(57)【要約】【課題】本発明は、セラミックヒータに形成されるメッキ部が剥がれることを防止することを目的とする。【解決手段】セラミックヒータは、内部に発熱抵抗体を備えるセラミックの基体と、発熱抵抗体に通電するためにセラミック基体の表面上に配置される電極パッドと、ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と電極パッドとを接合する接合部と、接合部を被覆するメッキ部と、を備え、電極パッドが前記セラミック基体から立設する側面と、該側面に連結し、セラミック基体と接触する面と対向する対向面と、を備え、接合部は、電極パッドの対向面と側面との境界まで届くように、対向面の全体を被覆する。【選択図】図５
2009252389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、
前記発熱抵抗体に通電するために前記セラミック基体の表面上に配置される電極パッドと、
ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と前記電極パッドとを接合する接合部と、
前記接合部を被覆するメッキ部と、を備えるセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、前記セラミック基体から立設する側面と、該側面に連結し、前記セラミック基体と接触する面と対向する対向面と、を備え、
前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界まで届くように、前記対向面の全体を被覆するセラミックヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータにおいて、
前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界を越えて、少なくとも前記側面の一部を被覆するセラミックヒータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、多孔質層であるセラミックヒータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載のセラミックヒータにおいて、
前記メッキ部は、３μｍ以上の厚さを有するセラミックヒータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載のセラミックヒータにおいて、
前記電極パッドは、前記セラミック基体の表面側に形成される第１層と、前記接合部側に形成される第２層からなり、
前記第1層及び前記第２層は、貴金属材料及び絶縁性セラミックが含有されており、
前記第２層は、前記第１層よりも前記絶縁性セラミックの含有量が少ないセラミックヒータ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載のセラミックヒータにおいて、
前記セラミック基体の延伸方向および前記延伸方向と直交する方向において、前記対向面の半分以上が前記端子部材と対向しているセラミックヒータ。
【請求項７】
先端が閉じた有底筒状の固体電解質体、該固体電解質体の外周面に配置された外側電極、及び該固体電解質体の内周面に配置された内側電極を備えるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子内に挿入配置されるヒータと、を有するガスセンサであって、
前記ヒータが、請求項１から請求項６のいずれかに記載のセラミックヒータであるガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータ及びこのセラミックヒータが用いられたガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関等における排ガスに含まれる特定ガス成分の検出や、濃度の測定をおこなうためのガスセンサに用いられるセラミックヒータとして、発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、セラミック基体の表面に電極パッドと、ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と電極パットとを接合する接合部と、この接合部の腐食を防止するため、メッキにより被覆するメッキ部を備えるものが知られている（特許文献１乃至特許文献４）。このようなセラミックヒータでは、接合部は電極パッドのセラミック基体と対向する対向面上に設けられるが、この際、電極パッドの対向面と側面（セラミック基体から立接する面）との境界と間隙をおいて設けられ、さらに、接合部が設けられない対向面にメッキ部を当接させて、接合部を覆う形状が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１６７１８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９４４７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７０１２号公報
【特許文献４】特開平１１−２９２６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、接合部の熱耐久性を向上させるため、Ｃｕ等の高融点（９００℃以上）のろう材を用いている。このようなろう材を用いて、端子部材を電極パッドにろう付けすると、セラミック基体との接合のために電極パッドに添加された絶縁性セラミック（例えばアルミナ等）が接合部の表面まで析出し、接合部とメッキ部との密着性を妨げることがあった。そのため、電極パッドに添加する絶縁性セラミックの添加量を低下させるようにしている。
しかしながら、電極パッドに添加される絶縁性セラミックの添加量を低下させると、焼成時に電極パッドを構成する貴金属（例えばタングステン）の焼結が粗雑になる。そして、この粗雑な電極パッドの対向面上にメッキ部を当接させると、メッキ部の成分の一部が電極パッド内に入り込み、その後、熱によって電極パッド内に入り込んだメッキ部の成分が気化してメッキ部と電極パッドの対向面との界面にて剥がれる虞があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、セラミックヒータに形成されるメッキ部が剥がれることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、内部に発熱抵抗体を備えるセラミック基体と、前記発熱抵抗体に通電するために前記セラミック基体の表面上に配置される電極パッドと、ろう材により形成され、外部と電気的に接続される端子部材と前記電極パッドとを接合する接合部と、前記接合部を被覆するメッキ部と、を備えるセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、前記セラミック基体から立設する側面と、該側面に連結し、前記セラミック基体と接触する面と対向する対向面と、を備え、前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界まで届くように、前記対向面の全体を被覆する。
【０００７】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータによれば、接合部が電極パッドの対向面と側面との境界まで届くように、対向面の全体を被覆するため、この接合部を覆うメッキ部が電極パッドの対向面上に形成されない。よって、メッキ部が電極パッドに直接接することを抑制でき、その結果、メッキ部と電極パッドの対向面との界面にて剥がれることを防止できる。
そのうえ、電極パッドに添加される絶縁性セラミックの添加量を低下させることができ、接合部の表面まで絶縁性セラミックが析出することを防止し、接合部とメッキ部の密着性も向上することができる。
【０００８】
なお、電極パッドの側面は、セラミック基体から立設していれば良く、セラミック基体に対して垂直に立設していても良いし、セラミック基体に対して傾斜して立設していても良い。また、電極パッドの対向面は、セラミック基体と接触する面と対向していればよく、セラミック基体と略平行であっても良いし、略平行でなくとも良い。さらに、「対向面の全体を被覆する」とは、接合部により電極パッドの対向面が視認できないことと同意である。
【０００９】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記接合部は、前記電極パッドの前記対向面と前記側面との境界を越えて、少なくとも前記側面の一部を被覆してもよい。これにより、メッキ部が電極パッドの側面に回り込みにくくなるため、メッキ部が電極パッドに直接接することをさらに抑制でき、メッキ部と電極パッドとの界面にて剥がれることをさらに防止できる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、多孔質層であってもよい。この場合、電極パッド中に接合部が入り込み、電極パッドと接合部との密着性が向上する。なお、接合部が電極パッドの対向面の全部を被覆するため、メッキ部が多孔質状の電極パッドに直接接することが防止されており、メッキ部と電極パッドの密着性の低下は抑制できる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記メッキ部は、３μｍ以上の厚さを有していてもよい。この場合、メッキ部により接合部の腐食を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記電極パッドは、前記セラミック基体の表面側に形成される第１層と、前記接合部側に形成される第２層からなり、前記第２層は、前記第１層によりも前記絶縁性セラミックの含有量が少なくてもよい。この場合、相対的に絶縁性セラミックの含有量が多い第１層により、セラミック基体との密着性を向上しつつ、第１の層中の絶縁性セラミックが相対的に絶縁性セラミックの含有量が少ない第２層によって接合部の表面に析出することを抑制でき、メッキ部の密着性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係るセラミックヒータにおいて、前記セラミック基体の延伸方向および前記延伸方向と直交する方向において、前記対向面の半分以上が前記端子部材と対向することが好ましい。この場合、電極パッド中の絶縁性セラミックが端子部材にて接合部の表面に析出するのを抑制することができるためメッキ部の密着性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るセラミックヒータおよびセラミックヒータを用いたガスセンサについて、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
【００１５】
Ａ．第１の実施例
Ａ１．ガスセンサの構成：
図１は、本発明の一実施例としてのガスセンサの構成を示した説明図である。ガスセンサ１０は、酸素検出素子２０と、主体金具１１と、内側端子部材３０と、外側端子部材４０と、セラミックヒータ１００と、を備える。
【００１６】
酸素検出素子２０は、先端２０ｓ（図１下側）が閉じ、後端２０ｋ（図１上側）が開口し、軸線ＡＸに沿った軸線方向（図１上下方向）に延びる断面略Ｕ字状の有底筒状である。酸素検出素子２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体２１と、固体電解質体２１の外周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない外側電極層と、固体電解質体２１の内周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない内側電極層を備える。また、酸素検出素子２０の外周面において、軸線ＡＸ方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部２０ｆが設けられ、後述する主体金具１１に係合される。
【００１７】
主体金具１１は、酸素検出素子２０の外周の一部を包囲する筒状に形成され、内部に金属製パッキン８１、８２、８３と、インシュレータ１３、１３ｂおよびセラミック粉末１４を介在させて、係合フランジ部２０ｆと係合し、酸素検出素子２０を保持している。これにより、酸素検出素子２０は、主体金具１１の内側において気密に保持されている。また、主体金具１１は、主体金具１１の先端側開口部から突出する酸素検出素子２０の先端部を覆うように、プロテクタ１５が取り付けられている。このプロテクタ１５は、外側プロテクタ１５ａと内側プロテクタ１５ｂの二重構造を備え、外側プロテクタ１５ａおよび内側プロテクタ１５ｂには、排気ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。酸素検出素子２０の図示しない外側電極層は、プロテクタ１５のガス透過口を通して、排気ガスと接触することができる。
【００１８】
主体金具１１は、外周面に形成された六角部１１ｃの後端側に接続部１１ｄを備える。接続部１１ｄは、筒状の金属外筒１６の先端側が外側から全周レーザ溶接により固着されている。金属外筒１６の後端側開口部は、フッ素ゴムで構成されたグロメット１７を嵌入させて加締封止されている。グロメット１７の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ１８が配置されている。そして、グロメット１７およびセパレータ１８を貫通してセンサ出力リード線１９、１９ｂおよびヒータリード線１２ｂ、１２ｃが配置されている。なお、グロメット１７の中央には、軸線ＡＸに沿って貫通口が形成されており、この貫通口に撥水性および通気性を兼ね備えるシート状のフィルタ８５を被せた状態の金属パイプ８６が嵌め込まれている。これにより、ガスセンサ１０の外部の大気はフィルタ８５を介して金属外筒１６内に導入され、ひいては酸素検出素子２０の内部空間Ｇ内に導入される。
【００１９】
外側端子部材４０は、ステンレス鋼板からなり、軸線ＡＸの直交方向断面が略Ｃ字状の外嵌部４１と、外嵌部４１の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部４２と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線１９ｂの芯線を加締により把持し、外側端子部材４０とセンサ出力リード線１９ｂとを電気的に接続するコネクタ部４３とを備える。セパレータ挿入部４２は、セパレータ１８内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部４２から分岐して突出するセパレータ当接部４２ｄが、保持孔１８ｄに弾性的に当接することにより外側端子部材４０自身をセパレータ１８内に保持している。また、外嵌部４１は、径方向断面の内接円の径が、酸素検出素子２０の後端側における外周面の径より小さく形成されている。このため、外側端子部材４０が酸素検出素子２０に組み付けられた状態では、外嵌部４１は、自身の弾性力により、酸素検出素子２０の外周面に形成された外側電極層に押圧力を伴い接触するため、外側電極層との電気的導通を保持している。従って、外側電極層に発生した起電力は、外嵌部４１およびセンサ出力リード線１９ｂを介して外部に取り出される。
【００２０】
内側端子部材３０は、ステンレス鋼板からなり、軸線ＡＸの直交方向断面が馬蹄形状の挿入部３３と、挿入部３３の後端側中央付近から後端側に延びるセパレータ挿入部３２と、さらにこの後端側に位置し、センサ出力リード線１９の芯線を加締により把持し、内側端子部材３０とセンサ出力リード線１９とを電気的に接続するコネクタ部３１とを備える。セパレータ挿入部３２は、セパレータ１８内に挿入されると共に、このセパレータ挿入部３２から分岐して突出するセパレータ当接部３２ｄが、保持孔１８ｄに弾性的に当接して、内側端子部材３０自身をセパレータ１８内に保持している。また、挿入部３３は、先端側に突出するヒータ押圧部３６を備える。ヒータ押圧部３６は、軸線ＡＸ方向から見たとき、概ね１／４円弧状に形成されており、挿入部３３が酸素検出素子２０内に組み付けられたとき、セラミックヒータ１００の側面が酸素検出素子２０の内周面に当接するようにセラミックヒータ１００を押圧する。
【００２１】
挿入部３３は、径方向断面の外接円の径が、酸素検出素子２０の後端側における内周面の径よりも大きく形成されている。このため、内側端子部材３０が酸素検出素子２０に組み付けられた状態では、挿入部３３は、自身の弾性力により、酸素検出素子２０の内周面に形成された内側電極層に押圧力を伴い接触するため、内側電極層との電気的導通を保持している。従って内側電極層に発生した起電力は、挿入部３３およびセンサ出力リード線１９を介して外部に取り出される。
【００２２】
セラミックヒータ１００は、内部空間Ｇ内に配置され、内側端子部材３０によって保持されることにより姿勢を維持している。セラミックヒータ１００は、後述する端子部材１３０がヒータリード線１２ｂ、１２ｃと接続され、ヒータリード線１２ｂ、１２ｃからの電力の供給により、固体電解質体２１の内周面を加熱する。セラミックヒータ１００の構成については後に詳述する。
【００２３】
Ａ２．セラミックヒータの構成：
図２はセラミックヒータの構成を示した説明図である。図３はセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。図２に示すように、セラミックヒータ１００は、丸棒状（略円柱形状）に形成されている。そして、図１に示すように、酸素検出素子２０に内挿されて酸素検出素子２０を加熱する。なお、セラミックヒータ１００の長手方向の両端部の内、発熱部分を備える側（図２左側）を「先端側」とし、これと反対側の端部を「後端側」として説明する。
【００２４】
セラミックヒータ１００は、セラミック基体１０２と、電極パッド１２１と、端子部材１３０とを備える。図３に示すように、セラミック基体１０２は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管１０１の外周に絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシート１４０，１４６が巻き付けられ、これらを焼成することにより製造される。
【００２５】
グリーンシート１４０上には、ヒータパターンとしてのタングステン系の材料を主体とする発熱抵抗体１４１が形成されている。発熱抵抗体１４１は、さらに発熱部１４２と、発熱部１４２の両端にそれぞれ接続される一対のリード部１４３とを備える。グリーンシート１４０の後端側には、２個のスルーホール１４４を介して、セラミックヒータ１００の外表面上に形成される電極パッド１２１と電気的に接続される。
【００２６】
グリーンシート１４６は、グリーンシート１４０のうち発熱抵抗体１４１が形成される側の面に圧着されている。グリーンシート１４６のうち、この圧着面と反対側の面にはアルミナペーストが塗布され、この塗布面を内側にしてグリーンシート１４０，１４６が碍管１０１に巻き付けられて外周から内向きに押圧されることにより、セラミックヒータ成形体が形成される。その後、セラミックヒータ成形体が焼成されることにより、セラミック基体１０２が形成される。
【００２７】
図２に示す電極パッド１２１は、セラミック基体１０２上に形成され、陽極側と陰極側の２つを備える。この電極パッド１２１は、既述のスルーホール１４４に対応するグリーンシート１４０の外面の位置に２箇所、それぞれ設けられている。発熱抵抗体１４１のリード部１４３との導通は、スルーホール１４４の内部に充填されている導電性ペーストを介して行われる。
【００２８】
電極パッド１２１は、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種類以上の元素からなる主体材料を９７重量％以上含み、アルミナ粉末の含有量が３重量％以下のパッド状の金属層である。タングステンやモリブデンは、銅系のろう材１２４との接合性がよく、また、融点が高く耐熱性に優れているので電極パッド１２１の組成として好適である。また、アルミナ粉末の含有量が３重量％以下であるため、表面が多孔質状に形成されている。なお、電極パッド１２１に含まれる絶縁性セラミックとしては、アルミナ以外に、ムライト、スピネル等が挙げられる。
【００２９】
端子部材１３０は、後述するろう材１２４を用いて電極パッド１２１にろう付けされる接合端部１３３と、平板状に形成されたニッケルからなる加締部１３５と、加締部１３５の先端から接合端部１３３に延設された接続部１３４とを備える。端子部材１３０は、ニッケルを９０重量％以上含むニッケル部材からなる。
【００３０】
接続部１３４の先端部分は、厚み方向に段状に折り曲げられることにより接合端部１３３に接続されている。また、端子部材１３０は、接続部１３４と加締部１３５との間において、接続部１３４の長手方向を軸として略直角にひねるようにねじ曲げられている。また、端子部材１３０は、加締部１３５に図１に示すヒータリード線１２ｂ、１２ｃの芯線を加締により把持し、発熱抵抗体１４１とヒータリード線１２ｂ、１２ｃとを電気的に接続する。
【００３１】
図４は、接合端部１３３と電極パッド１２１との配置を例示した説明図である。なお、図４には、後述する接合部１２４ａ及びメッキ部１２５は省略している。図４に示すように、電極パッド１２１は、セラミック基体１０２から立設する側面１２１ｂと、側面１２１ｂに連結し、セラミック基体１０２と対向する略矩形形状の対向面１２１ａを備える。なお、対向面１２１ａが略矩形形状を示していることから、側面１２１ｂは４箇所設けられている。そして、この対向面１２１ａと４つの側面１２１ｂとで境界Ｅｌを形成している。また、電極パッド１２１の側面１２１ｂとセラミック基体１０２とで境界Ｂｌが形成されている。端子部材１３０は、セラミックヒータ１００の軸線方向に沿って配置され、接合端部１３３が対向面１２１ａ上に配置されている。このとき、対向面１２１ａの軸線方向の長さをＬｐ、周方向の長さをＷｐとし、接合端部１３３の軸線方向の長さをＬｔ、周方向の長さをＷｔとすると、電極パッド１２１および端子部材１３０は、軸線方向ではＬｐ＜Ｌｔ×２となり、また、周方向ではＷｐ＜Ｗｔ×２となるように形成されている。
【００３２】
図５は接合端部１３３と電極パッド１２１とが接合部１２４ａにより接合された状態を例示した説明図である。なお、図５では、後述するメッキ部１２５は省略している。図４に示すように、ろう材１２４により、接合端部１３３と電極パッド１２１の対向面１２１ａとを被覆するようにして端子部材１３０と電極パッド１２１とを接合する。このとき、ろう材１２４は対向面１２１ａ全面を覆うと共に、境界Ｅｌ上を越えて側面１２１ｂまで被覆した状態となる。このろう付けにより、端子部材１３０と電極パッド１２１とを接合する接合部１２４ａが形成される。この接合部１２４ａは特許請求の範囲における「接合部」に該当する。ろう材１２４は、５０重量％を上回る量の銅が含有されている。なお、本実施例では、銅１００重量％のろう材１２４を用いて、電極パッド１２１と端子部材１３０とをろう付けしている。
【００３３】
図６は、図２のＡ−Ａ断面の一部を例示した説明図である。電極パッド１２１は、碍管１０１の外周に巻かれたグリーンシート１４０の外面上に形成され、スルーホール１４４を介してグリーンシート１４０の内面に形成されているリード部１４３と導通されている。ろう材１２４により形成された接合部１２４ａおよび接合端部１３３の上には、ニッケルによるメッキ部１２５形成されている。メッキ部１２５は、接合端部１３３および接合部１２４ａ上において最も薄い部分の厚さが３μｍ以上となるように形成されている。接合部１２４ａが電極パッド１２１の対向面１２１ａの全体を被覆し、さらに電極パッド１２１の側面１２１ｂの一部まで回り込んでいるため、メッキ部１２５は電極パッド１２１との接触が抑制されている。このメッキ部１２５により、接合部１２４ａの酸化による腐食が抑制されている。
【００３４】
Ａ３．セラミックヒータの製造方法：
図３に示すグリーンシート１４０に対して発熱抵抗体１４１および電極パッド１２１となる金属抵抗体インク（メタライズインク）を所定のパターン形状に塗布（印刷）し、かつ、スルーホール１４４の内部にメタライズインク（または、導電性ペースト）を充填する処理をおこなう。次に、グリーンシート１４０にグリーンシート１４６を圧着し、グリーンシート１４０およびグリーンシート１４６を碍管１０１に巻き付けて、セラミックヒータ成形体を形成する処理をおこなう。続いて、このセラミックヒータ成形体を焼成することで、グリーンシート１４０，１４６および碍管１０１が一体となったセラミック基体１０２を形成する処理をおこなう。
【００３５】
ここまでの処理は、発熱抵抗体１４１が形成されているセラミック基体１０２に対して、金属抵抗体インク（メタライズインク）を塗布して電極パッド１２１を形成する電極パッド形成工程に相当する。
【００３６】
次に、図５に示すように電極パッド１２１の上に、ろう材１２４および端子部材１３０を互いに接触するように配置する。そして、この状態で、９００℃以上に加熱してろう材１２４を溶融させて、端子部材１３０と電極パッド１２１とをろう付けにより接合する処理を実施する（接合工程）。この接合工程では、電極パッド１２１上の対向面１２１ａ全体にろう材１２４が拡がるようにろう付けし、ろう材１２４により対向面１２１ａが被覆された状態とする。
【００３７】
そして、図６に示すように電極パッド１２１および端子部材１３０の接合部１２４ａ（ろう付け部分）を覆うように、無電解メッキ法によりニッケルメッキを施して、メッキ部１２５を形成する処理をおこなう（メッキ層形成工程）。これにより端子部材１３０および接合部１２４ａ（ろう付け部分）は、メッキ部１２５によって、酸化などによる腐食から保護される。
【００３８】
以上、第１の実施例によれば、接合部１２４ａが電極パッド１２１の対向面１２１ａの全体を被覆するため、この接合部１２４ａを覆うメッキ部１２５が電極パッド１２１の対向面１２１ａ上に形成されない。よって、メッキ部１２５が直接、電極パッド１２１に接触することを抑制でき、メッキ部１２５の密着性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、接合部１２４ａが、電極パッド１２１の対向面１２１ａと側面１２１ｂの境界ＥＩを越えて側面１２１ｂの一部を被覆しているため、メッキ部１２５が電極パッド１２１の側面１２１ｂに回り込みにくくなるため、メッキ部１２５が電極パッド１２１に直接接することをさらに抑制できる。
【００４０】
第１の実施例によれば、メッキ部１２５は３μｍ以上の厚さを有して端子部材１３０および接合部１２４ａを被覆しているため、端子部材１３０および接合部１２４ａ（ろう付け部分）が腐食することを抑制できる。
【００４１】
第１の実施例によれば、電極パッド１２１の対向面１２１ａは、セラミックヒータ１００の延伸方向および延伸方向と直交する方向に見たときに、電極パッド１２１の対向面１２１ａの半分以上が端子部材１３０と対向している。これにより電極パッド１２１中の絶縁性セラミックが端子部材１３０にて接合部１２４ａの表面に析出することを防止でき、メッキ部１２５の密着性を向上できる。
【００４２】
Ｂ．第２の実施例：
第２の実施例では接合部１２４ａが電極パッド１２１の側面１２１ｂとセラミック基体１０２との境界Ｂｌ上を被覆するセラミックヒータ１００について説明する。第２の実施例に係るセラミックヒータ１００を用いたガスセンサ１０の構成については第１の実施例と同様であり、セラミックヒータ１００の接合部１２４ａのみが異なる。第２の実施例において第１の実施例と同一の符号を付した構成要素は、第１の実施例の各構成要素と同一である。
【００４３】
図７は第２の実施例に係る接合部１２４ａの状態を例示した説明図である。なお、図７では、メッキ部１２５を省略している。図８は、第２の実施例に係るセラミックヒータのＡ−Ａ断面の一部を例示した説明図である。第１の実施例では、端子部材１３０と電極パッド１２１とを接合しているろう材１２４は、境界Ｅｌ上を被覆しているが、第２の実施例ではさらに、電極パッド１２１の側面１２１ｂとセラミック基体１０２との境界Ｂｌまで被覆する。ろう材１２４は原材料は第１の実施例と同様である。
【００４４】
図８に示すように、ろう材１２４により形成された接合部１２４ａの上には、メッキ部１２５が形成されている。接合部１２４ａが電極パッド１２１の対向面１２１ａおよび側面１２１ｂの全体を被覆しているため、メッキ部１２５は電極パッド１２１との接触がほぼ完全に規制されている。
【００４５】
第２の実施例によれば、接合部１２４ａが、電極パッド１２１の側面１２１ｂとセラミック基体１０２との境界Ｂｌを被覆しているため、メッキ部１２５が電極パッド１２１と接触することをより抑制でき、メッキ部１２５の密着性を向上させることができる。
【００４６】
Ｃ．第３の実施例：
第３の実施例では多層構造の電極パッドを備えるセラミックヒータ１００について説明する。第３の実施例に係るセラミックヒータ１００を用いたガスセンサ１０の構成については第１の実施例と同様であり、電極パッドの構造のみが異なる。第３の実施例において第１の実施例と同一の符号を付した構成要素は、第１の実施例の各構成要素と同一である。
【００４７】
図９は、第３の実施例に係るセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。セラミックヒータ１００は第１の実施例における電極パッド１２１の替わり多層電極パッド１５１を備える。多層電極パッド１５１は、下層電極パッド１５５および上層電極パッド１５３が積層された２層構造である。多層電極パッド１５１は、グリーンシート１４０に面する側に下層電極パッド１５５が配置され、下層電極パッド１５５を覆うように上層電極パッド１５３が積層されている。セラミック基体１０２および端子部材１３０については第１の実施例と同様であるため説明を省略する。下層電極パッド１５５は特許請求の範囲における「第１層」に該当し、また、上層電極パッド１５３は特許請求の範囲における「第２層」に該当する。
【００４８】
多層電極パッド１５１を形成するための電極用インクとしては、セラミックの主成分であるアルミナの含有量が、下層電極用インクと上層電極用インクとで異なり、上層電極用インクにおけるアルミナの含有量が下層電極用インクにおけるアルミナの含有量より少ないものを用いる。
【００４９】
具体的には、タングステン粉末９０重量％とアルミナ粉末１０重量％とを配合した原料粉末１００重量部に対して、樹脂系バインダ６重量部と、アセトン１００重量部と、ブチルカルビトール７０重量部とをそれぞれ添加し、ポットでスラリー上に混合した後、減圧脱泡し、アセトンを蒸発させることにより下層電極用インクを生成する。また、タングステン粉末９７重量％とアルミナ粉末３重量％とを配合した原料粉末１００重量部に対して、樹脂系バインダ６重量部と、アセトン１００重量部と、ブチルカルビトール７０重量部とをそれぞれ添加し、ポットでスラリー上に混合した後、減圧脱泡し、アセトンを蒸発させることにより上層電極用インクを生成する。
【００５０】
そして、電極パッド形成工程においては、下層電極用インクを塗布した後、下層用電極用インクの上に上層電極用インクを重ねて塗布することで、２層からなる電極用インクを形成し、その後、焼成することにより、２層からなる電極パッドを形成することができる。
【００５１】
このように、２種類の電極用インクを用いて、２層構造の多層電極パッド１５１を形成することで、下層電極用インクにより形成される下層電極パッド１５５とセラミック基体１０２との接合状態を良好にすることができる。
【００５２】
２種類の電極用インクを用いて、２層構造の多層電極パッド１５１を形成することで、上層電極用インクにより形成される上層電極パッド１５３によって接合部１２４ａの表面にアルミナが析出するのを抑制することができる。
【００５３】
Ｄ．変形例
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。
【００５４】
第１の実施例では、接合部１２４ａが境界ＥＩを越えて、側面１２１ｂまで設けられていたが、接合部１２４ａを側面１２１ｂまで設けずに、境界ＥＩに届くようにしつつ、対向面１２１ａの全体を覆うように設けられていても良い。
【００５５】
Ｄ１．変形例１：
第１の実施例では、電極パッド１２１は、アルミナ粉末の含有量が３重量％以下であり表面が多孔質状に形成されているが、アルミナ粉末の含有量が３重量％以上であり、表面が多孔質状に形成されていない電極パッド１２１においても本発明は適用可能である。
【００５６】
Ｄ２．変形例２：
第１の実施例では、端子部材１３０は、ニッケルを９０重量％以上含むニッケル部材を用いて形成したが、ニッケル部材とＳＵＳ部材とを積層状にクラッドさせたクラッド材として構成してもよい。また、第１〜第３の実施例では、端子部材１３０は断面が略矩形形状であったが、これに限られず、断面が略円形状であってもよい。
【００５７】
Ｄ３．変形例３：
第３の実施例では、上層電極パッド１５３を構成する上層電極用インクには、アルミナ粉末を３重量％含有させているが、アルミナ粉末は３重量％以下でもよいし、また、アルミナ粉末を含有してなくてもよい。
【００５８】
Ｄ４．変形例４：
本実施例では、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管１０１により形成されたセラミックヒータ１００について示しているが、セラミックヒータ１００は、板状のアルミナセラミック基体を用いて板状に形成されたものであってもよい。
【００５９】
本発明は、上記以外の種々の態様で、実現可能であり、例えば、セラミックの基体と、電極パッドと、接合部と、メッキ部と、を備えるセラミックヒータの製造方法、本発明に係るセラミックヒータを備えたガスセンサ素子、または、本発明に係るセラミックヒータを備えたガスセンサなどの形態で実現することが可能である。
【００６０】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例としてのガスセンサの構成を示した説明図である。
【図２】セラミックヒータの構成を示した説明図である。
【図３】セラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。
【図４】接合端部１３３と電極パッド１２１との配置を例示した説明図である。
【図５】接合端部１３３と電極パッド１２１とが接合部１２４ａにより接合された状態を例示した説明図である。
【図６】図２のＡ−Ａ断面の一部を例示した説明図である。
【図７】第２の実施例に係る接合部１２４ａの状態を例示した説明図である。
【図８】第２の実施例に係るセラミックヒータのＡ−Ａ断面の一部を例示した説明図である。
【図９】第３の実施例に係るセラミックヒータの内部構成を示した分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…ガスセンサ
１１…主体金具
２０…酸素検出素子
３０…内側端子部材
４０…外側端子部材
１００…セラミックヒータ
１０１…碍管
１０２…セラミック基体
１２１…電極パッド
１２４…ろう材
１２４ａ…接合部
１２５…メッキ部
１３０…端子部材
１３３…接合端部
１４０，１４６…グリーンシート
１４１…発熱抵抗体
１５１…多層電極パッド
【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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