JP2016119277A - セラミック接合体、セラミックヒータ及びセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック基体からの電極パッドの剥離を抑制し、耐食性をさらに向上させたセラミック接合体及びこのセラミック接合体を備えたセンサを提供する。【解決手段】セラミック基体１０２と、セラミック基体の表面に設けられた電極パッド１２１と、外部回路と電気的に接続する接続端子１３０と、電極パッドと接続端子とをろう付け接合にて連結する接合部１５０と、接合部の表面を被覆する下地層１５２と、Ｃｒ，Ａｕ及びＰｔの群から選ばれる１種以上を主成分とし下地層の表面を被覆する被覆層１５４と、を備えるセラミック接合体であって、セラミック基体に接合すると共に、電極パッドの周縁１２１ｄを跨いで、電極パッドの表面のうちの周縁部１２１ｅの表面１２１ｆの少なくとも一部を覆う絶縁セラミック部材１６０をさらに備え、接合部は、絶縁セラミック部材で覆われていない電極パッドの表面１２１ｎの少なくとも一部に接して形成されてなる。【選択図】図５

Description

本発明は、セラミック接合体、このセラミック接合体を備えたセラミックヒータ、及びこのセラミックヒータを備えたセンサに関する。

従来から、酸素センサ等の固体電解質体を用いるガスセンサにおいて、固体電解質体を加熱するためにセラミックヒータが配置されている。図７に示すように、このセラミックヒータ１０００としては、アルミナ等の円筒状のセラミック基体１００２中にタングステンやモリブデン等の金属からなる発熱抵抗体１００４を埋設したものが広く用いられている。さらに、セラミック基体１００２の外表面には、発熱抵抗体１００４と電気的に接続された電極パッド１０１０が設けられている。この電極パッド１０１０には、発熱抵抗体１００４に外部から電圧を印加するための金属製の接続端子１０２０が、ろう付け接合にて連結された接合部１１００を介して接合されている。
ところで、ガスセンサの使用に伴ってセラミックヒータ１０００の接合部１１００が排気ガスや水分等によって腐食し、電気的接続の信頼性が低下するという問題がある。このようなことから、耐食性に優れたＡｕ、Ｐｔ、又はＣｒの被覆膜１３００を、接合部１１００に被覆する技術が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００５−３３１５０２号公報（請求項１，４）

ところで、上記特許文献１においては、接合部１１００と被覆膜１３００との密着性を向上させるため、予め接合部１１００の表面にＮｉめっき層１２００を被覆した後、Ｎｉめっき層１２００の表面に被覆膜１３００を被覆している。しかしながら、ガスセンサを長期使用するとＮｉめっき層１２００に熱が掛かり、Ｎｉめっき層１２００の内部応力等によって電極パッド１０１０の中心側へ向かう引張応力Ｆが加わり、接合部１１００ごと電極パッド１０１０の周縁部１０１０ｅがＮｉめっき層１２００に引っ張られて（図７の矢印方向）、セラミック基体１００２から電極パッド１０１０が剥離することがある。特に、電極パッド１０１０とセラミック基体１００２とは異種材料からなるので、両者間の密着性は必ずしも高いとはいえず、電極パッド１０１０の端部１０１０ｅは剥離し易い傾向にある。
そして、電極パッド１０１０がセラミック基体１００２から剥離すると、両者の隙間に排気ガスや水分等が浸入して腐食を生じさせるので、Ａｕ等の高耐食性の被覆膜１３００を設けても電気的接続の信頼性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、電極パッドと接続端子とをろう付けした接合部の表面にＡｕ等の被覆膜を被覆する際、セラミック基体からの電極パッドの剥離を抑制し、耐食性を維持できるセラミック接合体、このセラミック接合体を備えたセラミックヒータ、及びこのセラミックヒータを備えたセンサの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のセラミック接合体は、セラミック基体と、前記セラミック基体の表面に設けられた金属製の電極パッドと、外部回路と電気的に接続する接続端子と、前記電極パッドと前記接続端子とをろう付け接合にて連結する接合部と、Ｎｉ及びＰｄの群から選ばれる１種以上を主成分とし、前記接合部の表面を被覆する下地層と、Ｃｒ，Ａｕ及びＰｔの群から選ばれる１種以上を主成分とし、前記下地層の表面を被覆する被覆層と、を備えるセラミック接合体であって、前記セラミック基体に接合すると共に、前記電極パッドの周縁を跨いで、前記電極パッドの表面のうちの周縁部の表面の少なくとも一部を覆う絶縁セラミック部材をさらに備え、前記接合部は、前記絶縁セラミック部材で覆われていない前記電極パッドの表面の少なくとも一部に接して形成されてなることを特徴とする。

絶縁セラミック部材は、セラミック基体に接合すると共に、電極パッドの周縁を跨いで、電極パッドの表面のうちの周縁部の表面の少なくとも一部を覆っている。これにより、絶縁セラミック部材が同種材料であるセラミック基体に強く固定される。さらに、絶縁セラミック部材が電極パッドの周縁部を押えている。従って、下地層の内部応力等によって電極パッドの中心側へ向かう引張応力が加わり、接合部及び電極パッドの周縁部が下地層に引っ張られても、絶縁セラミック部材が電極パッドの周縁部を保持することができる。
その上、接合部は、絶縁セラミック部材で覆われていない電極パッドの表面に形成されることとなる。このため、剥離の起点となる電極パッドの周縁部に接合部が形成されないこととなり、下地層の内部応力等によって電極パッドの中心側へ向かう引張応力が加わったとしても、接合部及び電極パッドの周縁部が下地層に引っ張られる力を減少することができる。
その結果、接合部の表面に、Ｎｉ及びＰｄの群から選ばれる１種以上を主成分とする下地層を介装しつつ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔの群から選ばれる１種以上を主成分とする上記被覆層を被覆させたとしても、電極パッドがセラミック基体から剥離することを抑制できる。その結果として、電極パッドとセラミック基体との間に隙間が生じず、耐食性を維持することができる。
なお、「周縁部」とは、電極パッドの中央部を除く、電極パッドの周縁の近傍の部位を指し、その幅等は適宜設定すればよい。

本発明のセラミック接合体において、前記絶縁セラミック部材は、前記電極パッドの表面のうち、前記周縁部の表面全体を覆ってもよい。
このセラミック接合体によれば、絶縁セラミック部材が電極パッドの周縁部のすべてを押えることができ、下地層の内部応力等によって電極パッドの中心側へ向かう引張応力が加わり、接合部及び電極パッドの周縁部が下地層に引っ張られても、絶縁セラミック部材が電極パッドの周縁部のすべてを保持することができる。
その上、剥離の起点となる電極パッドの周縁部のすべてに接合部が形成されないこととなり、下地層の内部応力等によって電極パッドの中心側へ向かう引張応力が加わったとしても、接合部及び電極パッドの周縁部が下地層に引っ張られる力をより減少することができる。その結果、電極パッドがセラミック基体から剥離することをより一層抑制することができ、耐食性をさらに維持することができる。

本発明のセラミック接合体において、前記電極パッドの表面のうち、前記接合部が接する表面の面積が、前記絶縁セラミック部材に覆われる表面の面積よりも大きくてもよい。
このセラミック接合体によれば、耐食性を維持しつつ、電極パッドの表面のうち、接続端子との電気的接続に利用される接合部が接する表面の面積を十分に確保することができ、電気的接続の信頼性を維持することができる。

本発明のセラミック接合体において、前記絶縁セラミック部材のうちの前記電極パッドの表面上に設けられた部位の最大厚みｔ２が、前記電極パッドの厚みｔ１よりも小さくてもよい。
このセラミック接合体によれば、電極パッドの表面に設けられた絶縁セラミック部材の部位の厚さをできる限り少なくすることで、絶縁セラミック部材自身に応力がかかってクラック等が形成されることを抑制できる。

本発明のセラミック接合体において、前記絶縁セラミック部材は、前記セラミック基体の主成分を含んでもよい。
このセラミック接合体によれば、セラミック基体への絶縁セラミック部材の密着性が向上し、ひいては電極パッドがセラミック基体から剥離することをより一層抑制することができる。

さらに、上記課題を解決するため、本発明のセラミックヒータは、上述に記載のセラミック接合体と、前記セラミック基体の内部に埋設されると共に、前記電極パッドに接続された発熱抵抗体とを備える。
このように、発熱抵抗体を有するセラミックヒータにおいても、上述のセラミック接合体を用いることで、電極パッドがセラミック基体から剥離することをより一層抑制することができる。

さらに、上記課題を解決するため、本発明のセンサは、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表面に配置された外側電極、及び当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センサ素子と、前記センサ素子の内側に配置されるセラミックヒータと、を備えるセンサであって、セラミックヒータは上述のセラミックヒータである。
このように、上述のような有底筒状のセンサ素子を有するセンサであっても、上述のセラミックヒータを用いることで、電極パッドがセラミック基体から剥離することをより一層抑制することができる。

この発明によれば、セラミック接合体の電極パッドと接続端子とをろう付けした接合部の表面にＡｕ等の被覆膜を被覆する際、セラミック基体からの電極パッドの剥離を抑制し、耐食性を維持できる。

本発明の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。 セラミックヒータを示す斜視図である。 セラミックヒータの内部構成を示す分解斜視図である。 電極パッド及び絶縁セラミック部材の上面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う接合部近傍の断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う接合部近傍の断面図である。 従来のセラミック接合体の接合部近傍の構成を示す断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はガスセンサ１０の断面図、図２はセラミックヒータ１００の斜視図、図３はセラミックヒータ１００の分解斜視図を示す。ガスセンサ１０、セラミックヒータ１００はそれぞれ特許請求の範囲の「センサ」、「セラミックヒータ」に相当する。
まず、ガスセンサ１０の構成について説明する。

図１に示すガスセンサ１０は、内燃機関の排気ガス中の酸素を検出する。ガスセンサ１０は、酸素検出素子（センサ素子）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、を主に備える。
なお、図１において、ガスセンサ１０の軸線ＡＸに沿って延びる部材の両端のうちの、固体電解質体２１が配置された端部（図１の下側）を先端と呼び、グロメット１７が配置された端部（図１の上側）を後端と呼ぶ。また、図中の長手方向ＦＤは、軸線ＡＸと平行な方向を示している（図１中の上下方向）。

酸素検出素子２０は、軸線ＡＸ方向（図１中の上下方向）に延び、先端２０ｓ（図１下側）が閉じ、後端２０ｋ（図１上側）が開口する有底筒状をなす。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外側電極１０６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内側電極１０８とを備える。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、外側に突出する係合フランジ部２０ｆが設けられている。係合フランジ部２０ｆは、後述する主体金具１１と係合する。

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ている。主体金具１１の内側には、金属製パッキン８１を介してセラミックホルダ１３が配置されている。このセラミックホルダ１３には、金属製パッキン８２を介して係合フランジ部２０ｆが係合している。さらに、セラミックホルダ１３の後端側にはタルク１４、スリーブ１３ｂおよび金属製パッキン８３が配置され、主体金具１１の後端側にて加締められることで、酸素検出素子２０を主体金具１１の内側において、気密状態で保持している。
主体金具１１の先端側（図１の下側）には、プロテクタ１５が取り付けられている。プロテクタ１５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の先端部を覆っている。プロテクタ１５は、外側プロテクタ１５ａと内側プロテクタ１５ｂの二重構造を備える。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（図示省略）。酸素検出素子２０の外側電極１０６には、プロテクタ１５のガス透過口を通して、排気ガスが供給される。

主体金具１１は、外周面に形成された六角部１１ｃの後端側（図１の上側）に、接続部１１ｄを備える。接続部１１ｄには、筒状の金属外筒１６の先端が、外側から全周レーザ溶接により、固定されている。金属外筒１６の後端側の開口には、フッ素ゴムで構成されたグロメット１７が、挿入されている。このグロメット１７は、金属外筒１６の後端の加締によって、固定されている。グロメット１７は、金属外筒１６のこの開口を、封止する。グロメット１７よりも先端側には、絶縁性のアルミナセラミックで形成されたセパレータ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、この貫通口に金属パイプ８６が嵌め込まれている。金属パイプ８６には、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が被せられている。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。

外側端子部材４０は、ステンレス鋼板からなる外嵌部４１とセパレータ挿入部４２とコネクタ部４３とを備える。セパレータ挿入部４２は、セパレータ１８内に挿入されている。このセパレータ挿入部４２からは、セパレータ当接部４２ｄが、分岐して突出する。セパレータ当接部４２ｄがセパレータ１８の内壁に弾性的に接触することによって、外側端子部材４０は、セパレータ１８内に保持される。
セパレータ挿入部４２の後端には、コネクタ部４３が設けられている。コネクタ部４３は、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。
セパレータ挿入部４２の先端には、外嵌部４１が設けられている。外嵌部４１は、酸素検出素子２０の後端付近の外周を把持して、外側端子部材４０と酸素検出素子２０の外側電極１０６とを電気的に接続する。

内側端子部材３０は、ステンレス鋼板からなる挿入部３３とセパレータ挿入部３２とコネクタ部３１とを備える。セパレータ挿入部３２は、セパレータ１８内に挿入されている。このセパレータ挿入部３２からは、セパレータ当接部３２ｄが、分岐して突出する。セパレータ当接部３２ｄがセパレータ１８の内壁に弾性的に接触することによって、内側端子部材３０は、セパレータ１８内に保持される。
セパレータ挿入部３２の後端には、コネクタ部３１が設けられている。コネクタ部３１は、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。
セパレータ挿入部３２の先端には、挿入部３３が設けられている。挿入部３３は、酸素検出素子２０の内部に挿入される。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１０８に押圧力を伴って接触する。これにより、挿入部３３は、酸素検出素子２０の内側電極１０８との電気的導通を保持している。
挿入部３３の先端には、ヒータ押圧部３６が設けられている。ヒータ押圧部３６は、セラミックヒータ１００の側面を、酸素検出素子２０の内周面に押しつける。

次に、セラミックヒータ１００の構成について説明する。
図１に示すように、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。そして、セラミックヒータ１００は、酸素検出素子２０に内挿されて、後述する接続端子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、酸素検出素子２０（固体電解質体２１）を加熱する。

図２に示すように、セラミックヒータ１００は軸線ＢＸ方向に延びる略円筒状をなしている。なお、セラミックヒータ１００の長手方向の両端側のうち、発熱部分を備える側（図２下側）を「先端側」とし、これと反対側を「後端側」として説明する。
セラミックヒータ１００は、丸棒状（本実施例では、φ３ｍｍ、全長５０ｍｍ）のセラミック基体１０２と、略矩形状の電極パッド１２１と、接続端子１３０と、接合部１５０と、電極パッド１２０の周囲を囲む絶縁セラミック部材１６０とを主に備える。セラミック基体１０２は、発熱抵抗体１４１を内包している。電極パッド１２１は、セラミック基体１０２のうち軸線ＢＸ方向後端側の表面１０２ｄに設けられ、スルーホール１４４（充填ビア導体）を通じて、発熱抵抗体１４１に導通している（図３参照）。又、図２には片方（陽極側）の電極パッド１２１のみが見えているが、他方（陰極側）の電極パッド１２１が対向してセラミック基体１０２の表面に形成されており、この陰極側の電極パッド１２１にも接続端子１３０が接続されている。

接続端子１３０は、ニッケルを用いた合金で形成され、接続部１３４と、接続部１３４の一端に設けられた接合端部１３３と、接続部１３４の他端に設けられた加締部１３５と、を有している。接合端部１３３は、電極パッド１２１のほぼ中央に配置されて、ろう付け接合による接合部１５０に包囲されて電気的に接続される。また、接合端部１３３の長さは、本実施例では、２．０ｍｍである。
加締部１３５は、接続部１３４よりも幅の広い平板を用いて形成されている。接続部１３４と加締部１３５との接続部分は、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まげられている。加締部１３５の両端は、同じ側に折り曲げられている。２つの加締部１３５は、ヒータリード線１２ｂ、１２ｃ（図１参照）の芯線を、それぞれ、加締によって把持し、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。
なお、接続端子１３０の材料としては、ニッケルを用いた合金に限らず、銅や鉄やそれらの合金等の種々の導体材料を採用可能である。

一方、図３に示すように、セラミック基体１０２は、丸棒状（円柱形状）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。
グリーンシート１４０上には、発熱抵抗体１４１が形成されている。発熱抵抗体１４１は、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（陽極と陰極）とを備える。発熱抵抗体１４１の材料としては、タングステンやモリブデン等の種々の導電材料を採用可能である。グリーンシート１４０の後端側には、各リード部１４３毎に２個のスルーホール１４４が設けられている。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は、リード部１４３と、電気的に接続される。

グリーンシート１４６は、グリーンシート１４０の発熱抵抗体１４１が形成される面に圧着されている。グリーンシート１４６の、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。
なお、各電極パッド１２１は、グリーンシート１４０の外面におけるスルーホール１４４の形成された位置に、それぞれ設けられている。又、矩形枠状の絶縁セラミック部材１６０となるアルミナペーストが印刷等によって形成され、セラミックヒータ成形体の焼成時に同時に焼成される。なお、絶縁セラミック部材１６０の詳細については、後述する。
又、陽極側と陰極側とのそれぞれにおけるリード部１４３と電極パッド１２１間の導通は、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。

次に、図４〜図６を参照し、接合部１５０近傍の構成について説明する。図４は電極パッド１２１及び絶縁セラミック部材１６０の上面図、図５は図２のＡ−Ａ線（軸線ＢＸ方向）に沿う接合部近傍の断面図、図６は図２のＢ−Ｂ線（軸線ＢＸに垂直な方向）に沿う接合部近傍の断面図である。なお、図４は、接合部１５０、及び接続端子１３０を省略し、セラミック基体１２０上に電極パッド１２１及び絶縁セラミック部材１６０を配置した場合の上面図である。
図４〜図６に示すように、絶縁セラミック部材１６０は、セラミック基体１２０に接合すると共に、電極パッド１２１の周縁１２１ｄ（図４の点線）を跨いで、電極パッド１２１の表面のうち、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆ全体（電極パッド１２１の全周）を覆うように設けられている。一方、電極パッド１２１の中央側の表面１２１ｎが絶縁セラミック部材１６０で覆われていない。
そして、図５に示すように、この電極パッド１２１の中央側の表面１２１ｎに接して接合部１５０が形成されている。なお、本実施形態では、図５に示すように、電極パッド１２１の中央側の表面１２１ｎの先端側には接合部１５０が形成されていないが、中央側の表面１２１ｎ全体に接合部１５０が形成されていてもよい。
電極パッド１２１としては、タングステン及びモリブデンの少なくとも一方を主成分とする組成が挙げられる。なお、「主成分」とはその構成に含まれる材料が５０ｗｔ％以上の材料のことをさす。又、電極パッド１２１がセラミッ ク基体１０２の主成分のセラミック材料であるアルミナ（酸化アルミニウム）を含んでいると、セラミック基体１０２との密着性が向上するので好ましい。
絶縁セラミック部材１６０としては、ジルコニア、アルミナ等が例示され、好ましくはアルミナが例示される。

接合部１５０は、電極パッド１２１と接合端部１３３との間に流れて冷却したロウ材が凝固することで形成され、接合端部１３３を電極パッド１２１に固定すると共に、両者間を電気的に接続する。接合端部１３３は、接合部１５０に包囲されているが、接合端部１３３の一部が接合部１５０で包囲されずに露出していてもよく、接合端部１３３が接合部１５０に完全に埋め込まれていても良い。
接合部１５０に利用されるロウ材としては、例えばＡｕ−Ｃｕ合金、Ａｇ−Ｃｕ合金や、種々の導体材料（例えば、Ｃｕ（銅）やＡｇ（銀））を採用可能である。
なお、電極パッド１２１の表面１２１ｎの所定部位に予め薄いＮｉめっき等を施すと、接合部１５０となる溶融したロウ材がＮｉめっきの形成部位に流れるので、電極パッド１２１上の所望の部位に接合部１５０を形成できる。

さらに、図５、図６に示すように、接合部１５０の表面には、下地層１５２が被覆され、下地層１５２の表面に被覆層１５４が被覆されている。
下地層１５２はＮｉ及びＰｄの群から選ばれる１種以上を主成分とし、接合部１５０と被覆層１５４との密着性を高める。下地層１５２の厚みは３〜１５μｍが好ましい。なお、本実施形態では、下地層１５２は無電解Ｎｉめっき、及び／又は電解Ｎｉめっきで形成されたＮｉめっき層である。又、下地層１５２をめっきで形成する場合、導電性の接合部１５０の表面（及び接合部１５０が形成されないで露出した電極パッド１２１の表面１２１ｎ）が確実にめっきされると共に、絶縁性の絶縁セラミック部材１６０にはめっきがされないことになる。
被覆層１５４は、Ｃｒ，Ａｕ及びＰｔの群から選ばれる１種以上を主成分とする。被覆層１５４は高温及び硝酸に対する耐食性に優れており、接合部１５０の断線を抑制して耐食性を向上させる。被覆層１５４としては、純Ｃｒ、純Ａｕ、純Ｐｔ、Ｃｒ合金、Ａｕ合金、Ｐｔ合金等が挙げられる。上記合金としては、Ｃｒ，Ａｕ又はＰｔに対し、ロジウム、パラジウム及びコバルトの群から選ばれる１種以上を含有した合金が挙げられる。
被覆層１５４の厚みは０．５〜３．０μｍが好ましい。なお、本実施形態では、被覆層１５４は電気ＣｒめっきによるＣｒ層である。

そして、上述したように、絶縁セラミック部材１６０は、セラミック基体１２０に接合すると共に、電極パッド１２１の周縁１２１ｄ（図４参照）を跨いで、電極パッド１２１の表面のうち、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆの少なくとも一部を覆っている。図５、図６に示すように、絶縁セラミック部材１６０は逆Ｌ字の断面に形成されている。このため、絶縁セラミック部材１６０の底面１６０ｃが同種材料であるセラミック基体１０２に接するので、この部位では絶縁セラミック部材１６０がセラミック基体１０２に強く固定される。さらに、絶縁セラミック部材１６０は底面１６０ｃから立ち上がり、電極パッド１２１の周縁１２１ｄから電極パッド１２１の中心側へ延びる延設部１６０ｆを形成し、この延設部１６０ｆが電極パッド１２１の周縁部１２１ｅを上から押えている。従って、接合部１５０の表面に上記金属（合金）からなる下地層１５２を被覆した際、下地層１５２の内部応力等によって電極パッド１２１の中心側へ向かう引張応力が加わり、接合部１５０及び電極パッド１２１の周縁部１２１ｅが下地層１５２に引っ張られても、絶縁セラミック部材１６０が電極パッド１２１の周縁部１２１ｅを保持することができる。
その上、接合部１５０は、絶縁セラミック部材１６０で覆われていない電極パッド１２１の中央側の表面１２１ｎに形成されることとなる。このため、剥離の起点となる電極パッド１２１の周縁部１２１ｅに接合部１５０が形成されないこととなり、下地層１５２の内部応力等によって電極パッド１２１の中心側へ向かう引張応力が加わったとしても、接合部１５０及び電極パッド１２１の周縁部１２１ｅが下地層１５２に引っ張られる力を減少することができる。
その結果、接合部１５０の表面に、下地層１５２を介装しつつ、被覆層１５４を被覆させたとしても、電極パッド１２１がセラミック基体１０２から剥離することを抑制できる。
その結果として、電極パッド１２１とセラミック基体１０２との間に隙間が生じず、耐食性を維持することができる。

又、接合部１５０の周縁部は電流密度が高くなるので腐食電流も集中し、この周縁部から腐食（マイグレーション）が生じ易くなるが、上述のように、接合部１５０の周縁部の少なくとも一部を絶縁セラミック部材１６０が囲むので、腐食電流がこの部位に集中し難くなって接合部１５０の腐食をより一層抑制することができる。
さらに、セラミックヒータ１００の製造時に電極パッド１２１を焼成する際、電極パッド１２１の材料が収縮することによって電極パッド１２１の周縁部１２１ｅがセラミック基体１０２から剥離することがある。そこで、絶縁セラミック部材１６０が電極パッド１２１の周縁部１２１ｅを保持することで、焼成時に電極パッド１２１がセラミック基体１０２から剥離することをも抑制することができる。
なお、セラミック基体１０２と、電極パッド１２１と、接続端子１３０と、接合部１５０と、絶縁セラミック部材１６０と、下地層１５２と、被覆層１５４が、特許請求の範囲の「セラミック接合体」に相当する。

特に、本実施形態では、絶縁セラミック部材１６０が、電極パッド１２１の表面のうち、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆ全体を覆っている。よって、絶縁セラミック部材１６０が電極パッド１２１の周縁部１２１ｅのすべてを押えることができ、絶縁セラミック部材１６０が電極パッド１２１の周縁部１２１ｅのすべてを保持することができる。
その上、剥離の起点となる電極パッド１２１の周縁部１２１ｅのすべてに接合部１５０が形成されないこととなり、接合部１５０及び電極パッド１２１の周縁部１２１ｅが下地層１５２に引っ張られる力をより減少することができる。
その結果、電極パッド１２１がセラミック基体１２０から剥離することをより一層抑制することができ、耐食性をさらに維持することができる。

図４、図６に示すように、電極パッド１２１の表面のうち、接合部１５０が接する表面ＢＵの面積が、絶縁セラミック部材１６０に覆われる表面ＬＡの面積よりも大きいことが好ましい。なお、図４に示すように、本実施形態では、絶縁セラミック部材１６０が電極パッド１２１の周縁部１２１ｅの表面１２１ｆ全体を覆っているため、表面ＬＡは、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆと同面積となる。
これにより、耐食性を維持しつつ、電極パッド１２１の表面のうち、接続端子１３０との電気的接続に利用される接合部１５０が接する表面の面積を確保することができ、電気的接続の信頼性を維持することができる。

又、図５に示すように、絶縁セラミック部材１６０の延設部１６０ｆの最大厚みｔ２が、電極パッド１２１の厚みｔ１よりも小さいことが好ましい。延設部１６０ｆが特許請求の範囲の「絶縁セラミック部材のうちの電極パッドの表面上に設けられた部位」に相当する。
ｔ１＞ｔ２であると、延設部１６０ｆの厚さをできる限り少なくすることで、絶縁セラミック部材１６０（特に延設部１６０ｆ）自身に応力がかかってクラック等が形成されることを抑制できる。
なお、ｔ１は２０〜２５μｍが好ましく、ｔ２は１０μｍ以下が好ましい。

又、絶縁セラミック部材１６０が、セラミック基体１０２の主成分を含むと、セラミック基体１０２への絶縁セラミック部材１６０の密着性が向上するので好ましい。なお、本実施形態では、絶縁セラミック部材１６０とセラミック基体１０２は共に、同一成分（アルミナセラミック）からなるので、密着性がさらに向上する。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
上記実施形態では、絶縁セラミック部材１６０が、電極パッド１２１の表面のうち、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆ全体を覆ったが、絶縁セラミック部材１６０は周縁部１２１ｅの表面１２１ｆの少なくとも一部を覆えばよい。例えば、周縁部１２１ｅの表面１２１ｆのうち剥離し易い四隅を絶縁セラミック部材１６０で覆ってもよい。
又、接合部１５０は、絶縁セラミック部材１６０で覆われていない電極パッド１２１の中央側の表面１２１ｎの少なくとも一部に接して形成されていればよい。なお、この場合、接合部１５０が形成されなかった電極パッド１２１の表面１２１ｎにも下地層１５２及び被覆層１５４が被覆されるので、耐食性は確保される。

１０ ガスセンサ（センサ）
２０ 酸素検出素子（センサ素子）
２１ 固体電解質体
１００ セラミックヒータ
１０２ セラミック基体
１０６ 外側電極
１０８ 内側電極
１２１ 電極パッド
１２１ｄ 電極パッドの周縁
１２１ｅ 電極パッドの周縁部
１２１ｆ 電極パッドの周縁部の表面
１２１ｎ 絶縁セラミック部材で覆われていない電極パッドの表面
１３０ 接続端子
１４１ 発熱抵抗体（ヒータ）
１５０ 接合部
１５２ 下地層
１５４ 被覆層
１６０ 絶縁セラミック部材
１６０ｆ 絶縁セラミック部材の延設部
ｔ１ 電極パッドの厚み
ｔ２ 延設部の最大厚み

Claims (7)

1. セラミック基体と、
   前記セラミック基体の表面に設けられた金属製の電極パッドと、
   外部回路と電気的に接続する接続端子と、
   前記電極パッドと前記接続端子とをろう付け接合にて連結する接合部と、
   Ｎｉ及びＰｄの群から選ばれる１種以上を主成分とし、前記接合部の表面を被覆する下地層と、
   Ｃｒ，Ａｕ及びＰｔの群から選ばれる１種以上を主成分とし、前記下地層の表面を被覆する被覆層と、
   を備えるセラミック接合体であって、
   前記セラミック基体に接合すると共に、前記電極パッドの周縁を跨いで、前記電極パッドの表面のうちの周縁部の表面の少なくとも一部を覆う絶縁セラミック部材をさらに備え、
   前記接合部は、前記絶縁セラミック部材で覆われていない前記電極パッドの表面の少なくとも一部に接して形成されてなることを特徴とするセラミック接合体。
2. 前記絶縁セラミック部材は、前記電極パッドの表面のうち、前記周縁部の表面全体を覆う請求項１に記載のセラミック接合体。
3. 前記電極パッドの表面のうち、前記接合部が接する表面の面積が、前記絶縁セラミック部材に覆われる表面の面積よりも大きい請求項１又は２に記載のセラミック接合体。
4. 前記絶縁セラミック部材のうちの前記電極パッドの表面上に設けられた部位の最大厚みｔ２が、前記電極パッドの厚みｔ１よりも小さい請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック接合体。
5. 前記絶縁セラミック部材は、前記セラミック基体の主成分を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック接合体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミック接合体と、
   前記セラミック基体の内部に埋設されると共に、前記電極パッドに接続された発熱抵抗体と、を備えるセラミックヒータ。
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、及び当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センサ素子と、
   前記センサ素子の内側に配置されるセラミックヒータと、
   を備えるセンサであって、
   前記セラミックヒータは、請求項６に記載のセラミックヒータである、セラミック接合体を備えるセンサ。

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