JP5087588B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、セラミック層を複数積層してなる積層型のガス検出素子を有するガスセンサに関する。

従来から、複数のセラミック層（固体電解質層）を積層し、先端側に電極（検出部）を設けた板状のガス検出素子が知られている。一般に、このようなガス検出素子は、セラミック層の一面に形成された電極と該セラミック層の反対面に形成されたリード部等とを、セラミック層を貫通するスルーホール（貫通孔）内に設けられたスルーホール導体により電気的に接続している（特許文献１参照）。
ここで、セラミック層（固体電解質層）はグリーンシートから形成され、図１１に示すように、セラミック層２４１にスルーホール２４１ｈ１を穿設した後、スルーホール２４１ｈ１内周面に未焼成のスルーホール導体２０６を形成し、さらにスルーホール周縁にも未焼成の周縁導電部２０６Ｓを形成する。又、このセラミック層２４１に対向するセラミック層２２１にも同様にスルーホール２２１ｈ１を穿設した後、スルーホール２２１ｈ１内周面に未焼成のスルーホール導体２２６を形成し、さらにスルーホール周縁にも未焼成の周縁導電部２２６Ｓを形成する。
そして、各セラミック層２２１、２４１の周縁導体部２０６Ｓ，２２６Ｓが突き合わされるようにセラミック層２２１、２４１を積層することで、電気的な接続がされる。

ところが、セラミックグリーンシートと未焼成メタライズとでは、焼成収縮量が異なるため、焼成時に周縁導電部２０６Ｓ，２２６Ｓが反る等の変形を生じ、相手材との間に間隙ＣＬが生じて電気的な接続信頼性が低下するおそれがある。このようなことから、各周縁導電部２０６Ｓ，２２６Ｓから各セラミック層２２１、２４１表面に延びる延設導電部２４７、２２２をそれぞれ設け、反り等が生じない（相手材との間に間隙ＣＬが生じないに配置された）延設導電部２４７、２２２で電気的接続を図る技術が開示されている（特許文献２参照）。

特開昭６１−１３４６５５号公報 特開２００８−４６１１２号公報

しかしながら、近年、貴金属等の導電材料コストが上昇しており、特許文献２に記載したような延設導電部２４７、２２２を設けると、導電材料の使用量が増加するという問題がある。又、上記した図１１において、延設導電部２４７、２２２は互いに接触(導通)するが、延設導電部２４７、２２２と各周縁導電部２０６Ｓ、２２６Ｓとの間は単に導電性を有していればよいにも係らず、導電材料が無駄に使用されている。
又、延設導電部はセラミック層と成分が異なるため、延設導電部の面積が大きくなればなるほど、隣接するセラミック層同士の密着性が低下する場合がある。

従って、上記課題を解決するため、本発明は、他の導体との電気的な接続信頼性が高く、さらに導電材料の使用量を削減し、セラミック層同士の密着性をも向上させる導体が形成されたガスセンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備え、前記複数のセラミック層のうち、第１スルーホールが形成された第１セラミック層の面上に、第１スルーホール導体と電気的に接続するように該第１スルーホールの周縁に設けられた第１周縁導電部と、該第１周縁導電部より狭幅の第１リード部と、該第１リード部より広幅の第１接触導電部とをこの順に長手方向に一体に形成してなる第１導体が形成され、前記複数のセラミック層のうち、前記第１導体に対向する第２セラミック層の面上に、少なくとも前記第１接触導電部と電気的に接続する第２導体が形成されている。
このような構成とすると、第１導体のうち、第１接触導電部が第２導体との電気的接続を行うようになっている。従って、第１周縁導電部と第１接触導電部の間の第１リード部は、単に第１周縁導電部と第１接触導電部との間の導通を図ればよく、第１リード部を狭幅とすれば、第１導体全体を一定の幅とした場合に比べ、導電材料の使用量を削減できる。又、第１リード部を狭幅とすると、第１導体が形成されずに第１セラミック層が露出する面積が増えるので、対向する第２セラミック層との密着性が向上する。
さらに、焼成時に変形し易いスルーホールの第１周縁導電部から遠ざけた位置に、比較的大面積の第１接触導電部を設ければ、第２導体との電気的な接続信頼性も高くなる。

さらに、前記第２セラミック層には、前記第１スルーホールと連結する第２スルーホールが形成され、前記第２導体は、第２スルーホール導体と電気的に接続するように該第２スルーホールの周縁に設けられた第２周縁導電部と、該第２周縁導電部より狭幅の第２リード部と、該第２リード部より広幅の第２接触導電部とをこの順に長手方向に一体に形成してなり、少なくとも前記第１接触導電部と前記第２接触導電部とが電気的に接続されていてもよい。
このような構成とすると、第１導体の相手材である第２導体も第２リード部が狭幅となり、第１導体と同様に、導電材料の使用量を削減し、又、第１セラミック層、第２セラミック層同士の密着性が向上する。

さらに、前記第１リード部及び／又は前記第２リード部は、その長手方向に２本以上延びていてもよい。
このような構成とすると、第１リード部、第２リード部をそれぞれ複数本設けたため、そのうち１本のリード部が断線しても、他のリード部が導通を保つため、電気的な接続信頼性がさらに高くなる。

前記第１接触導電部及び／又は前記第２接触導電部は、環状形状を有していてもよい。
このような構成とすると、第１接触導電部、第２接触導電部に用いる導電材料の量を同一としても、第１接触導電部、第２接触導電部の外形を大きくすることができるので、各セラミック層を積層する際に多少ずれが生じても、相手となる導体と第１接触導電部、第２接触導電部が確実に接することができる。

さらに、前記第１接触導電部の面積は、前記第１周縁導電部の面積よりも大きい、及び／又は前記第２接触導電部の面積は、前記第２周縁導電部の面積よりも大きいことが好ましい。これにより、第１導体、もしくは第２導体の電気的な接続信頼性がさらに高くなる。

さらに、前記第１セラミック層の主成分である第１セラミックと、前記第２セラミック層の主成分である第２セラミックとが異なる材料でなり、両者の密着性が低下する虞があっても、第１リード部、第２リード部を狭幅とすると、第１セラミック層及び第２セラミック層が露出する面積が増えるので、密着性が向上する。

この発明によれば、他の導体との電気的な接続信頼性が高く、さらに導電材料の使用量を削減し、セラミック層同士の密着性をも向上させる導体が形成されたガスセンサとすることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る酸素センサ（ガスセンサ）１００を示す。この酸素センサ１００は、自動車の排気管（図示しない）に取り付けられ、排ガス中の酸素濃度を検知するものである。本実施形態では、図１の下方（プロテクタ１２５側）を酸素センサ１００の先端側とし、上方を基端側とする。
酸素センサ１００は、ガス検出素子２００、ガス検出素子２００を内側に保持する筒状の主体金具１０３、主体金具１０３の先端側の所定部位に装着されたプロテクタ１２５、主体金具１０３の基端側の所定部位に接続された筒状の外筒１３１等から構成されている。

ガス検出素子２００は、先端２００ａおよび基端２００ｂを有し、セラミック層を複数積層してなる長尺板状の積層型素子であり、後述する検出部２００ｓを先端側に備えている。ガス検出素子２００の大きさは、この例では長さ約４０ｍｍ×幅約５ｍｍ×厚み約１．２ｍｍである。
主体金具１０３は、ＳＵＳ４３０等のステンレスからなり、ガスセンサ１００を排気管に取り付けるための雄ネジ部１０５と、取り付け時に工具を係合させる六角係合部１０７とを外側に有する。また、主体金具１０３の内側には、径方向内側に向かって突出する内側段部１０９が設けられ、内側段部１０９は、ガス検出素子２００を保持する有底円筒状の金属ホルダ１１１を外側から支持している。
そして、この金属ホルダ１１１の内側には、ガス検出素子２００を所定の位置に配置するためのセラミックホルダ１１３と滑石充填層１１５とが先端側から順に配置されている。さらに滑石充填層１１５は、先端側から順に第１滑石充填層１１６、第２滑石充填層１１７の２層からなる。第２滑石充填層１１７の基端側には、アルミナ製の多段円筒状のスリーブ１１９が配置されている。そして、セラミックホルダ１１３、滑石充填層１１５及びスリーブ１１９の軸孔１１９ｈにガス検出素子２００が内挿されている。主体金具１０３の基端には、スリーブ１１９の基端に被さるように加締部１１０が延びており、加締部１１０を内側に折り曲げることにより、ステンレス製のリング部材１２１を介して、スリーブ１１９が主体金具１０３の先端側に押圧され、セラミックホルダ１１３、滑石充填層１１５等によってガス検出素子２００が締め付け保持されるようになっている。

一方、主体金具１０３の先端外周には、主体金具１０３の先端から突出するガス検出素子２００の検出部２００ｓを覆い、金属製のプロテクタ１２５が溶接されている。プロテクタ１２５は、有底円筒状で外側に位置する外側プロテクタ１２６と、有底円筒状で内側に位置する内側プロテクタ１２７とからなる二重構造をなし、外側プロテクタ１２６及び内側プロテクタ１２７には、それぞれ排気ガスを内側に取り入れるためのガス取入穴１２６ｋ，１２７ｋが複数設けられている。

主体金具１０３の基端側外周には、ＳＵＳ４３０からなる筒状の外筒１３１が溶接され、外筒１３１の内側には、円筒状のセパレータ１３５が配置されている。セパレータ１３５は、複数のリード線１４１をそれぞれ分離して保持する挿通孔を有すると共に、セパレータ１３５の先端側にガス検出素子２００の基端を収容する中心孔を有する。セパレータ１３５の中心孔を囲むように複数の接続端子金具１３９が配置され、接続端子金具１３９はガス検出素子２００の基端に設けられた端子部と電気的に接続するようになっている。又、各接続端子金具１３９から延びるリード線１４１は、ガスセンサ１００の基端側外部に取出されている。なお、セパレータ１３５先端の外周には、外側に向かって拡開する円筒バネ状の保持部材１３７が配置され、保持部材１３７が拡開して外筒１３１内面に当接することによりセパレータ１３５が固定されている。

セパレータ１３５の基端には、外筒１３１の基端側開口１３１ｃを閉塞する円柱状のゴムキャップ１４３が配置され、ゴムキャップ１４３が外筒１３１に装着された状態で外筒１３１の外周を径方向内側に加締めることにより、外筒１３１にゴムキャップ１４３が固定されている。ゴムキャップ１４３には、リード線１４１を挿通するための複数の挿通孔１４３ｈが設けられている。

次に、図２を参照してガス検出素子２００の構成について説明する。本発明において、ガス検出素子２００は、後述する複数のセラミック層２４１、２２１、２３１、２１１（図２ではそれぞれ、保護層、第２固体電解質層、絶縁層、第１固体電解質層）を積層してなり、これらのセラミック層の層方向での電気的導通を図るため、スルーホールを用いている。
そして、図２において、矢印Ａは、第１固体電解質層２１１に形成された第２電極２１５ａの接続部２１５ｃから、保護層２４１上に形成された第１電極パッド２４３に至る導通を図るためのスルーホールラインＡを示す。同様に、矢印Ｂは、第１固体電解質層２１１に形成された第１電極２１３ａの接続部２１３ｃから、保護層２４１上に形成された第２電極パッド２４４に至る導通を図るためのスルーホールラインＢを示す。
又、矢印Ｃは、第２固体電解質層２２１に形成された第３電極２２３ａの接続部２２３ｃから、保護層２４１上に形成された第３電極パッド２４５に至る導通を図るためのスルーホールラインＣを示す。
上記した各電極パッド２４３〜２４５は、ガスセンサ本体側の接続端子金具１３９（図１参照）に接続される。

本発明は、例えば対向する保護層２４１、第２固体電解質層２２１の各スルーホールにそれぞれ形成された導体２４７，２２２等を特定形状とすることにより、これらを重ね合わせた時の電気的な接続信頼性を高め、導電材料の使用量を削減するものであるが、導体の具体的な構成については後述する。

まず、ガス検出素子２００の全体構成について説明する。ガス検出素子２００は、酸素濃度を検知可能なセンサ部２０１と、センサ部２０１を加熱するヒータ部２５１とからなり、センサ部２０１は、酸素濃度検出セル２０３と酸素ポンプセル２０５とを有する。なお、図２において、左側（第１電極２１３ａ、第２電極２１５ａが位置する側）がガス検出素子２００の先端側であり、右側が基端側である。

酸素濃度検出セル２０３は、部分安定化ジルコニア焼結体からなる第１固体電解質層２１１と、それぞれ第１固体電解質層の表面２１１ａ、裏面２１１ｂの先端側に形成された第１電極２１３ａ、第２電極２１５ａとを有する。
また、ガス検出素子２００の長手方向において、第１電極２１３ａから基端に向かってリード部２１３ｂと、略長円状をなす接続部２１３ｃとがこの順に一体に形成されている。又、ガス検出素子２００の長手方向において、第２電極２１５ａから基端に向かってリード部２１５ｂと、略長円状をなす接続部２１５ｃとがこの順に一体に形成されている。
このようにして、第２電極２１５ａを基準電極とし、第１電極２１３ａを検知電極として酸素濃度検出セル２０３が構成される。
そして、酸素濃度検出セル２０３の表面２１１ａ側には、アルミナを主体とする絶縁層２３１が積層されている。絶縁層２３１の先端側には矩形状のガス測定室２３１ｃが開口し、ガス測定室２３１ｃ内に第１電極２１３ａが露出するようになっている。又、ガス測定室２３１ｃの縁のうち、絶縁層２３１の長手方向に沿う両側端は、拡散律速部２３１ｇを備え、検出ガスが拡散律側部２３１ｇを介してガス測定室２３１ｃに出入するようになっている。

次に、第１固体電解質層２１１のスルーホール部分について説明する。第１固体電解質層２１１の基端側には、スルーホールラインＡを貫くスルーホール２１１ｈが穿設され、その内周面にスルーホール導体２１７が形成されている。スルーホール導体２１７は、第１固体電解質層２１１の裏面２１１ｂの接続部２１５ｃと一体形成されていると共に、第１固体電解質層２１１の表面２１１ａにあってスルーホール２１１ｈの周縁に形成された導電部２１９と一体形成されている。導電部２１９は長手方向に延びる略長円状をなしている。

同様に、絶縁層２３１のスルーホール部分について説明する。絶縁層２３１の基端側には、スルーホールラインＡを貫くスルーホール２３１ｈ１が穿設され、その内周面にスルーホール導体２３３ｄが形成されている。スルーホール導体２３３ｄは、それぞれ絶縁層２３１の表面２３１ａ及び裏面２３１ｂにあってスルーホール２３３ｄの周縁に形成された導電部２３３ｅ、２３３ｆと一体形成されている。導電部２３３ｅ、２３３ｆは長手方向に延びる略長円状をなしている。
さらに、絶縁層２３１の基端側には、スルーホールラインＢを貫くスルーホール２３１ｈ２が穿設され、その内周面にスルーホール導体２３５ｄが形成されている。スルーホール導体２３５ｄは、それぞれ絶縁層２３１の表面２３１ａ及び裏面２３１ｂにあってスルーホール２３３ｄの周縁に形成された導電部２３５ｅ、２３５ｆと一体形成されている。
導電部２３５ｅ、２３５ｆは長手方向に延びる略長円状をなしている。

次に、酸素ポンプセル２０５について説明する。
酸素ポンプセル２０５は、部分安定化ジルコニア焼結体からなる第２固体電解質層２２１と、それぞれ第２固体電解質層の表面２２１ａ、裏面２２１ｂの先端側に形成された第３電極２２３ａ、第４電極２２５ａとを有する。
また、ガス検出素子２００の長手方向において、第３電極２２３ａから基端に向かってリード部２２３ｂと、略長円状をなす接続部２２３ｃとがこの順に一体に形成されている。又、ガス検出素子２００の長手方向において、第４電極２２５ａから基端に向かってリード部２２５ｂと、略長円状をなす接続部２２５ｃとがこの順に一体に形成されている。

そして、酸素ポンプセル２０５の裏面２２１ｂ側に積層された絶縁層２３１のガス測定室２３１ｃ内に、第４電極２２５ａが露出するようになっている。
一方、酸素ポンプセル２０５の表面２２１ａ側には、アルミナを主体とする保護層２４１が積層され、保護層２４１の先端側には矩形状の切抜き部に多孔質の電極保護部２４１ｅが配置されて第４電極部２２３ａを覆っている。電極保護部２４１ｅは、第４電極部２２３ａの被毒を抑制する。
このようにして、ガス測定室２３１内の酸素を第３電極２２３ａと第４電極２２５ａとによってポンピングするようになっている。

次に、第２固体電解質層２２１のスルーホール部分について説明する。第２固体電解質層２２１の基端側には、スルーホールラインＡを貫くスルーホール２２１ｈ１が穿設され、その内周面にスルーホール導体２２６が形成されている。スルーホール導体２２６は、それぞれ第２固体電解質層２２１の表面２２１ａ及び裏面２２１ｂにあってスルーホール２２１ｈの周縁に形成された導電部２２２、２２４と電気的に接続されている。導電部２２２、２２４は長手方向に延びる略長円状をなしている。
さらに、第２固体電解質層２２１の基端側には、スルーホールラインＢを貫くスルーホール２２１ｈ２が穿設され、その内周面にスルーホール導体２２７が形成されている。スルーホール導体２２７は、第２固体電解質層２２１の裏面２２１ｂの接続部２２５ｃと電気的に接続されていると共に、第２固体電解質層２２１の表面２２１ａにあってスルーホール２２１ｈ２の周縁に形成された導電部２２９と電気的に接続されている。導電部２２９は長手方向に延びる略長円状をなしている。

同様に、保護層２４１のスルーホール部分について説明する。保護層２４１の基端側には、スルーホールラインＡを貫くスルーホール２４１ｈ１が穿設され、その内周面にスルーホール導体２７１が形成されている。スルーホール導体２７１は、それぞれ保護層２４１の表面２４１ａ及び裏面２４１ｂにあってスルーホール２４１ｈ１の周縁に形成された第１電極パッド２４３、導電部２４７と電気的に接続されている。第１電極パッド２４３はスルーホール２４１ｈ１より大きく長手方向に延びる矩形状をなし、導電部２４７は長手方向に延びる略長円状をなしている。
さらに、保護層２４１の基端側には、スルーホールラインＢを貫くスルーホール２４１ｈ２が穿設され、その内周面にスルーホール導体２７２が形成されている。スルーホール導体２７２は、それぞれ保護層２４１の表面２４１ａ及び裏面２４１ｂにあってスルーホール２４１ｈ２の周縁に形成された第２電極パッド２４４、導電部２４８と電気的に接続されている。第２電極パッド２４４はスルーホール２４１ｈ２より大きく長手方向に延びる矩形状をなし、導電部２４８は長手方向に延びる略長円状をなしている。

これらに加え、保護層２４１の基端側には、スルーホールラインＣを貫くスルーホール２４１ｈ３が穿設され、その内周面にスルーホール導体２７３が形成されている。スルーホール導体２７３は、それぞれ保護層２４１の表面２４１ａ及び裏面２４１ｂにあってスルーホール２４１ｈ３の周縁に形成された第３電極パッド２４５、導電部２４９と電気的に接続されている。第３電極パッド２４５はスルーホール２４１ｈ３より大きく長手方向に延びる矩形状をなし、導電部２４９は長手方向に延びる略長円状をなしている。
なお、第１電極パッド２４３が最も基端側に位置し、第２電極パッド２４４、第３電極パッド２４５は第１電極パッド２４３より先端側でかつ保護層２４１の長手方向に垂直にそれぞれ並んでいる。

次に、ヒータ部２５１について説明する。ヒータ部２５１は、アルミナを主体とするセラミック層２５３及びセラミック層２５５と、これらの間に挟まれる発熱体２５７と、セラミック層２５５の裏面２５５ｂのうち、基端側に設けられた一対のヒータ用外部接続パッド２６１，２６２とを有する。発熱体２５７は、先端側から長手方向に順に、蛇行して延びる発熱部２５７ａと、一対のリード部２５７ｂ１，２５７ｂ２と、１対の接続部２５７ｃ１、２５７ｃ２とからなる。そして、セラミック層２５５の基端のスルーホール２５５ｈ１、２５５ｈ２を介して、接続部２５７ｃ１、２５７ｃ２と、ヒータ用外部接続パッド２６１，２６２とを電気的に接続している。

なお、製造方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、保護層２４１、第２固体電解質層２２１、絶縁層２３１、第１固体電解質層２１１、セラミック層２５３、セラミック層２５５の表裏に、それぞれ上記した各種電極、リード部、導電部、電極パッド、発熱体等となる導電ペーストを印刷し、各スルーホールにスルーホールめっき等により各スルーホール導体を形成した後、保護層２４１、第２固体電解質層２２１、絶縁層２３１、第１固体電解質層２１１、セラミック層２５３、セラミック層２５５を積層して焼成することにより、ガス検出素子２００を製造することができる。
導電ペーストとしては特に制限されないが、導電性と耐腐食性に優れたＰｔ系のペーストが好ましく、又、Ｐｔ系ペースト等の高コストの材料を用いる場合に、特に本発明が有効となる。
保護層２４１、絶縁層２３１、セラミック層２５３、２５５としては、例えばアルミナ、チタニア、スピネル等の絶縁層が挙げられ、第１固体電解質層２１１、第２固体電解質層２２１としては、例えば、ジルコニアを含む固体電解質層が挙げられる。従って、後述するように、保護層２４１を第１セラミック（アルミナ）から構成して第１セラミック層とし、第２固体電解質層２２１を第２セラミック（ジルコニア）から構成して第２セラミック層とした場合、第１セラミックと第２セラミックとは異なる材料からなり、両者の密着性が低下する虞があるが、本発明を適用することで両層の密着性を向上させることができる。

次に、図３を参照し、スルーホールラインＡの断面構成について説明する。スルーホールラインＡは、各スルーホール２１１ｈ、２３１ｈ１、２２１ｈ１、２４１ｈ１が同心に並んで形成されている。ここで、スルーホール２１１ｈ、２２１ｈ１、２４１ｈ１は同径の円筒状であるが、スルーホール２３１ｈ１は他のスルーホールより大径の長円筒状であるため、スルーホール２３１ｈ１の側壁がスルーホールラインＡより側方へはみ出している。
又、それぞれスルーホール２１１ｈ、２２１ｈ１、２４１ｈ１に形成されたスルーホール導体２１７、２２６、２７１は、各スルーホールの表裏面でスルーホールの周縁から外側に広がっている。そして、各スルーホール導体２１７、２２６、２７１につながる各導電部２１９、２２４、２２２、２４７は、各スルーホールの先端側にのみ形成されている。
一方、スルーホール２３１ｈ１に形成されたスルーホール導電部２３３ｄは、スルーホール２３１ｈ１先端側の前半分の側壁にのみ形成されている。そして、導体２３３ｆはスルーホール２３３ｄの内側へ向かって延び、導電部２１９に接続されており、また、導体２３３ｅは、スルーホール２３３ｄの反対側に向かって延び、導電部２２４に接続している。
又、第１電極パッド２４３は、スルーホール２４１ｈ１の先端側にのみ形成されている。

そして、スルーホールラインＡにおいて、本発明における「第１導体」と「第２導体」の組合せとして、導体２４７と導体２２２（図３のＡ１）、導体２２４と導体２３３ｅ（図３のＡ２）が相当する。
具体的に、Ａ１においては、保護層２４１が特許請求の範囲の「第１セラミック層」に相当し、第２固体電解質層２２１が「第２セラミック層」に相当し、スルーホール２４１ｈ１が「第１スルーホール」に相当し、スルーホール２２１ｈ１が「第２スルーホール」に相当し、スルーホール導体２７１が「第１スルーホール導体」に相当し、スルーホール導体２２６が「第２スルーホール導体」に相当し、導体２４７が「第１導体」に相当し、導体２２２が「第２導体」に相当する。
また、Ａ２においては、第２固体電解質層２２１が特許請求の範囲の「第１セラミック層」に相当し、絶縁層２３１が「第２セラミック層」に相当し、スルーホール２２１ｈ１が「第１スルーホール」に相当し、スルーホール２３１ｈ１が「第２スルーホール」に相当し、スルーホール導体２２６が「第１スルーホール導体」に相当し、スルーホール導体２３３ｄが「第２スルーホール導体」に相当し、導体２２４が「第１導体」に相当し、導体２３３ｅが「第２導体」に相当する。

次に、図４を参照し、スルーホールラインＢの断面構成について説明する。スルーホールラインＢは、第１固体電解質層２１１にスルーホールが形成されていないこと以外は、スルーホールラインＡと実質的に同一であるのでその説明を省略する。
なお、電極パッド２４４は、スルーホール２４１ｈ２の基端側にのみ形成されている。また、導電部２３５ｆは、接続部２１３ｃに接続している。
スルーホールラインＢにおいて、本発明における「第１導体」と「第２導体」の組合せとして、導体２４８と導体２２９（図４のＢ１）、導体２２５ｃと導体２３５ｅ（図４のＢ２）が相当する。
具体的に、Ｂ１においては、保護層２４１が特許請求の範囲の「第１セラミック層」に相当し、第２固体電解質層２２１が「第２セラミック層」に相当し、スルーホール２４１ｈ２が「第１スルーホール」に相当し、スルーホール２２１ｈ２が「第２スルーホール」に相当し、スルーホール導体２７２が「第１スルーホール導体」に相当し、スルーホール導体２２７が「第２スルーホール導体」に相当し、導体２４８が「第１導体」に相当し、導体２２９が「第２導体」に相当する。
また、Ｂ２においては、第２固体電解質層２２１が特許請求の範囲の「第１セラミック層」に相当し、絶縁層２３１が「第２セラミック層」に相当し、スルーホール２２１ｈ２が「第１スルーホール」に相当し、スルーホール２３１ｈ２が「第２スルーホール」に相当し、スルーホール導体２２７が「第１スルーホール導体」に相当し、スルーホール導体２３５ｄが「第２スルーホール導体」に相当し、導体２２５ｃが「第１導体」に相当し、導体２３５ｅが「第２導体」に相当する。

次に、図５を参照し、スルーホールラインＣの断面構成について説明する。スルーホールラインＣにおいて、スルーホール２４１ｈ３に形成されたスルーホール導電部２７３につながる導体２４９は、スルーホールの先端側にのみ形成されている。又、電極パッド２４５は、スルーホール２４１ｈ３の基端側にのみ形成されている。
スルーホールラインＣにおいて、本発明における「第１導体」と「第２導体」の組合せとして、導体２４９と接続部２２３ｃ（図５のＣ１）が相当する。
具体的に、Ｃ１においては、保護層２４１が特許請求の範囲の「第１セラミック層」に相当し、第２固体電解質層２２１が本発明の「第２セラミック層」に相当し、スルーホール２４１ｈ３が「第１スルーホール」に相当し、スルーホール導体２７３が「第１スルーホール導体」に相当し、導体２４９が「第１導体」に相当し、接続部２２３ｃが「第２導体」に相当する。

次に、本発明の特徴部分である、上記した「第１導体」と「第２導体」の構成について説明する。
図６は、本発明の実施形態に係るガスセンサであって、上記スルーホールラインＡの導体２４７と導体２２２の組合せ（図３のＡ１）を示す部分斜視図である。なお、Ａ１の他、上記Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が図６の組合せと同様の形態を有し、以下、Ａ１のみ詳細な説明を行い、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２については、省略する。

図６において、「第１導体」に相当する導体２４７は、スルーホール２４１ｈ１の第１周縁導電部２４７ｃと、第１周縁導電部２４７ｃより狭幅の第１リード部２４７ｂと、リード部２４７ｂより広幅で円形の第１接触導電部２４７ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。そして、最も狭幅の長尺状の第１リード部２４７ｂの両端に、略円形の第１周縁導電部２４７ｃと第１接触導電部２４７ａがそれぞれ接続し、導体２４７は全体として亜鈴状になっている。
ここで、導体２４７の「幅」とは、第１周縁導電部２４７ｃの重心Ｇ２と第１接触導電部２４７ａの重心Ｇ１とを結ぶ直線Ｌに垂直な方向ｗにおける幅をいう。そして、第１リード部２４７ｂは導体２４７のうち、最も狭幅である部分をいう。なお、導体２４７の長手方向は、保護層２４１の長手方向に一致しているが、これに限られない。又、「周縁導電部」とは、セラミック層上におけるスルーホールの周縁に設けられ、スルーホール内に設けられたスルーホール導体と接続される導体部分をいう。

図６に示すように、導体２４７のうち、第１接触導電部２４７ａが「第２導体」に相当する導体２２２との電気的接続を行うようになっている。従って、第１周縁導電部２４７ｃと第１接触導電部２４７ａの間の第１リード部２４７ｂは、単に第１周縁導電部２４７ｃと第１接触導電部と２４７ａの間の導通を図ればよい。
このため、第１リード部２４７ｂを狭幅とすれば、導体２４７全体を一定の幅（図６の破線）とした場合に比べ、領域Ｓの部分の導電材料を不要とすることができ、導電材料の使用量を削減できる。又、領域Ｓで保護層２４１が露出しているので、対向する第２固体電解質層２２１との密着性が向上する。さらに、焼成時に変形し易いスルーホールの第１周縁導電部２４７ｃから遠ざけた位置に、第１周縁導電部２４７ｃよりも大きな面積の第１接触導電部２４７ａを設けているので、導体２２２との電気的な接続信頼性も高くなる。

なお、焼成時に変形し易いスルーホールの第１周縁導電部２４７ｃから、なるべく遠ざけた位置で第２導体２２２との電気的接続を行う点からは、第１リード部２４７ｂの長さを長くすることが好ましい。但し、第１リード部２４７ｂの長さが長すぎると導電材料の節約量が少なくなることや、電気抵抗が高くなるので、例えば、第１周縁導電部２４７ｃの直径を０．４８ｍｍとしたとき、第１リード部２４７ｂの長さを０．５〜１．３５ｍｍ程度（つまり、第１リード部２４７ｂの長さが第１周縁導電部２４７ｃの直径の１〜３倍程度）とすることが好ましい。

一方、導体２４７に接続され、「第２導体」に相当する導体２２２は、導体２４７と同一の構成を有しており、第２スルーホール２２１ｈ１の第２周縁導電部２２２ｃと、第２周縁導電部２２２ｃより狭幅の第２リード部２２２ｂと、第２リード部２２２ｂより広幅で円形の第２接触導電部２２２ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。
そして、導体２２２の第２接触導電部２２２ａが、第１接触導電部２４７ａとほぼ重なるようにして、両者が電気的に接続されている。なお、第２リード部２２２ｂを狭幅とすれば、導体２２２全体を一定の幅（図６の破線）とした場合に比べ、導電材料の使用量を削減できる。又、第２固体電解質層２２１が露出しているので、対向する保護層２４１との密着性が向上する。さらに、焼成時に変形し易いスルーホールの第２周縁導電部２２２ｃから遠ざけた位置に、第２周縁導電部２２２ｃよりも大きな面積の第２接触導電部２２２ａを設けているので、導体２４７との電気的な接続信頼性も高くなる。

なお、第１リード部２４７ｂと第２リード部２２２ｂとは、接触している。これにより、導体２４７と導体２２２との電気的な接続信頼性もさらに高くなる。

図７は、本発明の実施形態に係るガスセンサであって、上記スルーホールラインＣの導体２４９と接続部２２３ｃの組合せ（図５のＣ１）を示す部分斜視図である。
図７において、「第１導体」に相当する導体２４９は、導体２４７と同一の構成を有しており、スルーホール２４１ｈ３の第１周縁導電部２４９ｃと、第１周縁導電部２４９ｃより狭幅の第１リード部２４９ｂと、第１リード部２４９ｂより広幅で円形の第１接触導電部２４９ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。
一方、導体２４９に接続され、「第２導体」に相当する接続部２２３ｃは、均一幅の長尺状をなしている。そして、導体２４９の第１接触導電部２４９ａが、接続部２２３ｃの所定位置に重なるようにして、両者が電気的に接続されている。

図８は、導体２４７の変形例となる導体３４７を示す上面図である。導体３４７は、導体２４７と同様に、スルーホール２４１ｈ１の第１周縁導電部３４７ｃと、第１リード部３４７ｂ１、３４７ｂ２と、円形の第１接触導電部３４７ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。但し、導体３４７は２本の第１リード部３４７ｂ１、３４７ｂ２を有し、これらの第１リード部３４７ｂ１、３４７ｂ２は、導体２４７の長手方向に離間して並び、端部でそれぞれ第１周縁導電部３４７ｃ及び第１接触導電部３４７ａに一体に接続している。ここで、第１リード部３４７ｂ１、３４７ｂ２が２本以上からなる場合には、すべての第１リード部の合計幅を「第１リード部の幅」と定義する。導体３４７においても、第１リード部３４７ｂ１、３４７ｂ２の幅は導体３４７のうち、最も狭幅である。
導体３４７のように、リード部を複数本設けた場合、そのうち１本のリード部が断線しても、他のリード部が導通を保つため、電気的な接続信頼性がさらに高くなる。なお、図８における変形例は、第１導体に限らず、第２導体についても適用できる。

図９は、導体２４７の変形例となる導体４４７を示す上面図である。導体４４７は、導体２４７と同様に、第１スルーホール２４１ｈ１の第１周縁導電部４４７ｃと、第１リード部４４７ｂと、円形の第１接触導電部４４７ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。
導体４４７においては、第１接触導電部４４７ａの内側の中心部分に導電材料が形成されていない円形領域Ｖが存在する。つまり、第１接触導通部４４７ａは円環状に形成されている。このようにすると、第１接触導電部４４７ａに用いる導電材料の量を同一としても、第１接触導電部４４７ａの外形を大きくすることができるので、各セラミック層を積層する際に多少ずれが生じても、相手となる導体と第１接触導電部４４７ａが確実に接することができる。なお、図９における変形例は、第１導体に限らず、第２導体についても適用できる。
なお、本発明において、第１接触導電部及び／又は第２接触導電部が「環状形状」を有するというとき、環は円環に限られず、例えば、矩形状、多角形、楕円、不定形等の外形を有する環であってもよい。

図１０は、導体２４７の変形例となる導体５４７を示す上面図である。導体５４７は、導体２４７と同様に、第１スルーホール２４１ｈ１の第１周縁導電部５４７ｃと、第１リード部５４７ｂ１、５４７ｂ２と、円形の第１接触導電部５４７ａをこの順に長手方向に一体に形成してなる。但し、導体５４７は、全体として第１周縁導電部５４７ｃと第１接触導電部５４７ａとを結ぶ方向に長い長円状をなし、導体５４７の中央に矩形状のくり抜き部Ｃが設けられている。このため、くり抜き部Ｃの周縁のうち、導体５４７の長手方向に沿った２つの辺が、それぞれ２本の第１リード部５４７ｂ１、５４７ｂ２を構成している。又、導体５４７の場合も２本の第１リード部５４７ｂ１、５４７ｂ２の合計幅を「リード部の幅」と定義する。
なお、最も狭幅な部分をリード部と定義するため（図１０の破線部分）、長円状の導体５４７の場合、第１周縁導電部５４７ｃと第１接触導電部５４７ａとは、いずれも矩形と円とを結合した形状をなしている。
導体５４７のように、リード部を複数本設けた場合、そのうち１本のリード部が断線しても、他のリード部が導通を保つため、電気的な接続信頼性がさらに高くなる。又、導体５４７の場合、全体の外形が長円状であり、亜鈴状に比べて形状が単純であるため、導体をペースト印刷する際の印刷が容易となると共に、外形に突出部等がないため、導体の断線や破損等も少なくなる。なお、図１０における変形例は第１導体に限らず、第２導体についても適用できる。

本発明は上記した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。例えば、本発明のガスセンサとしては酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯxセンサ、ＣＯ２センサなどが挙げられる。また、導体の全体の形状、周縁導電部、リード部、接触導電部の形状は特に限定されない。

本発明の実施形態に係る酸素センサ（ガスセンサ）の構成を示す断面図である。 ガス検出素子の構成を示す分解斜視図である。 スルーホールラインＡの断面構成を示す図である。 スルーホールラインＢの断面構成を示す図である。 スルーホールラインＣの断面構成を示す図である。 スルーホールラインＡの導体２４７と導体２２２の組合せを示す部分斜視図である。 スルーホールラインＣの導体２４９と導体２２３ｃの組合せを示す部分斜視図である。 導体２４７の変形例を示す上面図である。 導体２４７の別の変形例を示す上面図である。 導体２４７のさらに別の変形例を示す上面図である。 焼成により周縁導体部に反り等の変形を生じ、相手材との間に間隙が生じた状態を示す図である。

１００ ガスセンサ
２００ ガス検出素子
２１１、２２１、２３１、２４１ セラミック層
２４１ 保護層
２２１ 第２固体電解質層
２１１ｈ、２２１ｈ１、２２１ｈ２、２３１ｈ１、２３１ｈ２、２４１ｈ１、２４１ｈ
２、２４１ｈ３ スルーホール
２２２、２２３ｃ 第２導体
２４７ 第１導体
２４７ａ （第１導体の）第１接触導電部
２４７ｂ （第１導体の）第１リード部
２４７ｃ （第１導体の）第１周縁導電部

Claims (6)

1. 複数のセラミック層が積層され、先端側に検出部が形成された長手方向に延びる板状のガス検出素子を備えたガスセンサであって、
   前記複数のセラミック層のうち、第１スルーホールが形成された第１セラミック層の面上に、第１スルーホール導体と電気的に接続するように該第１スルーホールの周縁に設けられた第１周縁導電部と、該第１周縁導電部より狭幅の第１リード部と、該第１リード部より広幅の第１接触導電部とをこの順に長手方向に一体に形成してなる第１導体が形成され、
   前記複数のセラミック層のうち、前記第１導体に対向する第２セラミック層の面上には、少なくとも前記第１接触導電部と電気的に接続する第２導体が形成されているガスセンサ。
2. 前記第２セラミック層には、前記第１スルーホールと連結する第２スルーホールが形成され、前記第２導体は、第２スルーホール導体と電気的に接続するように該第２スルーホールの周縁に設けられた第２周縁導電部と、該第２周縁導電部より狭幅の第２リード部と、該第２リード部より広幅の第２接触導電部とをこの順に長手方向に一体に形成してなり、少なくとも前記第１接触導電部と前記第２接触導電部とが電気的に接続されている請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記第１リード部及び／又は前記第２リード部は、その長手方向に２本以上延びる請求項１又は２記載のガスセンサ。
4. 前記第１接触導電部及び／又は前記第２接触導電部は、環状形状を有する請求項１〜３のいずれかに記載のガスセンサ。
5. 前記第１接触導電部の面積は、前記第１周縁導電部の面積よりも大きい、及び／又は前記第２接触導電部の面積は、前記第２周縁導電部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガスセンサ。
6. 前記第１セラミック層の主成分である第１セラミックと、前記第２セラミック層の主成分である第２セラミックとは異なる材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガスセンサ。