１５における流量を固定用真空系統部１３における流量よりも小さく設定することで、基板配置用治具１１における印刷用の真空引き込み力を固定用の真空引き込み力よりも小さく設定することができる。
【００４９】
もちろん、固定系統密閉配管４５にも流量調整用ゲートバルブを設けてもよく、固定系統密閉配管４５と印刷系統密閉配管５５とをそれぞれ別の真空ポンプを用いても良い。
次に、積層型センサ素子について、図３に示す分解斜視図を用いて説明する。
【００５０】
なお、図３では、ガスセンサの１つである酸素センサに備えられる積層型センサ素子１３１の分解斜視図を表しており、積層型センサ素子１３１は、酸素濃淡電池部１２５とヒータ部１２６とを備える酸素センサ素子である。
【００５１】
図３に示すように、積層型センサ素子１３１は、酸素濃淡電池部１２５を構成する板状の酸素イオン伝導型固体電解質体（ジルコニアなど）からなる第１セラミックス基板１２１、ヒータ部１２６を構成する絶縁性セラミックス（アルミナなど）からなる第２セラミックス基板１２３，第３セラミックス基板１２４をこの順に積層して構成されている。
【００５２】
第１セラミックス基板１２１のうち外側面（図における上側面）には、長手方向先端部寄りの位置に検知電極１３５が備えられ、第１セラミックス基板１２１のうち第２セラミックス基板１２３と対向する面には、長手方向先端部寄りの位置に基準電極１３７が備えられる。検知電極１３５および基準電極１３７には、それぞれの後端部から、第１セラミックス基板１２１の長手方向後端部に向かう配線部１３６、１３８が延設されている。
【００５３】
第１セラミックス基板１２１の後端部には、検知電極１３５が設けられた面から基準電極１３７が設けられた面に通じるスルーホール１４３が設けられており、配線部１３８と１つの出力電極１３３とがスルーホール１４３を介して電気的に接続されている。また、他方の出力電極１３４については、検知電極１３５から延設された配線部１３６の端部が出力電極１３４として備えられる。
【００５４】
第３セラミックス基板１２４は、長手方向後端部の外側面（図における下側面）に２つのヒータ電極１４１が備えられるとともに、長手方向後端部において第２セラミックス基板１２３と対向する面から外側面にかけて貫通する２つのスルーホール１４７が設けられている。
【００５５】
さらに、第２セラミックス基板１２３と第３セラミックス基板１２４との間には、ヒータ１３９が挟持される。
ヒータ１３９の後端部からは、積層型センサ素子１３１の長手方向後端部に向かう２本の配線部１４８が延設されており、２つの配線部１４８の端部１４９は、それぞれスルーホール１４７の内壁面に形成された導通層を介して、ヒータ電極１４１に電気的に接続されている。
【００５６】
次に、スルーホールを有する基板に対して、基板用導通層形成装置１を用いてスルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷する手順について、説明する。
図２に、印刷対象基板６１に形成されたスルーホール６３の内壁面に導電性ペースト６５を印刷する手順を表した説明図を示す。
【００５７】
なお、図２では、基板用導通層形成装置１のうち基板配置用治具１１を表し、真空ポンプ１７、固定用真空系統部１３および印刷用真空系統部１５については、図示を省略している。また、印刷対象基板６１は、未焼成状態のセラミックシート（グリーンシート）であり、所定の寸法で切断加工することにより、それらを積層、焼成してなる積層型センサ素子１３１における第１セラミックス基板１２１または第３セラミックス基板１２４を形成することが出来る。
【００５８】
印刷対象基板６１におけるスルーホール６３の内壁面に導電性ペースト６５を印刷する際には、まず、第１工程として、印刷対象基板６１のうちスルーホール６３の形成される第１部位が印刷用チャンバ部２３（図１参照）に位置し、印刷対象基板６１のうち前記第１部位を除く第２部位が固定用チャンバ部２１（図１参照）にペイント板部材２７を介して位置するように、印刷対象基板６１を基板配置用治具１１に配置する作業を行う。
【００５９】
つまり、第１工程では、印刷対象基板６１のうち第１部位の少なくともスルーホール６３が印刷用通気孔３７に連通すると共に、印刷対象基板６１のうち第２部位の少なくとも一部が固定用通気孔３５に当接するように、印刷対象基板６１を基板配置用治具１１に配置する作業を実行する。
【００６０】
次に、第２工程においては、真空ポンプ１７を駆動して、固定用真空系統部１３および印刷用真空系統部１５を介して、基板配置用治具１１の固定用チャンバ部２１および印刷用チャンバ部２３から気体を除去する真空引き動作を実行すると共に、スクリーン印刷により印刷対象基板６１に対して導電性ペースト６５を塗布する作業を行う。
【００６１】
なお、図２においては、導電性ペースト６５の印刷形態として、スルーホール６３の内壁面に形成される導通層、および基板表面に形成されるヒータを構成する導電性ペーストの印刷形態を示している。
【００６２】
この真空引き動作により、固定用チャンバ部２１を負圧状態にして固定用通気孔３５を通じて印刷対象基板６１を吸引固定すると共に、印刷用チャンバ部２３を負圧状態にして印刷用通気孔３７およびスルーホール６３を通じて導電性ペースト６５を印刷用チャンバ部２３に吸引することで、スルーホール６３の内壁面に導電性ペースト６５を印刷する。
【００６３】
このとき、流量調整用ゲートバルブ５７の調整により、印刷用真空系統部１５における流量を固定用真空系統部１３における流量よりも小さく設定して、基板配置用治具１１における印刷用の真空引き込み力を固定用の真空引き込み力よりも小さく設定する。
【００６４】
そして、真空ポンプ１７による真空引き流量を大きく設定することにより、固定用チャンバ部２１による真空引き込み力を大きく設定して、基板配置用治具１１に対して印刷対象基板６１を強固に吸引固定しつつ、流量調整用ゲートバルブ５７の調整により、印刷用チャンバ部２３による真空引き込み力を導電性ペースト６５の印刷に適した大きさに設定して、スルーホール６３への導電性ペースト６５の印刷状態を良好な状態に設定できる。
【００６５】
このとき、例えば、固定用チャンバ部２１の内部圧力は、大気圧よりも７０［ｋＰａ］低い圧力（ゲージ圧：−７０［ｋＰａ］）となるように設定し、印刷用チャンバ部２３の内部圧力は、大気圧よりも４０［ｋＰａ］低い圧力（ゲージ圧：−４０［ｋＰａ］）となるように設定することができる。
【００６６】
なお、導電性ペースト６５が印刷対象基板６１にスクリーン印刷された直後は、スルーホール６３は、導電性ペースト６５により密閉される状態となるが、真空引きにより、導電性ペースト６５がスルーホール６３の内壁面に塗布されると、スルーホール６３は、一方の開口端部から他方の開口端部にかけて貫通した状態になる。このように、スルーホール６３が貫通した状態になることにより、スルーホール６３および印刷用通気孔３７を介して印刷用チャンバ部２３に外気が供給されるため、印刷用チャンバ部２３は密閉空間ではなくなる。
【００６７】
仮に、印刷用チャンバ部２３が密閉空間となる場合には、たとえ流量調整用ゲートバルブ５７により流量を減少させても、緩やかではあるが確実に真空度が上昇していくため、真空度を一定に調整することが難しい。
【００６８】
これに対して、印刷用チャンバ部２３は密閉空間ではないことから、印刷用チャンバ部２３の内部における真空度は一定の値までは上昇するが、それ以上に真空度が上昇することはない。換言すれば、印刷用チャンバ部２３の内部気圧は、印刷用真空系統部１５を介した真空引き流量と、スルーホール６３および印刷用通気孔３７を介した外気供給量と、が同一量となるまで（平衡状態となるまで）は低下するが、平衡状態における内部気圧値よりも更に低い内部気圧値まで低下することはない。
【００６９】
このように、印刷用チャンバ部２３は密閉空間ではないことから、真空度が過剰に上昇するのを防止でき、流量調整用ゲートバルブ５７によって、印刷用チャンバ部２３の内部の真空度を調整することが出来る。
【００７０】
そして、スルーホール６３への導電性ペースト６５の印刷が終了した後、真空ポンプ１７を停止して、固定用チャンバ部２１（固定用通気孔３５）による印刷対象基板６１の吸引固定を解除し、印刷済みの印刷対象基板６１を基板配置用治具１１から取り除くことで、基板用導通層形成装置１を用いた一連の印刷作業が完了する。
【００７１】
このようにしてスルーホール６３の内壁面に印刷された導電性ペースト６５は、このあと乾燥工程を経ることで、スルーホール６３における一方の開口端部から他方の開口端部に至る導通層を形成する。この導通層は、印刷対象基板６１において、表側板面における配線パターン等と裏側板面における配線パターン等とを電気的に接続するための通電経路としての機能を果たす。
【００７２】
そして、導通層が形成された印刷対象基板６１は、上述のように、積層型センサ素子の寸法に応じた所定寸法で切断加工することで、第１セラミックス基板１２１または第３セラミックス基板１２４を形成できる。
【００７３】
なお、センサ素子を構成する導電性部材のうち、スルーホール内部の導通層以外の導電性部材（配線パターン、検知電極、基準電極、ヒータ電極、ヒータなど）についても、基板に対して導電性ペーストを印刷した後、乾燥工程を経ることで形成することができる。このため、基板に対してスルーホール内部の導通層となる導電性ペーストを印刷する際に、センサ素子を構成する他の導電性部材となる導電性ペーストの印刷作業を同時に実施することも可能である。
【００７４】
このようにして導通層やその他の導電性部材が形成された基板（第１セラミックス基板１２１、および第３セラミックス基板１２４）、および導通層の形成されていない基板（第２セラミックス基板１２３）を積層し、焼成工程等を経ることで、積層型センサ素子１３１を製造することが出来る。
【００７５】
そして、この積層型センサ素子１３１と、その他のセンサ構成部材（主体金具やリードフレームなど）を用いることで、酸素センサを構成することが出来る。
以上説明したように、本実施形態における基板用導通層形成装置１は、真空ポンプ１７による真空引き流量を大きく設定し、固定用チャンバ部２１による真空引き込み力を大きく設定することで、基板配置用治具に対して基板を強固に吸引固定することができる。
【００７６】
このとき、流量調整用ゲートバルブ５７を用いて印刷用真空系統部１５における流量を小さくすることで、スルーホールへ導電性ペーストを吸引する際に、導電性ペーストが飛び散るのを防止することが出来る。つまり、流量調整用ゲートバルブ５７により、印刷用チャンバ部２３による真空引き込み力を導電性ペーストの印刷に適した大きさに設定することで、スルーホール６３への導電性ペーストの印刷状態を良好な状態に設定することができる。
【００７７】
また、基板用導通層形成装置１は、固定用突起部および固定用孔部を用いて基板を基板配置用治具に固定する構造ではなく、基板配置用治具１１に対して基板を吸引固定する構造であることから、基板配置用治具１１に対する基板の固定作業および取り外し作業が容易に実施でき、固定作業および取り外し作業を短時間で実施できる。
【００７８】
よって、基板用導通層形成装置１を用いることで、基板配置用治具１１に対する基板の固定作業および取り外し作業を短時間で実施でき、基板の製造作業における作業効率の向上を図ることができる。
【００７９】
また、固定用チャンバ部２１による真空引き込み力を大きく設定することで、基板配置用治具１１に対して基板を強固に吸引固定できることから、スクリーン印刷におけるスキージの圧力（ペーストを基板に対して押しつける圧力）が大きくなる場合でも、基板の移動を抑制でき、基板の位置ズレに伴う導通層（導電性ペースト６５）の印刷ミスが生じるのを防止できる。
【００８０】
さらに、スルーホール６３における導電性ペースト６５の印刷状態が良好となることから、その導電性ペーストが乾燥して形成される導通層は、スルーホール６３の一方の開口端部から他方の開口端部にわたり確実に電気的導通を図ることができ、基板の配線不良の発生率を低減することが出来る。
【００８１】
したがって、基板用導通層形成装置１によれば、基板のスルーホールに導通層を形成するにあたり、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板の配線不良の発生を抑制することが出来る。
【００８２】
なお、本実施形態においては、真空ポンプ１７および固定用真空系統部１３が、特許請求の範囲に記載の固定用真空引き手段に相当し、真空ポンプ１７および印刷用真空系統部１５が、印刷用真空引き手段に相当し、流量調整用ゲートバルブ５７が流量調整手段に相当している。
【００８３】
また、第１工程および第２工程に用いられる基板は、焼成後の基板ではなく未焼成基板を意味しており、本明細書においては、第１工程および第２工程に用いられる未焼成基板を便宜上「基板」と称している。
【００８４】
以上、本発明の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、種々の態様を採ることができる。
例えば、印刷対象となる基板は、板型の全領域空燃比センサに用いられる素子であっても良く、ＮＯｘセンサの素子であっても良い。また、検出素子に限られることはなく、前記センサなどに用いられるヒータであってもよい。もちろん、積層型センサ素子に用いられる基板に限られることはなく、表側板面と裏側板面とを電気的に接続するための導通層をスルーホール内に備える基板についても対象となる。
【００８５】
なお、積層型センサ素子は、センサの設置スペースの制約から小型化の要求が高く、その要求に応えるために外形寸法が小さく形成されており、これに伴い、スルーホールの内径寸法も小さく形成されている。このように内径寸法が小さいスルーホールにおいては、真空引き動作時における流量速度がスルーホール部分で上昇するため、印刷用の真空引き込み力が大きくなりやすいという特徴がある。
【００８６】
このため、積層型センサ素子を構成する基板のスルーホールに対する印刷作業にあたっては、本発明方法または本発明に係る装置を用いることで、吸引固定用の真空引き込み力を十分に確保しつつ、印刷用の真空引き込み力を適切な大きさに設定できる。
【００８７】
よって、積層型センサ素子の基板に対するスルーホール内部の導電層印刷作業においては、本発明方法または本発明の装置を用いることで、基板の製造作業における作業効率の向上を図りつつ、基板の配線不良の発生を抑制できるという効果を、より有効に発揮させることができる。
【００８８】
そして、導電性材料からなる基板においては、アルミナなどの絶縁性材料からなる絶縁層を基板表面およびスルーホール内壁面に形成した後で、導電性ペースト（例えば、白金ペーストなど）を塗布することも可能である。
【００８９】
さらに、印刷対象基板のスルーホール内への印刷作業は、表側板面および裏側板面の両面からそれぞれ実施することも可能である。つまり、１つの印刷対象基板について、一方の板面から印刷作業を実施したあと、印刷対象基板を反転させて基板配置用治具に配置し、他方の板面からも印刷作業を実施するのである。
【００９０】
このとき、印刷対象基板の固定方法として、固定用突起部および固定用孔部を用いる固定方法を採用する場合には、印刷対象基板を反転させる前と反転させた後のいずれの場合においても、印刷対象基板を固定できるように、固定用突起部および固定用孔部の形成位置や形状を考慮する必要がある。
【００９１】
これに対して、本発明の基板用導通層形成装置は、基板配置用治具に対して印刷対象基板を吸引固定する構造であることから、印刷対象基板の反転前および反転後のいずれの場合でも、基板配置用治具に対して印刷対象基板を固定できるという利点がある。
【００９２】
また、流量調整用ゲートバルブは、印刷用真空系統部だけでなく、固定用真空系統部にも備えてもよい。これにより、固定用チャンバによる真空引き込み力を印刷用チャンバによる真空引き込み力よりも小さく設定することができ、粘性の高い導電性ペーストを用いて印刷する場合のように、印刷用の真空引き込み力を大きく設定する必要がある場合にも対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】基板のスルーホール内壁面に導通層を形成するための基板用導通層形成装置の概略構成図である。
【図２】印刷対象基板に形成されたスルーホールの内壁面に導電性ペーストを印刷する手順を表した説明図である。
【図３】酸素センサに備えられる積層型センサ素子の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…基板用導通層形成装置、１１…基板配置用治具、１３…固定用真空系統部、１５…印刷用真空系統部、１７…真空ポンプ、２１…固定用チャンバ部、２３…印刷用チャンバ部、３５…固定用通気孔、３７…印刷用通気孔、５７…流量調整用ゲートバルブ、５９…流量計、６１…印刷対象基板、６３…スルーホール、６５…導電性ペースト、１３１…積層型センサ素子。
【図１】
2005244057.tif 000003
【図２】
2005244057.tif 000004
【図３】
2005244057.tif 000005