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JP2000268944A - セラミックヒータおよびその製造方法，並びにガスセンサ - Google Patents

セラミックヒータおよびその製造方法，並びにガスセンサ

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Publication number
JP2000268944A
JP2000268944A JP11120248A JP12024899A JP2000268944A JP 2000268944 A JP2000268944 A JP 2000268944A JP 11120248 A JP11120248 A JP 11120248A JP 12024899 A JP12024899 A JP 12024899A JP 2000268944 A JP2000268944 A JP 2000268944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
substrate
metal terminal
ceramic heater
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11120248A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Shirai
白井　　誠
Hisao Kuroki
久雄 黒木
Masayuki Kobayashi
正幸 小林
Koichi Yamada
弘一 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP11120248A priority Critical patent/JP2000268944A/ja
Priority to EP99115232A priority patent/EP0978720A3/en
Priority to US09/365,173 priority patent/US6194693B1/en
Priority to US09/651,316 priority patent/US6236028B1/en
Publication of JP2000268944A publication Critical patent/JP2000268944A/ja
Priority to US09/783,589 priority patent/US6340809B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程を大幅に合理化することができ，製
造コストの低いセラミックヒータおよびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 発熱部とリード部２２とよりなるヒータ
パターン層を形成してなるヒータ基板と，ヒータパター
ン層を被覆する被覆基板とを積層してなる断面略四角形
状の本体部１０を有するセラミックヒータである。本体
部１０における基板積層方向の主面（上面１７あるいは
下面１８）には，リード部２２と電気的に接続された金
属端子部３を設け，金属端子部３に外部リード線４を接
合層５により接合してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，例えば内燃機関用の酸素センサ
等に用いられるセラミックヒータおよびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来技術】例えば，自動車の内燃機関には，燃焼制御
を行うために酸素センサが用いられている。この酸素セ
ンサには，通常，測定値のばらつきを防止するために，
センサ素子を加熱するセラミックヒータが内蔵されてい
る。セラミックヒータとしては，発熱部とリード部とよ
りなるヒータパターン層を形成してなるヒータ基板を１
枚または複数枚用い，これらと被覆用基板とを積層して
なる積層型角形ヒータがある。
【０００３】従来のセラミックヒータ（積層型角形ヒー
タ）９は，図１６に示すごとく，上記ヒータ基板および
被覆用基板を積層してなるセラミック製の本体部１０
と，その側面部１５に設けた金属端子部３とを有してい
る。この金属端子部３は，内部のヒータパターン層のリ
ード部に電気的に接続されている。そして，図１６
（ｂ）に示すごとく，金属端子部３には，外部リード線
４がろう材５によって接合されている。
【０００４】このセラミックヒータ９を製造するに当た
っては，図１７（ａ）に示すごとく，アルミナ等を主成
分とするグリーンシート１０１，１０２を作製する。次
いで，グリーンシート１０１に導電性ペーストを印刷
し，発熱部２１及びリード部２２を有するヒータパター
ン層２を形成する。次に，ヒータパターン層２を設けた
グリーンシート１０１と被覆基板用グリーンシート１０
２とを重ねて積層体を得る。
【０００５】次いで，図１７（ｂ）に示すごとく，上記
３層積層体を切断して個片化した後に，本体部１０の両
側の平面状側面１５にリード部２２に電気的に通ずるよ
うに金属端子部３を形成して中間体を得る。次に，図１
７（ｃ）に示すごとく，上記中間体を焼成し，その後，
ろう材５により外部リード線４を金属端子部３上に接合
する。次に，図１６（ｂ）に示すごとく，外部リード線
４の接合部分全体をＮｉメッキ６により被覆することに
より，上記セラミックヒータ９が得られる。
【０００６】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のセ
ラミックヒータ９およびその製造方法においては，次の
問題がある。即ち，上記金属端子部３は，上記本体部１
０の側面１５に設けられるので，上記積層体を切断して
個片化した後にしかその接合工程を行うことができな
い。そのため，この金属端子部３の接合工程は，個々の
セラミックヒータに対して行う必要があり，非常に煩雑
な工程となる。
【０００７】また，上記セラミックヒータ９の性能の検
査は，上記外部リード線４を配設した状態で行われる。
そのため，上記検査は，個々のセラミックヒータ９に対
して行う必要があり，非常に煩雑な工程となる。そし
て，このような煩雑な製造工程を有しているために，セ
ラミックヒータ９のコストダウン等が困難な状況にあ
る。
【０００８】さらに別の問題として，従来の積層型のセ
ラミックヒータ（角板ヒータ）９は，図１８に示すごと
き丸棒ヒータ９１よりも耐久性が低いという問題もあ
る。即ち，従来の丸棒ヒータ９１と従来の角板ヒータ９
とを比べると，温度サイクル試験の結果，角板ヒータ９
の方が接合部近傍のセラミックや金属端子部にクラック
が生じ易い傾向がある。
【０００９】この原因は，図１８（Ｂ），図１９に示す
ごとく，角板ヒータ９１の金属端子部３に対するろう材
５の接触角度βが丸棒ヒータ９における接触角度αより
も大きいことに起因していると考えられるが，この接触
角度の違いは丸形状と平面形状という形状差により生ず
るものであり，本質的にはこの差を無くすことは困難で
ある。
【００１０】このため，角板形状の角板ヒータにおいて
丸形状の丸棒ヒータと同等の接合部の耐久性をもたせる
ためには，ろう材内部で応力緩和できるような軟らかい
ろう材を使用するという対策をとることが必要であっ
た。これに対し，従来より，比較的硬いろう材を使用し
ても優れた耐久性を発揮しうる角板ヒータの開発が望ま
れていた。
【００１１】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，耐久性に優れ，かつ，製造工程を大幅に
合理化することができ，製造コストの低いセラミックヒ
ータおよびその製造方法を提供しようとするものであ
る。
【００１２】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，発熱部と
リード部とよりなるヒータパターン層を形成してなるヒ
ータ基板と，上記ヒータパターン層を被覆する被覆基板
とを積層してなる断面略四角形状の本体部を有するセラ
ミックヒータにおいて，上記本体部における基板積層方
向の主面には，上記リード部と電気的に接続された金属
端子部を設け，該金属端子部に外部リード線を接合層に
より接合してあることを特徴とするセラミックヒータに
ある。
【００１３】本発明において最も注目すべきことは，上
記金属端子部を，上記本体部における基板積層方向の主
面（例えば積層方向が上下方向である場合には上面ある
いは下面）に設け，該金属端子部に外部リード線を接合
層により接合してあることである。
【００１４】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のセラミックヒータにおいては，上記のごとく，
金属端子部および外部リード線を，基板の積層方向の主
面に設けてある。そのため，その製造過程において，金
属端子部および外部リード線の接合工程は，いずれも，
基板積層体を個々のセラミックヒータに個片化する前に
行うことができる。それ故，上記セラミックヒータの製
造工程は，従来のようにセラミックヒータごとに個別に
金属端子部や外部リード線を設ける必要がなく，大幅に
合理化される。
【００１５】また，セラミックヒータの性能検査を行う
場合には，上記金属端子部および外部リード線を配設し
た後であれば，個片化前でも行うことができる。そのた
め，従来よりも検査工程を大幅に合理化することができ
る。このように，本発明のセラミックヒータは，上記金
属端子部および外部リード線の配設位置を上記特定の方
向に限定することにより，製造工程，検査工程等を大幅
に容易化することができる。それ故，セラミックヒータ
の製造コストを低減することができる。
【００１６】さらに，本発明においては，次にように優
れた耐久性を得ることもできる。即ち，上記のごとく金
属端子部を基板積層方向の主面に設置してある。そのた
め，本発明は，基板を個片化した後に基板積層方向の側
面に該金属層を設置する従来の場合に比較して，当該金
属層を形成する主面の面粒度を滑らかにすることができ
る。また，その結果として当該金属層の表面粗度をも滑
らかにすることができる（実施形態例３参照）。
【００１７】それ故，外部リード線を例えばろう付け等
の方法により該金属端子部と接合させる場合，ろう材の
流れ性が向上して少量のろう材にて広い接合面積を得る
ことができる。これにより，初期接合強度の向上と温度
サイクルで生ずる接合部の熱応力の減少，すなわち冷熱
耐久性を従来の角板ヒータより向上させることができ
る。
【００１８】これをさらに詳説すると，上記主面におい
て金属端子部と外部リード線とが接合層を介して接合す
る構成を採用することにより，金属端子部を外部リード
線に対して大きな表面積とすることができる。これによ
り，接合層によって外部リード線を金属端子部に接合す
る際には，接合層の端部における金属端子部との接触角
を小さくすることができる。
【００１９】このように，接合層の端部における金属端
子部との接触角を小さくすることにより，接合層の端部
において接合直後に発生する応力，即ち接合層が固化す
る際の収縮や使用時における冷熱サイクル時の熱応力を
小さくすることができる。この接合層の端部における金
属端子部との接触角は４０度以下であることが好まし
く，さらには３０度以下であることがより好ましい。
【００２０】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記金属端子部は，上記本体部における基板積層方向の両
主面にそれぞれ設けることが好ましい。即ち，上記金属
端子部は，基板積層方向の両方の主面，例えば積層方向
が上下方向である場合には上面と下面の両方に設けるこ
とが好ましい。この場合には，上記金属端子部を２つの
主面に分けて設けることができるので，これらに設ける
外部リード線の短絡を確実に防止することができる。
【００２１】また，請求項３に記載の発明は，発熱部と
リード部とよりなるヒータパターン層を形成してなるヒ
ータ基板と，上記ヒータパターン層を被覆する被覆基板
とを積層してなる断面略四角形状の本体部を有するセラ
ミックヒータにおいて，上記本体部における基板積層方
向の主面には，上記被覆基板又はヒータ基板の少なくと
も一方に形成されたスルーホールを介して上記リード部
と電気的に接続された金属端子部を設け，該金属端子部
に外部リード線を接合層により接合してあることを特徴
とするセラミックヒータにある。
【００２２】この場合には，上記スルーホールを介する
ことにより，上記基板積層方向の主面に設けた金属端子
部と上記リード部との電気的接続を容易に行うことがで
きる。また，リード部を側面に露出させる必要がなく，
上記被覆基板によってすべて覆うことができるので，リ
ード部の耐久性を向上させることができる。
【００２３】また，請求項４に記載の発明のように，上
記本体部は上記ヒータ基板を複数枚積層して複数のヒー
タパターン層を積層させてなり，該複数のヒータパター
ン層は上記本体部の基板積層方向に設けたスルーホール
を介して上記金属端子部に電気的に接続されていること
が好ましい。この場合には，上記スルーホールを介する
ことにより，上記基板積層方向の主面に設けた金属端子
部と，上記複数のヒータパターンとの電気的接続を容易
に行うことができる。
【００２４】また，請求項５に記載の発明のように，上
記金属端子部は，上記本体部の基板積層方向の両主面に
おいて，その端部まで達しないように設けてあることが
好ましい。即ち，上記金属端子部は，そのエッジ部が本
体部の積層方向の主面のエッジ部と重なるようには設け
ず，本体部の上記主面の平面部分に金属端子部のエッジ
部が位置するように設けることが好ましい。この場合に
は，金属端子部と本体部との間における応力集中を緩和
することによる，接合層に起因する熱応力の分散を図る
ことができ，セラミックヒータの耐久性を向上させるこ
とができる。
【００２５】そしてまた，上記応力集中の緩和によっ
て，上記接合層として，比較的硬いろう材を用いること
もできる。例えば，Ｃｕ／Ｓｉ系，Ｃｕ／Ａｕ系，Ｃｕ
／Ｎｉ系よりなる主成分の含有比率を低下させて硬くし
たろう材を使用することができる。これにより，ろう材
の硬度向上による接合部強度の向上を図ることができ
る。
【００２６】また，請求項６に記載の発明のように，上
記接合層は，上記金属端子部の端部にまで達しないよう
に配設してあることが好ましい。即ち，上記接合層は，
そのエッジ部が金属端子部のエッジ部と重なるようには
設けず，金属端子部の平面部分に接合層のエッジ部が位
置するように設けることが好ましい。
【００２７】この場合には，接合層と金属端子部との間
における応力集中を緩和することによる，接合層に起因
する熱応力の分散を図ることができ，セラミックヒータ
の耐久性を向上させることができる。また，この場合に
も，上記と同様に，上記応力集中の緩和によって，上記
接合層として，比較的硬いろう材を用いることができ，
これにより，接合部の強度をさらに向上させることもで
きる。
【００２８】次に，請求項７に記載の発明のように，上
記接合層はＣｕを４０重量％以上含有していることが好
ましい。Ｃｕの含有量が４０重量％未満の場合には，Ｃ
ｕの含有量が少ないため，Ｃｕ以外の添加成分による影
響が大きく，接合層の硬度が高くなり，熱荷重によるク
ラックが発生しやすくなるという問題がある。
【００２９】また，請求項８に記載の発明のように，上
記金属端子部はＷを７０重量％以上含有する金属層であ
り，上記接合層はＣｕを４０〜９８重量％含有している
と共にＮｉを２〜２０重量％含有していることが好まし
い。
【００３０】この場合には，接合層にはＮｉが，金属端
子部にはＷがそれぞれ含まれているため，接合層と金属
端子部との間の濡れ性が向上する。そのため従来金属端
子部上に必要とされたＮｉメッキ膜を省略することがで
き製造コストを省くことができる。このとき，接合層の
Ｃｕの含有率が４０重量％未満である場合には，Ｃｕの
含有率が少ないため，外部リード線がＮｉを含有してい
ない場合，外部リード線から接合層へのＮｉ拡散量が少
なくなり接合層中のＮｉ含有率が低下する。このため，
接合層に対する濡れ性が悪くなり，優れた接合状態を得
ることができず，接合強度が低下するおそれがある。
【００３１】一方，接合層のＣｕの含有量が９８重量％
より大である場合には，相対的にＮｉの含有率が低いた
めに，金属端子部に対する濡れ性が悪くなり，優れた接
合状態を得ることができず，接合強度が低下する。
【００３２】また，上記接合層のＮｉの含有率が２重量
％未満である場合には，接合層の金属端子部に対する濡
れ性が悪くなり，優れた接合状態を得ることができず，
接合強度が低下する恐れがある。一方，２０重量％より
大である場合には，製造工程中にＷ−Ｎｉの金属間化合
物が析出するため，接合強度が低下するおそれがある。
【００３３】また，上記金属端子部にはＷが７０重量％
以上含まれているため，特にアルミナを含有するセラミ
ック体（本体部）とのなじみがよく，また耐熱性に優れ
ている。Ｗの含まれる量がこれより少ない場合には，セ
ラミック体（本体部）との間の接合強度や耐熱性が低下
するおそれがある。尚，上記金属端子部はＷのみで構成
されていても良い。
【００３４】次に，請求項９に記載の発明のように，上
記接合層はＡｕを６０重量％以下含有していることが好
ましい。これにより，Ｗ−Ｎｉ金属間化合物の析出を防
止し，接合強度を高めることができ，製造コストを安価
にすることができる。Ａｕが６０重量％より多い場合に
は，相対的にＣｕの含有率が少なくなることから，外部
リード線がＮｉを含有していない場合，外部リード線か
ら接合層へのＮｉの拡散量が少なくなり，接合層中のＮ
ｉ含有率が低下する。このため，接合層に対する濡れ性
が悪くなり，優れた接合状態を得ることができず，接合
強度が低下するおそれがある。
【００３５】また図７に示すごとくＡｕの添加率が６０
〜９０重量％の領域ではろう材の硬度か高くなりすぎて
温度サイクルに対する耐久性に関して好ましくない。ま
た，Ａｕ９０重量％以上では硬度は低い値を示している
もののコスト高となるため好ましくない。
【００３６】次に，請求項１０に記載の発明のように，
上記金属端子部の主面には３μｍ以下のＮｉメッキ膜を
形成してあり，該Ｎｉメッキ膜の上に上記外部リード線
を上記接合層により接合してあることが好ましい。この
場合には，接合層の濡れ性が向上し，金属端子部とろう
材との接触角を小さくすることができ，熱応力によるク
ラック発生を更に抑制することができる。また，上記Ｎ
ｉメッキ膜の厚みが３μｍを超える場合には金属端子部
との間で生成する金属化合物が接合強度を低下させると
いう問題がある。
【００３７】次に，請求項１１に記載の発明のように，
発熱部とリード部とよりなるヒータパターン層を形成し
てなるヒータ基板と，上記ヒータパターン層を被覆する
被覆基板とを積層してなる断面略四角形状の本体部を有
し，かつ，該本体部における基板積層方向の両主面に
は，それぞれ上記リード部と電気的に接続された金属端
子部を設け，該金属端子部に外部リード線を接合層によ
り接合してなるセラミックヒータを製造する方法であっ
て，上記ヒータ基板用のグリーンシートに上記ヒータパ
ターン層を複数印刷すると共に，上記ヒータ基板用のグ
リーンシート又は上記被覆基板用のグリーンシートに上
記金属端子部を複数印刷し，次いで，上記グリーンシー
トを積層して積層体を作製し，その後該積層体を焼成し
て中間体を作製し，次いで，該中間体の上記金属端子部
に外部リード線を接合層により接合し，次いで，上記中
間体を切断して上記セラミックヒータを個片化すること
を特徴とするセラミックヒータの製造方法がある。
【００３８】本発明においては，上記のごとく，上記グ
リーンシートにヒータパターン層および金属端子部の配
設工程をそれぞれ印刷により行い，その後に上記個片化
を行う。また，上記グリーンシートは，得ようとするセ
ラミックヒータを多数採取することができる幅を有しい
る。
【００３９】そのため，上記印刷は，セラミックヒータ
多数個分を１枚のグリーンシートに１回の作業で行うこ
とができる。そして，従来であれば個々のセラミックヒ
ータに対して別々に行っていた金属端子部の配設作業
を，１回の印刷工程に置き換えることができる。
【００４０】また，セラミックヒータの性能検査を行う
場合には，個片化前において行うことができる。即ち，
個片化前において上記中間体に金属端子部および外部リ
ード線を配設することができるので，複数のセラミック
ヒータを連ねた状態の中間体全体に対して，同時に検査
を行うことができる。そのため，従来よりも検査工程も
大幅に合理化することができる。
【００４１】それ故，本発明の製造方法によれば，金属
端子部の配設作業および検査工程等を大幅に合理化する
ことができ，セラミックヒータの製造コストを低減する
ことができる。
【００４２】また，請求項１２に記載の発明のように，
上記ヒータ基板用のグリーンシートが複数枚であり場合
には，各グリーンシートには予めスルーホールを作製し
ておき，上記ヒータパターン層と上記金属端子部との電
気的接続は上記スルーホールを介して行うことが好まし
い。この場合には，上記金属端子部および外部リード線
を，基板積層方向の上下に容易に配設することができ
る。
【００４３】また，請求項１３に記載の発明のように，
上記積層体には，その焼成前に，個片化時の切断位置に
切断用溝を形成することが好ましい。この場合には，上
記個片化時において，上記切断用溝を基準に容易に切断
することができる。
【００４４】次に，上記優れたセラミックヒータを用い
たガスセンサとしては，次の発明がある。即ち，請求項
１４に記載の発明は，被測定ガスと接触する接ガス部を
有するガス検知素子を有し，該ガス検知素子は，内部に
中空部を有するコップ形状を呈していると共に，該中空
部には上記ガス検知素子を加熱するためのヒータとして
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックヒータ
を挿入配置してなり，上記ガス検知素子の外周面および
内周面には，出力取出し用の出力端子を有するマイナス
ホルダおよびプラスホルダをそれぞれ配設してあり，該
プラスホルダは，上記ヒータを保持するためのヒータ保
持部と上記ガス検知素子の内周面に接触するセンサ当接
部とを有していると共に，上記出力端子を上記センサ当
接部に設けてあり，また，上記ヒータ保持部と上記セン
サ当接部とは，いずれもリング形状の一部を切り欠いた
スリットを設けて断面Ｃ字状に設けてあり，かつ，上記
出力端子と上記ヒータ保持部の上記スリットとは略９０
°ずらして配置してあることを特徴とするガスセンサで
ある。
【００４５】本発明のガスセンサにおいて最も注目すべ
きことは，上記ガス検知素子を加熱するヒータとして，
上記優れたセラミックヒータを用いたこと，および，上
記プラスホルダにおける上記出力端子の位置と上記ヒー
タ保持部のスリットの位置を略９０°ずらして配置した
ことである。
【００４６】上記プラスホルダは，上記のごとく，ヒー
タ保持部とセンサ当接部とを有する。これらは，いずれ
もスリットを有する断面Ｃ字状のＣリング形状を有し，
ヒータ保持部よりもセンサ当接部を大径に設けてある。
また，ヒータ保持部とセンサ当接部とは，例えば徐々に
縮径する円錐状の接続部によって接続された一体形状を
有している。そして，上記センサ当接部に設けた出力端
子と，ヒータ保持部に設けたスリットとは略９０°ずら
して設ける。
【００４７】また，センサ当接部に設けた出力端子と，
ヒータ保持部に設けたスリットとは，９０°±２０°ず
らして配置することが好ましい。９０°±２０°の範囲
を外れた場合には，後述する組付け性の向上およびセラ
ミックヒータの安定的保持という効果が十分に得られな
いという問題がある。
【００４８】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のガスセンサにおいては，上記プラスホルダのセ
ンサ当接部に設けた出力端子とヒータ保持部に設けたス
リットとを略９０°ずらして設けてある。そのため，上
記ヒータ保持部に保持される上記セラミックヒータが有
する外部リード線と，上記センサ当接部が有する出力端
子とを，略９０°ずらした位置に容易に配置することが
できる。
【００４９】即ち，上記セラミックヒータは，上述した
ごとく，基板積層方向の両主面に上記外部リード線を有
している。そのため，セラミックヒータの保持は，外部
リード線を有していない側面部を上記ヒータ保持部によ
り挟持することにより行われる。ここで，上記ヒータ保
持部はスリットが設けられているので，このスリット部
を避けた状態で，セラミックヒータを挟持する。そのた
め，セラミックヒータのヒータ保持部に対する配置は，
上記外部リード線を設けた主面がスリットに対面する位
置に容易に配置することができる。
【００５０】また，ここで，上記ヒータ保持部のスリッ
トとセンサ当接部の出力端子とは，略９０°ずれて配置
されている。そのため，上記のごとくセラミックヒータ
の外部リード線をスリットに対面させることにより，外
部リード線と上記出力端子とを，容易に略９０°ずれた
状態に配置させることができる。
【００５１】このような配置状態をとることにより，セ
ラミックヒータの外部リード線とプラスホルダの出力端
子とを円周上の同じ角度の位置に重なり合うことなく配
設することができる。そのため，上記外部リード線と出
力端子との干渉を確実に防止できると共に，ガスセンサ
組付け時の作業性を向上させることができる。
【００５２】また，上記プラスホルダを用いれば，ヒー
タ保持部によってセラミックヒータを安定的に保持しつ
つ，上記配置状態を容易に実現することができる。それ
故，本発明によれば，組付け性に優れ，かつ，セラミッ
クヒータの安定的保持が可能なガスセンサを提供するこ
とができる。
【００５３】次に，請求項１５に記載の発明のように，
上記マイナスホルダの出力端子は，上記プラスホルダの
出力端子と略１８０°ずらした位置に対面配置してある
ことが好ましい。この場合には，上記セラミックヒータ
の２本の外部リード線と，プラスホルダおよびマイナス
ホルダの２つの出力端子という４つの部分を，すべて略
９０°ずらした状態で配置することができる。それ故，
さらにガスセンサの組付け性の向上およびこれら４つの
部分の干渉防止を図ることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるセラミックヒータおよびそ
の製造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。本例
のセラミックヒータ１は，図１，図２に示すごとく，発
熱部２１とリード部２２とよりなるヒータパターン層２
を形成してなるヒータ基板１１と，上記ヒータパターン
層２を被覆する被覆基板１２とを積層してなる断面略四
角形状の本体部１０を有するセラミックヒータである。
本体部１０における基板積層方向の主面（上面）１７お
よび主面（下面）１８には，それぞれ上記リード部２２
と電気的に接続された金属端子部３を設け，該金属端子
部３に外部リード線４を接合層により接合してある。
【００５５】また，図２に示すごとく，本体部１０は２
枚のヒータ基板１０と１枚の被覆基板１２とを積層して
２つのヒータパターン層２を積層させてなる。この複数
のヒータパターン層２は本体部１０の基板積層方向に設
けたスルーホール７１〜７４を介して金属端子部３に電
気的に接続されている。
【００５６】また，図１（ｂ）に示すごとく，金属端子
部３は，本体部１０の上面１７および下面１８におい
て，その端部まで達しないように設けてある。即ち，金
属端子部３は，そのエッジ部３１が本体部１０の上面１
７および下面１８のエッジ部１７１，１８１と重ならな
いように設け，上面１７および下面１８の平面部分に金
属端子部３のエッジ部３１が位置するように設けてあ
る。
【００５７】また，同図に示すごとく，接合層５はろう
材より構成してあり，これを金属端子部３の端部３１に
まで達しないように配設してある。即ち，接合層５は，
そのエッジ部５１が金属端子部３のエッジ部３１と重な
らないように設け，金属端子部３の平面部分に接合層５
のエッジ部５１が位置するように設けてある。
【００５８】次に，セラミックヒータ１の主要部分の具
体的寸法について図２を用いて説明する。図２に示すご
とく，本例のセラミックヒータ１は，全長Ｌが５４ｍ
ｍ，全幅Ｗが２．９ｍｍ，全厚みＴ（図１）が１．６ｍ
ｍである。また，ヒータパターン層２のうち，発熱部２
１の長さＣは９ｍｍ，リード部２２の長さＤは４２ｍｍ
に設けてある。
【００５９】また，リード部２２の基板への配置は，幅
方向エッジからの距離Ｆ１が０．２５ｍｍ，左右のリー
ド部２２の間隔Ｆ２が０．２２８ｍｍ，長手方向後端か
らの距離Ｆ３が１ｍｍとなるように行っている。また，
スルーホールの縦方向のピッチＰ１は３．６ｍｍ，横方
向のピッチＰ２は１．４ｍｍ，スルーホールの径はφ３
ｍｍである。また，金属端子部３のサイズは，長さＥ１
が５．５ｍｍ，幅Ｅ２が２．３ｍｍである。
【００６０】次に，上記セラミックヒータ１の製造手順
について，図３を用いて説明する。セラミックヒータ１
を製造するに当たっては，まず，Ａｌ２Ｏ３を約９２重
量％と，ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯを合計約８重量％含
有する原料粉末を準備し，そのスラリーを作製する。
【００６１】次いで，上記スラリーをドクターブレード
法によって処理し，グリーンシートを成形した。次い
で，該セラミックシートに打ち抜きプレスを施し，１２
０ｍｍ×１２０ｍｍの，ヒータ基板用グリーンシート１
０１と，被覆基板用グリーンシート１０２を作製すると
共に，各グリーンシート１０１，１０２にスルーホール
７１〜７４を設けた。なお，これらのグリーンシート１
０１，１０２の作製は，押出成形法等により行うことも
できる。
【００６２】次に，Ｗ，Ｍｏ等の金属を主成分とした導
電性ペーストを準備した。そして，図３（ａ）に示すご
とく，この導電性ペーストを２枚のヒータ基板用グリー
ンシート１０１上にヒータパターンに応じて印刷し，発
熱部２１及びリード部２２よりなるヒータパターン層２
を複数形成した。
【００６３】また，ヒータ基板用グリーンシート１０１
の上記ヒータパターン層２と反対側の面には，金属端子
部形成用の導電性ペーストを印刷し，金属端子部３を複
数設けた。この金属端子部形成用の導電性ペーストとし
ては，Ｗを７０重量％以上含有すると共にＭｏ等を含む
金属を主成分とした導電性ペーストを用いた。なお，こ
の導電性ペーストは，上記発熱部２１及びリード部２２
と同じ成分でもよいし，異なる成分でもよい。
【００６４】次に，２枚のヒータ基板用グリーンシート
１０１の上記ヒータパターン層２の形成面を互いに向か
い合わせると共に，これらの間に被覆基板用グリーンシ
ート１０２に挟んで，３層積層体を得た。その後該積層
体を焼成して中間体を作製する。この焼成は，上記積層
体をＮ２及びＨ２ガスよりなる還元雰囲気において，１
４００〜１６００℃の温度に加熱することにより行っ
た。
【００６５】次いで，図３（ｂ）に示すごとく，上記中
間体の複数の金属端子部３に外部リード線４をろう材よ
りなる接合層５により接合した。接合は，接合層５用の
ろう材と外部リード線４を金属端子部３上に配置して，
１０００〜１２００℃の温度に加熱することにより行っ
た。なお，上記外部リード線４の形状は，図３（ｂ）に
おける丸棒状に限らず，図４（ａ），（ｂ）に示すごと
く，断面四角形状であってもよい。
【００６６】次に，外部リード線４の接合部分の最外表
面はＮｉメッキ６により被覆した（図１（ｂ）参照）。
次いで，図３（ｃ）に示すごとく，上記中間体を切断し
てセラミックヒータ１を個片化した。
【００６７】その後，セラミックヒータ１の先端部を研
磨装置を使用して所望形状に研磨した。これにより，図
１に示すごときセラミックヒータ１が得られた。また，
本例においては，上記製造工程の途中において検査工程
を行った。具体的には，上記焼成工程の後，個片化工程
の前に，検査工程を行った。
【００６８】次に，本例の作用効果につき説明する。本
例のセラミックヒータ１においては，上記のごとく，金
属端子部３および外部リード線４を，基板の積層方向の
上面１７および下面１８に設けてある。そのため，その
製造過程において，金属端子部３および外部リード線４
の接合工程は，いずれも，基板積層体を個々のセラミッ
クヒータ１に個片化する前に行うことができる。それ
故，セラミックヒータ１の製造工程は，従来のようにセ
ラミックヒータごとに個別に金属端子部３や外部リード
線４を設ける必要がなく，大幅に合理化される。
【００６９】また，セラミックヒータ１の性能検査は，
上記のごとく，個片化前に行うことができる。そのた
め，従来よりも検査工程を大幅に合理化することができ
る。このように，本例のセラミックヒータ１は，金属端
子部３および外部リード線４の配設位置を上記特定の方
向に限定することにより，製造工程，検査工程等を大幅
に容易化することができる。それ故，セラミックヒータ
１の製造コストを低減することができる。
【００７０】また，本例のセラミックヒータ１において
は，上記本体部１０の上面１７および下面１８と，金属
端子部３と，接合層５とは，互いに端部が重ならないよ
うに配設してある。そのため，これらの端部（エッジ
部）１７１，１８１，３１，５１等に応力集中が起こる
ことを防止することができ，セラミックヒータ１の耐久
性を向上させることもできる。
【００７１】このように，本例によれば，製造工程を大
幅に合理化することができ，製造コストの低いセラミッ
クヒータ１およびその製造方法を提供することができ
る。
【００７２】実施形態例２ 本例は，図５に示すごとく，実施形態例１における上記
積層体には，その焼成前に，個片化時の切断位置に切断
用溝７を形成した例である。この切断用溝７は，上記グ
リーンシート１０１，１０２を積層した後，シート切断
機を利用してブレードを板厚の半分より小さい深さで停
止させる途中切断法という手段をシート両面に実施する
ことにより形成した。その他は実施形態例１と同様であ
る。この場合には，上記個片化時において，上記切断用
溝７を基準に容易に切断することができる。その他は実
施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００７３】実施形態例３ 本例においては，実施形態例１において作製したセラミ
ックヒータ１（本発明品）が優れた耐久性を示した原因
の１つを調査するため，図６（ａ）に示すごとく，積層
方向表面（主面）に設けた金属端子部３の表面粗度を測
定した。また，比較のため，図６（ｂ）に示すごとく，
本体部１０の積層方向の側面（切断面）に金属端子部３
を設けた従来品についても同様に表面粗度を測定した。
測定はそれぞれ１０個ずつ行った。スキャン方向は図６
に矢印Ｓにより示す。スキャン距離は０．８ｍｍとし
た。
【００７４】測定結果を表１に示す。表１より知られる
ごとく，本発明品は，従来品に比べて大幅に表面粗度
（Ｒｚ）が低下し，従来よりも平滑な金属端子部３を有
していることが分かる。この金属端子部３の平滑性向上
によって，接合層４の流れ性が向上して広い接合面積を
得ることができる。これにより，初期接合強度の向上と
温度サイクルで生ずる接合部の熱応力の減少が得られ，
耐久性が向上したと考えられる。
【００７５】
【表１】
【００７６】実施形態例４ 本例は，実施形態例１のセラミックヒータ１を用いたガ
スセンサの具体例である。本例のガスセンサ８は，自動
車用内燃機関に用いられる酸素センサであって，図８に
示すごとく，被測定ガスと接触する接ガス部８１１を有
するガス検知素子８１を有する。
【００７７】上記ガス検知素子８１は，内部に中空部８
１０を有するコップ形状を呈していると共に，該中空部
８１０にはガス検知素子８１を加熱するためのヒータと
して実施形態例１のセラミックヒータ１を挿入配置して
なる。ガス検知素子８１の外周面および内周面には，図
８，図９に示すごとく，出力取出し用の出力端子８６
９，８７９を有するマイナスホルダ８６およびプラスホ
ルダ８７をそれぞれ配設してある。
【００７８】プラスホルダ８７は，図９（ｂ），図１０
に示すごとく，上記セラミックヒータ１を保持するため
のヒータ保持部８７１とガス検知素子８１の内周面に接
触するセンサ当接部８７３とを有していると共に，上記
出力端子８７９を上記センサ当接部８７３に設けてあ
る。また，上記ヒータ保持部８７１とセンサ当接部８７
３とは，いずれもリング形状の一部を切り欠いたスリッ
ト８７７，８７８を設けて断面Ｃ字状に設けてある。か
つ，出力端子８７９とヒータ保持部８７１のスリット８
７７とは略９０°ずらして配置してある。
【００７９】上記プラスホルダ８７をさらに詳細に説明
すると，図９（ｂ），図１０に示すごとく，上記センサ
当接部８７３とヒータ保持部８７１とは，略円錐形状を
有すると共にその一部を切り欠いて構成した接続部８７
２により連結されている。ここで，センサ当接部８７３
の中心とヒータ保持部８７１の中心は同心円上にはな
い。これは，プラスホルダ８７をガス検知素子８１に組
付けたときに，ヒータ１の中心とガス検知素子８１の中
心が同心円上になるようにするためである。
【００８０】また，センサ当接部８７３のスリット８７
８は，出力端子８７９と１８０°ずれた位置に対面配置
されている。即ち，センサ当接部８７３のスリット８７
８はヒータ保持部８７１のスリット８７７と９０°ずれ
た位置に配置されている。また，上記センサ当接部８７
３の上端には，ガス検知素子８１の上端に当接して位置
決めするための爪部８７４を複数設けてある。
【００８１】また，センサ当接部８７３は，上記ガス検
知素子８１の内径よりも若干大きい外径を有し，ガス検
知素子８１への圧入時にその内面にばね作用により密着
するよう構成されている。また，ヒータ保持部８７１
は，セラミックヒータ１の最大外径よりも若干小さい内
径を有しており，ヒータ圧入時にばね作用によりセラミ
ックヒータ１と密着するよう構成されている。上記各ス
リット８７７，８７８は，上記のばね作用を得るために
不可欠なものである。また，このばね作用を十分に発揮
するよう，プラスホルダ８７と上記マイナスホルダ８６
は，耐熱ばね鋼より作製してある。
【００８２】図１１，図１２には，プラスホルダ８７に
よりセラミックヒータ１を保持した状態を示している。
図１２に示すごとく平面的に見ると，セラミックヒータ
１は，外部リード線４を配設した基板積層方向の一方の
主面をヒータ保持部８７１のスリット８７７に向けて保
持されている。そのため，セラミックヒータ１の２本の
外部リード線４は，いずれも出力端子８７９に対して９
０°ずれた位置に配置された状態となっている。
【００８３】また，図１３には，上記セラミックヒータ
１を保持したプラスホルダ８７をガス検知素子８１内に
挿入配置し，さらにガス検知素子８１の外周部にマイナ
スホルダ８６を装着した状態を平面的に見た説明図を示
してある。この図１３および図８より知られるごとく，
本例においては，上記マイナスホルダ８６の出力端子８
６９は，プラスホルダ８７の出力端子８７９と略１８０
°ずらした位置に対面配置してある。これにより，２つ
の出力端子８６９，８７９と２つの外部リード線４と
は，それぞれ９０°ずつずれた状態で配置される。
【００８４】また，図８に示すごとく，上記ガス検知素
子８１は，その中空部８１０に基準ガス室８１２を，ガ
ス検知素子８１の外方に被測定ガス室８１３を設けてあ
る。また，ガス検知素子８１の接ガス部８１１側には白
金よりなる外側電極８１５を，中空部側には白金よりな
る内側電極８１４を設けてある。そして，外側電極８１
５には上記マイナスホルダ８６を，内側電極８１４には
プラスホルダ８７をそれぞれ接続してある。
【００８５】マイナスホルダ８６およびプラスホルダ８
７の出力端子８６９，８７９，並びにセラミックヒータ
１の外部リード線４は，外部と電気的に接続するための
４本の本体リード線８９１〜８９３にそれぞれ接続され
ている。これらの接続は，インシュレータ８５の内部に
おいて，コネクタ８９５，８９６を介して行われてい
る。
【００８６】そして，図８に示すごとく，上記マイナス
ホルダ８９，プラスホルダ８７，セラミックヒータ１等
を備えたガス検知素子８１および上記インシュレータ８
５等は，素子カバー８２，ハウジング８４，カバーダス
ト８３等により覆われて保護されている。即ち，ガス検
知素子８１は，接ガス部１１を露出させた状態でハウジ
ング４に保持されている。
【００８７】本例のハウジング８４は，内孔内に配置し
たガス検知素子８１を固定するための素子かしめ部８４
１を有している。素子かしめ部８４１は，ガス検知素子
８１との間に絶縁部材８８１，タルク８８２，およびリ
ング形状を有するリングスペーサ８８３を介在させた状
態で，リングスペーサ８８３を押圧するようにかしめ加
工してある。なお，ハウジング８４とガス検知素子８１
との先端側の当接部には，シール用のフロートパッキン
８８４を介在させてある。
【００８８】また，図８に示すごとく，本例のハウジン
グ８４の一端には，素子カバー８２を固定するためのカ
バーかしめ部８４２を設けてある。カバーかしめ部８４
２は，環状の溝部８４３と，溝部８４３の外周部に位置
するリング状のスカート部８４４と，溝部８４３の内周
部に位置するガイド部８４５とよりなる。
【００８９】一方，素子カバー８２は，有底円筒形状を
有すると共にその開口端に外方へ拡開したフランジ部８
２８，８２９を有する外管８２１と内管８２２とを重ね
た二重管構造を有している。外管８２１と内管８２２と
は，互いのフランジ部８２８，８２９を重ね合わせた状
態でカバーかしめ部８４２の溝部８４３に挿入し，フラ
ンジ部８２８，８２９を，内方にかしめられたスカート
部８４４により押圧された状態でかしめ固定されてい
る。また，外管８２１と内管８２２とは側壁部に複数の
貫通穴を有しており，被測定ガスの流通性を確保してあ
る。
【００９０】次に，本例のカバーダスト８３は，図８に
示すごとく，小径部８３１と大径部８３２とこれらを繋
ぐ段部８３３とを有している。そして，カバーダスト８
３は，ハウジング８４の上端に連結され，上記インシュ
レータ８５を内部に保持するよう構成されている。ま
た，ハウジング８４とカバーダスト８３とはカバーダス
ト８３の外周面から全周にわたって溶接部８３４におい
て溶接することにより接続してある。
【００９１】カバーダスト８３の小径部８３１の外方に
は，筒状の撥水フィルタ８５７を介してカバー部材８３
９が設けられている。カバー部材８３９とカバーダスト
８３とには，それぞれ第１通気口８５８と第２通気口８
５９をそれぞれ設けてある。これらの通気口８５８，８
５９は，撥水フィルタ８５７を介してガス検知素子８１
の基準ガス室８１２に連通しており，該基準ガス室８１
２に大気を導入する役割を果たすよう構成されている。
また，小径部８３１の上端内部には，本体リード線８９
１〜８９３を保持する耐熱ゴム製のブッシュ８９５を配
設してある。また，カバー部材８３９は，カバーダスト
８３に対してかしめ固定されている。
【００９２】上記インシュレータ８３は，上記本体リー
ド線８９１〜８９３の基端部を収納する本体部８５１と
該本体部８５１よりも大径の鍔部８５２とを有してい
る。そして，上記カバーダスト８３の小径部８３１はイ
ンシュレータ８５の本体部８５１の外径よりも大きく鍔
部８５２の外径よりも小さい内径を有するように設け，
一方，大径部８３２はインシュレータ８５の鍔部８５２
の外径よりも大きい内径を有するように設けてある。
【００９３】インシュレータ８５は，鍔部８５２の一方
の面を上記段部８３３に当接させると共に鍔部８５２の
他方の面を大径部８３２に圧入されたストッパリング８
９９により押圧固定してある。つまり，インシュレータ
８５は，ストッパリング８９９とカバーダスト８３の段
部に挟まれて固定されている。
【００９４】このような構成のもと，本例のガスセンサ
１は，上記基準ガス室８１２に導入した大気と，被測定
ガス室８１３に導入した被測定ガスとの間における，酸
素濃度の差によってガス検知素子８１に生じる起電力を
上記リード線８９１，８９２を介して測定することによ
り，酸素濃度の検出を行うことができる。
【００９５】次に，本例の作用効果につき説明する。本
例のガスセンサ１においては，上記プラスホルダ８７の
センサ当接部８７３に設けた出力端子８７９とヒータ保
持部８７１に設けたスリット８７７とを略９０°ずらし
て設けてある。そのため，ヒータ保持部８７１に保持さ
れるセラミックヒータ１が有する外部リード線４と，上
記センサ当接部８７３が有する出力端子８７９とを，略
９０°ずらした位置に容易に配置することができる。
【００９６】ここで，比較のために従来のプラスホルダ
９７を図１４（ａ）（ｂ）に示す。この従来のプラスホ
ルダ９７は，ヒータ保持部９７１のスリット９７７と出
力端子９７９とを略１８０°ずらした位置に設けてあ
る。そして，ヒータ保持部９７１のスリット９７７とセ
ンサ当接部９７３のスリット９７８とは同じ方向に設け
てある。
【００９７】この従来のプラスホルダ９７を用いて，出
力端子９７９とセラミックヒータ１の外部リード線４と
を略９０°ずらして配置させようとした場合には，図１
４（ａ）に示すごとく，スリット９７７が位置する部分
でセラミックヒータ１を保持する必要がある。それ故，
セラミックヒータ１の保持状態が非常に不安定となる。
【００９８】一方，図１４（ｂ）に示すごとく，ヒータ
保持部９７１において最も安定して保持できる位置にセ
ラミックヒータ１を保持した場合には，外部リード線４
と出力端子９７９とが同じ方向に位置してしまう。従っ
て，従来のプラスホルダ９７の場合には，セラミックヒ
ータ１の保持状態の安定化と，出力端子と外部リード線
とをずらして配置することによる組付け性向上および干
渉の防止という効果を同時に実現することは困難であっ
た。
【００９９】これに対し，本例では，上記のごとく，セ
ラミックヒータ１の外部リード線４と出力端子８７９と
を，容易に略９０°ずれた状態に配置させることができ
る。そして，このような配置状態をとることにより，上
述した，セラミックヒータの安定的保持と，組付け性向
上および干渉防止を容易に実現することができる。ま
た，本例においても，実施形態例１と同様の作用効果を
得ることができる。
【０１００】また，上記実施形態例では，センサ当接部
９７３に設けた出力端子８７９と，ヒータ保持部８７１
に設けたスリット８７７を略９０°ずらしたが，この略
９０°とは，９０°±２０°の範囲を少なくとも含むも
のである。そして，９０°±２０°ずらした場合には，
より確実にヒータを安定的に保持し組付性向上および干
渉防止をさらに容易に実現することができる。
【０１０１】実施形態例５ 本例では，実施形態例１におけるセラミックヒータ１の
耐久性を，上記接合層５の端部における金属端子部３と
の接触角との関係において調べた。具体的には，図１５
に示すごとく，接合層５の端部における金属端子部３と
の接触角γを２５度〜６０度の範囲で変化させたセラミ
ックヒータを準備し，これらに対して温度サイクル試験
を施した。
【０１０２】温度サイクル試験は，４５０℃の高温状態
での４分間保持と室温状態での４分間保持を１サイクル
として，これを繰り返すことにより行った。そして，１
０００サイクル後において，金属端子部３等へのクラッ
クの発生有無の観察及び接合強度の測定を行った。接合
強度はオートグラフにて引き剥がし方向に行う引張試験
により行った。
【０１０３】試験結果を表２に示す。表２においては，
非常に良好な場合を○，良好である場合を△，耐久性に
問題がある場合を×として評価した。表２より知られる
ごとく，上記接触角γが４０度以下の場合には，優れた
耐久性が得られることが分かる。
【０１０４】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，セラミックヒータの，
（ａ）斜視図，（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図２】実施形態例１における，セラミックヒータの本
体部の展開斜視図。
【図３】実施形態例１における，セラミックヒータの製
造手順を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，外部リード線の別例を
示す説明図。
【図５】実施形態例２における，セラミックヒータ製造
過程における個片化前の状態を示す説明図。
【図６】実施形態例３における，表面粗度測定部を示す
説明図。
【図７】Ａｕ−Ｃｕ成分比とろう材の硬度との関係を示
す説明図。
【図８】実施形態例４における，ガスセンサの構成を示
す説明図。
【図９】実施形態例４における，（ａ）マイナスホルダ
の斜視図，（ｂ）プラスホルダの斜視図。
【図１０】実施形態例４における，プラスホルダの，
（ａ）平面図，（ｂ）側面図，（ｃ）正面図。
【図１１】実施形態例４における，セラミックヒータに
プラスホルダを装着した状態を示す，（ａ）正面図，
（ｂ）側面図。
【図１２】実施形態例４における，セラミックヒータと
プラスホルダの係合状態を平面的に見た説明図。
【図１３】実施形態例４における，セラミックヒータ，
プラスホルダ，ガス検知素子及びマイナスホルダの係合
状態を平面的に見た説明図。
【図１４】実施形態例４における，比較用の従来のプラ
スホルダ用いた場合のセラミックヒータとプラスホルダ
の２つの係合状態（ａ）（ｂ）を平面的に見た説明図。
【図１５】実施形態例５における，接合層の端部におけ
る金属端子部との接触角γを示す説明図。
【図１６】従来例における，セラミックヒータの，
（ａ）斜視図，（ｂ）Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図１７】従来例における，セラミックヒータの製造手
順を示す説明図。
【図１８】従来例における，（ａ）丸棒ヒータの斜視
図，（ｂ）Ｃ−Ｃ線矢視断面図。
【図１９】従来例における，金属端子部に対するろう材
の接触角度を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．セラミックヒータ， １０．．．本体部， ２．．．ヒータパターン層， ２１．．．発熱部， ２２．．．リード部， ３．．．金属端子部， ４．．．外部リード線， ５．．．接合層（ろう材）， ６．．．Ｎｉメッキ， ７．．．切断用溝， ８．．．ガスセンサ， ８１．．．ガス検知素子， ８２．．．素子カバー， ８３．．．カバーダスト， ８４．．．ハウジング， ８５．．．インシュレータ， ８６．．．マイナスホルダ， ８７．．．プラスホルダ，
フロントページの続き (72)発明者 小林 正幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山田 弘一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2G004 BB01 BH12 BJ02 BM07 3K034 AA02 AA10 AA22 AA34 AA37 BB06 BB14 BC01 BC17 BC25 CA02 CA15 CA26 CA33 CA39 HA01 JA01 3K092 PP16 QA05 QB02 QB45 QB56 QB74 QB76 QC02 QC26 QC43 QC52 QC62 QC66 RF03 RF11 RF17 RF27 TT28 UA17 UA20 UB04 VV03 VV31 VV34

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発熱部とリード部とよりなるヒータパタ
    ーン層を形成してなるヒータ基板と，上記ヒータパター
    ン層を被覆する被覆基板とを積層してなる断面略四角形
    状の本体部を有するセラミックヒータにおいて，上記本
    体部における基板積層方向の主面には，上記リード部と
    電気的に接続された金属端子部を設け，該金属端子部に
    外部リード線を接合層により接合してあることを特徴と
    するセラミックヒータ。
  2. 【請求項２】 請求項１において，上記金属端子部は，
    上記本体部における基板積層方向の両主面にそれぞれ設
    けられていることを特徴とするセラミックヒータ。
  3. 【請求項３】 発熱部とリード部とよりなるヒータパタ
    ーン層を形成してなるヒータ基板と，上記ヒータパター
    ン層を被覆する被覆基板とを積層してなる断面略四角形
    状の本体部を有するセラミックヒータにおいて，上記本
    体部における基板積層方向の主面には，上記被覆基板又
    はヒータ基板の少なくとも一方に形成されたスルーホー
    ルを介して上記リード部と電気的に接続された金属端子
    部を設け，該金属端子部に外部リード線を接合層により
    接合してあることを特徴とするセラミックヒータ。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
    上記本体部は上記ヒータ基板を複数枚積層して複数のヒ
    ータパターン層を積層させてなり，該複数のヒータパタ
    ーン層は上記本体部の基板積層方向に設けたスルーホー
    ルを介して上記金属端子部に電気的に接続されているこ
    とを特徴とするセラミックヒータ。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
    上記金属端子部は，上記本体部の基板積層方向の両主面
    において，その端部まで達しないように設けてあること
    を特徴とするセラミックヒータ。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
    上記接合層は，上記金属端子部の端部にまで達しないよ
    うに配設してあることを特徴とするセラミックヒータ。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
    上記接合層はＣｕを４０重量％以上含有していることを
    特徴とするセラミックヒータ。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項において，
    上記金属端子部はＷを７０重量％以上含有する金属層で
    あり，上記接合層はＣｕを４０〜９８重量％含有してい
    ると共にＮｉを２〜２０重量％含有していることを特徴
    とするセラミックヒータ。
  9. 【請求項９】 請求項８において，上記接合層はＡｕを
    ６０重量％以下含有していることを特徴とするセラミッ
    クヒータ。
  10. 【請求項１０】 請求項９において，上記金属端子部の
    主面には３μｍ以下のＮｉメッキ膜を形成してあり，該
    Ｎｉメッキ膜の上に上記外部リード線を上記接合層によ
    り接合してあることを特徴とするセラミックヒータ。
  11. 【請求項１１】 発熱部とリード部とよりなるヒータパ
    ターン層を形成してなるヒータ基板と，上記ヒータパタ
    ーン層を被覆する被覆基板とを積層してなる断面略四角
    形状の本体部を有し，かつ，該本体部における基板積層
    方向の両主面には，それぞれ上記リード部と電気的に接
    続された金属端子部を設け，該金属端子部に外部リード
    線を接合層により接合してなるセラミックヒータを製造
    する方法であって，上記ヒータ基板用のグリーンシート
    に上記ヒータパターン層を複数印刷すると共に，上記ヒ
    ータ基板用のグリーンシート又は上記被覆基板用のグリ
    ーンシートに上記金属端子部を複数印刷し，次いで，上
    記グリーンシートを積層して積層体を作製し，その後該
    積層体を焼成して中間体を作製し，次いで，該中間体の
    上記金属端子部に外部リード線を接合層により接合し，
    次いで，上記中間体を切断して上記セラミックヒータを
    個片化することを特徴とするセラミックヒータの製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において，上記ヒータ基板
    用のグリーンシートは複数枚であり，各グリーンシート
    には予めスルーホールを作製しておき，上記ヒータパタ
    ーン層と上記金属端子部との電気的接続は上記スルーホ
    ールを介して行うことを特徴とするセラミックヒータの
    製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２において，上記積
    層体には，その焼成前に，個片化時の切断位置に切断用
    溝を形成することを特徴とするセラミックヒータの製造
    方法。
  14. 【請求項１４】 被測定ガスと接触する接ガス部を有す
    るガス検知素子を有し，該ガス検知素子は，内部に中空
    部を有するコップ形状を呈していると共に，該中空部に
    は上記ガス検知素子を加熱するためのヒータとして請求
    項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックヒータを挿
    入配置してなり，上記ガス検知素子の外周面および内周
    面には，出力取出し用の出力端子を有するマイナスホル
    ダおよびプラスホルダをそれぞれ配設してあり，該プラ
    スホルダは，上記ヒータを保持するためのヒータ保持部
    と上記ガス検知素子の内周面に接触するセンサ当接部と
    を有していると共に，上記出力端子を上記センサ当接部
    に設けてあり，また，上記ヒータ保持部と上記センサ当
    接部とは，いずれもリング形状の一部を切り欠いたスリ
    ットを設けて断面Ｃ字状に設けてあり，かつ，上記出力
    端子と上記ヒータ保持部の上記スリットとは略９０°ず
    らして配置してあることを特徴とするガスセンサ。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において，上記マイナスホ
    ルダの出力端子は，上記プラスホルダの出力端子と略１
    ８０°ずらした位置に対面配置してあることを特徴とす
    るガスセンサ。
  16. 【請求項１６】 請求項１４において，上記出力端子と
    上記ヒータ保持部の上記スリットとは，９０°±２０°
    ずらして配置してあることを特徴とするガスセンサ。
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