專利名稱：復(fù)合陶瓷生基板及其制造方法、陶瓷燒結(jié)主體及氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個基板部的陶瓷基板、具有包括多個區(qū)的復(fù)合陶瓷層的陶瓷燒結(jié)主體、包括固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和絕緣陶瓷區(qū)的氣體傳感器裝置、利用該氣體傳感器裝置的氣體傳感器以及制造該復(fù)合陶瓷生基板的方法。
背景技術(shù)：
作為至少兩個具有不同成分合成物的復(fù)合陶瓷生基板迄今已經(jīng)公知(參見第2535617號日本專利(第1頁和圖12))。
第2535617號日本專利(第1頁和圖12)披露了一種陶瓷基板制造工藝，該工藝為這樣的技術(shù)，即在其中第一和第二漿液彼此接觸并彼此平行狀態(tài)下，利用刮刀方法，通過澆注第一和第二漿液，得到復(fù)合陶瓷生基板(參見權(quán)利要求1和圖12)。
發(fā)明概述當(dāng)利用在第2535617號日本專利(第1頁和圖12)中披露技術(shù)制造的復(fù)合陶瓷生基板、形成陶瓷燒結(jié)主體，存在著如下問題。也就是說，已經(jīng)證實，當(dāng)在第一基板部和第二基板部之間燒制特性存在不同時，在燒制后陶瓷燒結(jié)主體作為這樣的陶瓷燒結(jié)主體形成，其中在通過對第一基板部燒結(jié)而獲得的第一陶瓷區(qū)和通過對第二基板部燒結(jié)得到的第二陶瓷區(qū)之間的邊界上方或者沿著該邊界，已經(jīng)形成裂縫或者將會很容易形成裂縫。已經(jīng)認(rèn)為的是，根據(jù)在第2535617號日本專利(第1頁和圖12)中披露的技術(shù)，這大致是由于第一基板部和第二基板部只是大致垂直于復(fù)合陶瓷生基板表面結(jié)合形成交界面。
例如氧化鋯的固體電解質(zhì)陶瓷材料在高溫下具有離子導(dǎo)電性。這樣，該固體電解質(zhì)陶瓷材料迄今為止確定為用作氣體傳感器裝置，例如燃料電池或者NaS電池的部件、氧氣傳感器等等。
為了在氣體傳感器等中使用這種固體電解質(zhì)陶瓷材料，需要在固體電解質(zhì)陶瓷材料表面上提供電極，從而得到由于離子導(dǎo)電導(dǎo)致在電極之間產(chǎn)生的電勢差。另一方面，為了把具有電連續(xù)性的導(dǎo)線引導(dǎo)到電極上，優(yōu)選的是，使用通過在絕緣體或者特別是如氧化鋁的絕緣陶瓷材料上印刷等手段形成的導(dǎo)線。
然而，在生基板燒制時，在如氧化鋯的固體電解質(zhì)陶瓷材料和如氧化鋁的絕緣陶瓷材料之間的燒制特性存在著差異。例如，在熱膨脹系數(shù)上存在著不同。結(jié)果，當(dāng)一塊生基板上，由固體電解質(zhì)陶瓷材料制成的基板部和由絕緣陶瓷材料制成的基板部彼此相鄰設(shè)置時，如上所述可能在兩者上或者沿著兩者產(chǎn)生裂縫。
這樣，目前氣體傳感器裝置等通過分開的生基板疊加而形成，其中一個生基板由固體電解質(zhì)陶瓷材料制成，而另外的生基板由絕緣陶瓷材料制成。
然而，當(dāng)電極形成在固體電解質(zhì)陶瓷層的表面(與該絕緣陶瓷層相對)上時，很難把電極連接到形成在絕緣陶瓷層表面上的焊盤上，其中該絕緣陶瓷層疊加到該固體電解質(zhì)陶瓷層上。也就是說，希望的是，經(jīng)由用于把電極引入到固體電解質(zhì)陶瓷層上的布線層，或者經(jīng)由穿過該固體電解質(zhì)陶瓷層的通路導(dǎo)體或者穿過其側(cè)面的側(cè)向?qū)w，把電極連接到在絕緣陶瓷層上的焊盤上。然而，該固體電解質(zhì)陶瓷層在高溫區(qū)具有離子導(dǎo)電性。這樣，當(dāng)導(dǎo)線層或者通路導(dǎo)體直接形成在該固體電解質(zhì)陶瓷層上時，該布線層或者通路導(dǎo)體經(jīng)由固體電解質(zhì)陶瓷層導(dǎo)電連接到電極上。為此，布線層、通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w不能直接形成在該固體電解質(zhì)陶瓷層上。
這樣，氧化鋯等的絕緣陶瓷涂層涂在該固體電解質(zhì)陶瓷層的表面或者后表面上的預(yù)定區(qū)域上，該布線層形成在該絕緣陶瓷涂層上?？蛇x擇的是，該固體電解質(zhì)陶瓷層充分大，同時該通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w形成在溫度足夠低的區(qū)域上，用于使固體電解質(zhì)陶瓷層沒有離子導(dǎo)電性(也就是說，起絕緣陶瓷層作用)。這樣，通過利用因此形成的布線層、通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w，電極連接到在絕緣陶瓷層上的布線上?？蛇x擇的是，如氧化鋁的絕緣層形成在通孔的內(nèi)圓周或者側(cè)向表面上，而通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w形成得通過絕緣層與固體電解質(zhì)陶瓷層絕緣。這樣，通過利用因此形成的絕緣層，該電極不得不連接到在絕緣陶瓷層上的布線上。然而，在這些技術(shù)中，存在一些問題，即在使產(chǎn)品緊湊上存在著障礙，或者制造非常麻煩而導(dǎo)致費用增加。
此外，根據(jù)在第2535617號日本專利(第1頁和圖12)中披露的技術(shù)，當(dāng)?shù)谝粷{液和第二漿液干燥以形成生基板時，由于在包含在該漿液中溶劑不同、在包含在該漿液中陶瓷粉末材料不同、粘合劑材料不同等，在基板形成時，在形成的漿液(基板部)之間出現(xiàn)例如收縮率變化或者收縮率等特性方面的不同。在這種情況下，已經(jīng)證實，在完成的生基板中，在第一基板部和第二基板部之間出現(xiàn)裂縫，從而該生基板不能作為生基板使用。
本發(fā)明考慮著上述問題而開發(fā)。本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合陶瓷生基板，其中當(dāng)含有復(fù)合陶瓷生基板的生陶瓷材料燒制時，裂縫幾乎不出現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種沒有任何裂縫等出現(xiàn)的高可靠性陶瓷燒結(jié)主體。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種沒有任何裂縫等出現(xiàn)的高可靠性氣體傳感器裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用該高可靠性氣體傳感器裝置的氣體傳感器。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造沒有裂縫復(fù)合陶瓷生基板的方法。
為了解決上述問題，根據(jù)發(fā)明的第一結(jié)構(gòu)，提供一種復(fù)合陶瓷生基板，包括包括第一基板材料的第一基板部；包括第二基板材料的第二基板部，第二基板部在燒制特性方面與所述第一基板部不同；和混合部，在第一和第二基板部之間，包括第一和第二基板材料的混合物，具有復(fù)合基板部厚度至少兩倍的寬度，其中第一和第二基板部通過所述混合部在擴展方向上彼此結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合陶瓷生基板形成單個基板，其中在燒制特性方面不同的第一和第二基板部在基板擴散方向上彼此相鄰。另外，該第一和第二基板部經(jīng)由混合部彼此結(jié)合在一起，其中在該混合部，第一和第二基板材料在基板厚度至少兩倍大的范圍上進行混合。
通過沖壓、折彎、纏繞等方式，該復(fù)合陶瓷生基板可形成為預(yù)定形狀。電極等類似元件可形成在該復(fù)合陶瓷生基板相應(yīng)部分上?？蛇x擇的是，該復(fù)合陶瓷生基板可通過疊加等與其他陶瓷生基板或者元件集成在一起。然后，由復(fù)合陶瓷生基板制成的生陶瓷材料或者由與其他基板或者元件結(jié)合的復(fù)合陶瓷生基板制成的生陶瓷材料可燒制。在這種情況下，能抑制這樣問題的出現(xiàn)，即在獲得的陶瓷燒結(jié)主體上對應(yīng)于第一和第二基板部陶瓷部之間交界面上面或者沿著該交界面出現(xiàn)裂縫，或者當(dāng)應(yīng)力作用在該陶瓷燒結(jié)主體上時該燒結(jié)主體在該交界面容易斷開。這樣，就能形成可靠的陶瓷燒結(jié)主體。
盡管該混合部設(shè)置成該第一和第二基板材料在該混合部厚度至少兩倍大的范圍上混合，然而優(yōu)選的是，該范圍可以是該厚度三倍或者更多大，或者更優(yōu)選的是，五倍或者更多倍大。這是因為在第一基板部和第二基板部之間燒制特性上不同可在較寬范圍上得到吸收。
在本申請中，擴展方向意思是指垂直于陶瓷生基板(基板部)厚度方向的任何方向。因此，在平板狀生基板情況中，該擴展方向是指沿著其表面的平面方向。
基板材料是指形成該陶瓷生基板的基板部的材料?；宀牧系膶嵗ㄌ沾刹牧?陶瓷粉末)、粘接劑、如多孔劑的填加劑、在干燥后的殘留水、酒精、如有機溶劑的溶劑等。
在這些材料中，陶瓷材料的具體實例包括氧化鋁、氧化鋯、金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷(例如TiO2或者SnO2)等。
混合第一和第二基板材料不僅包括第一和第二基板材料被攪拌和混合從而兩者彼此不區(qū)分開來的情況，而且也包括在兩者可彼此區(qū)別開來狀態(tài)下兩者同時存在于垂直于生基板表面的方向(厚度方向)上的情況、其中第一和第二基板材料彼此鄰接同時交界面傾斜地穿過該厚度方向的情況，或者是該第一和第二基板材料被攪拌并形成鋸齒狀，例如象大理石形狀或者渦流形狀，從而兩者彼此可區(qū)分開。
該燒制特性是指當(dāng)復(fù)合陶瓷生基板燒制時通過每個基板部表現(xiàn)出的特性。例如，該特性表現(xiàn)為每個陶瓷材料的燒結(jié)起始溫度或者燒制收縮率、在燒結(jié)后在溫度降落期間確定熱膨脹量的陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)、在解粘接(debinder)過程中脫脂起始溫度(粘接劑分解溫度)等等。
此外，在燒制特性方面不同的基板部實例包括在燒制基板部時特性不同的基板部，這些特性例如燒制收縮的起始時間、燒制收縮量、在燒制后溫度下降期間熱收縮量等，這些特性不同是由于在收縮起始溫度、燒制收縮率、熱收縮量等因素差別而導(dǎo)致的，而這些導(dǎo)致因素又是由于在基板部之間陶瓷材料化學(xué)成分不同而產(chǎn)生的。具體地說，一個是氧化鋁陶瓷的基板部，而另一個是氧化鋯陶瓷的基板部。此外，基板部的實例可包括在燒制基板部時在特性上不同的基板部，這些特性不同是由于甚至當(dāng)陶瓷材料具有一種或者相同成分時、在基板部陶瓷材料之間的顆粒尺寸、特殊表面區(qū)域、化學(xué)活性等存在差異而導(dǎo)致。具體地說，兩個基板部采用一種化學(xué)成分或者采用與其陶瓷材料相同的化學(xué)成分，但是其中之一為由其中顆粒尺寸相對較大的氧化鋁陶瓷粉末制成的基板部，同時另外一個為由其中顆粒尺寸相對較小的氧化鋁陶瓷粉末制成的基板部。此外，基板部的實例可包括在粘接劑、如碳、咖啡因等的多孔劑或者與陶瓷材料一起用作基板部的其他填加劑的化學(xué)成分上不同的基板部，或者在每個基板部中在陶瓷材料和粘接劑之間在成分比率上不同的基板部。具體地說，包括這樣的情況，即，其中基板部由一種或者相同陶瓷材料制成但在分別包含在基板部內(nèi)粘接劑材料上彼此不同的情況，或者是其中在一個基板部內(nèi)該陶瓷材料的成分比率相對較大，同時在另一個基板部中相對較小的情況。此外，包括這樣的情況，即其中基板部由一種或者相同陶瓷材料制成，但是一個基板部包含多孔劑，從而在燒制后該基板部將形成多孔陶瓷材料，而另一基板部不含有多孔劑，從而該基板部將形成致密陶瓷材料。
為此，下面為優(yōu)選作為利用在燒制特性上不同的陶瓷材料的復(fù)合陶瓷生基板。也就是說，優(yōu)選的是，陶瓷生基板形成為單一個基板形式，其中多個基板部在擴展方向彼此相鄰，該陶瓷生基板形成為復(fù)合陶瓷生基板，在該基板中，通過混合部，第一基板部和第二基板部彼此相鄰并集成在一起，其中第一基板部由第一陶瓷材料制成，而第二基板部由在燒制特性上與第一陶瓷材料不同的第二陶瓷材料制成。該混合部位于該第一基板部和第二基板部之間，并使第一陶瓷材料和第二陶瓷材料在至少基板厚度兩倍大的范圍上混合。
在這種方式中，不管是否使用在燒制特性上不同的陶瓷材料，其中在燒制后沒有裂縫等缺陷出現(xiàn)的可靠陶瓷燒結(jié)主體可由于具有混合部而形成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二結(jié)構(gòu)，根據(jù)上述第一結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板可設(shè)計成該混合部這樣形成，以致于在混合部中的第一基板材料對第二基板材料比率從靠近第一基板部側(cè)到靠近第二基板部側(cè)降低，同時包含在混合部內(nèi)第二基板材料對第一基板材料的比率從相應(yīng)增加。
利用如此設(shè)計的復(fù)合陶瓷生基板，在混合部中燒制特性可從靠近第一基板部側(cè)朝靠近第二基板部側(cè)逐漸變化。因此，燒制特性不突然變化。當(dāng)利用該復(fù)合陶瓷生基板制造陶瓷燒結(jié)主體時，在對應(yīng)于一個基板部的部分和對應(yīng)于另外一個基板部的部分之間，可能出現(xiàn)的裂縫幾乎不可能在該陶瓷燒結(jié)主體中出現(xiàn)。
具體地說，以下結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。也就是說，優(yōu)選的是，根據(jù)第二結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板設(shè)計成，在該混合部，從靠近第一基板部側(cè)朝靠近第二基板部側(cè)，由第一基板材料制成部分的厚度減少，同時由第二基板部制成部分的厚度增加。
利用如此設(shè)計的復(fù)合陶瓷生基板，能夠確保防止在燒制特性上突然變化。因此，就能確保阻止以下問題出現(xiàn)，即在對應(yīng)于一個基板部的陶瓷燒結(jié)主體部分和對應(yīng)于另外基板部的另外部分之間出現(xiàn)裂縫。
根據(jù)本發(fā)明的第三結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板設(shè)計成該混合部這樣形成，以致于第一和第二基板材料在混合部內(nèi)成鋸齒形。
利用如此設(shè)計的復(fù)合陶瓷生基板，在第一基板材料和第二基板材料之間的交界面不具有簡單形狀，而是具有復(fù)雜形狀，其中在較寬范圍上延伸的交界面上，第一基板材料和第二基板材料彼此鄰接。當(dāng)利用該復(fù)合陶瓷生基板制造該陶瓷燒結(jié)主體時，通過燒制第一和第二基板材料獲得的第一和第二陶瓷材料彼此復(fù)雜地連接。這樣，特別是在該陶瓷燒結(jié)主體中，裂縫等幾乎不出現(xiàn)。
其中第一基板材料和第二基板材料彼此成鋸齒形式的實例包括其中由于兩種基板材料不均勻混合導(dǎo)致出現(xiàn)的圖案，例如，其中在混合部中第一基板材料和第二基板材料之間交界面、沿著從靠近第一基板部朝靠近第二基板部方向上和在基板厚度方向在斷面為S形狀(Z形狀)，或者其中第一基板材料和第二基板材料呈現(xiàn)大理石圖案或者渦流圖案。
根據(jù)本發(fā)明第四結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板可設(shè)計成這樣，其中用作該第一基板材料陶瓷成分中主要成分的第一陶瓷成分在該混合部的陶瓷成分中占據(jù)比率比在該第一基板部中的較低；以及用作該第二基板材料陶瓷成分中主要成分(具有最大重量的成分)、并在燒制特性上與該第一陶瓷成分不同的第二陶瓷成分在該混合部的陶瓷成分中占據(jù)的比率比在該第二基板部的中的較低。
在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合陶瓷生基板中，針對陶瓷成分建立以下關(guān)系。即，在混合部中第一陶瓷成分與總陶瓷成分的比率比在第一基板部中較低，同時在混合部中第二陶瓷成分與總陶瓷成分的比率比在第二基板部中較低。
因此，當(dāng)復(fù)合陶瓷生基板燒制時，該混合部表現(xiàn)出在第一基板部和第二基板部燒制特性的中間燒制特性。這樣，復(fù)合陶瓷生基板可緩解應(yīng)力的出現(xiàn)，其中該應(yīng)力由在第一基板部和第二基板部之間燒制特性差異而產(chǎn)生，從而抑制了裂縫等缺陷出現(xiàn)。
任何陶瓷材料如果在燒制特性上與第一陶瓷成分不同均可用作第二陶瓷成分。因此，如果該第二陶瓷成分具有與第一陶瓷成分不同的性能，例如對燒制特性有影響的性能，則將無妨礙。第二陶瓷成分的具體實例不僅包括這樣的情況，其中由于第二陶瓷成分由與第一陶瓷成分不同的成分(材料)制成、第二陶瓷成分在燒制特性上與該第一陶瓷成分不同的情況，而且也包括這樣的情況，其中盡管第二陶瓷成分由與第一陶瓷成分相同材料制成，但由于第二陶瓷成分具有與第一陶瓷成分不同的顆粒尺寸、不同的比表面面積等，從而該第二陶瓷成分在燒制特性上與第一陶瓷成分不同。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第五結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一到第四結(jié)構(gòu)中任何之一的復(fù)合陶瓷生基板設(shè)計成這樣，其中該第一和第二基板部中至少之一是彩色的，從而該第一和第二基板部可彼此區(qū)分開來。
當(dāng)在復(fù)合陶瓷生基板中第一基板部在色調(diào)上與第二基板部對應(yīng)或者類似時，其中在該復(fù)合陶瓷生基板中，第一基板部和第二基板部彼此鄰接，則難以知道在第一基板部和第二基板部之間邊界在哪里(混合部在哪里)，或者在操縱時每個部分所屬哪個基板部。這樣，操縱很困難。
相比之下，在根據(jù)本發(fā)明的生基板中，第一基板部和第二基板部可通過染色而彼此區(qū)分開來。因此，在第一和第二基板部之間，很容易區(qū)分基板部或者其間的邊界，從而容易處理操作該生基板。
盡管第一基板部和第二基板部兩者均可單獨染色，但只其中一個基板部染色，從而可被區(qū)別開。
至于對基板部染色的方法，例如，可以認(rèn)為，在制造生基板后，顏料涂在第一基板部上，從而使其染色。然而，優(yōu)選的是，作為染色劑的染料或者色素填加到將成為要染色的基板部漿液中，從而該漿液本身被染色。
此外，對于染色劑，優(yōu)選的是，采用如繞丹寧等有機染料，其特征在于，由于在燒制時加熱或者氧化而導(dǎo)致染料蒸發(fā)或者氣化，從而染料不存在于燒制后的陶瓷層中。這是由于基板部可通過染色區(qū)分，同時不用擔(dān)心這種染料對燒制后對陶瓷層的特性具有影響。
根據(jù)本發(fā)明的第六結(jié)構(gòu)，根據(jù)第五結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板可設(shè)計成這樣，其中該第一和第二基板部中至少之一是彩色的，從而該第一和第二基板材料可彼此區(qū)分開來。
在這種方式中，該第一和第二基板部可彼此區(qū)分開來，同時具有另外的優(yōu)點是，在混合部中第一和第二基板材料的混合部位置或者混合狀態(tài)很容易控制。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第七結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一到第六結(jié)構(gòu)中任何之一的復(fù)合陶瓷生基板設(shè)計成這樣，即該第一基板部為由固體電解質(zhì)陶瓷材料制成的固體電解質(zhì)陶瓷基板部；以及該第二基板部為由絕緣陶瓷材料制成的絕緣陶瓷基板部。
如上所述，在高溫下，通過對使氧化鋯作為其主要成分的固體電解質(zhì)陶瓷材料燒結(jié)而得到的固體電解質(zhì)陶瓷材料具有離子導(dǎo)電性。已經(jīng)確定把固體電解質(zhì)陶瓷材料用作燃料電池、NAS電池或者如氧氣傳感器的氣體傳感器裝置。為了在其他傳感器裝置等中使用固體電解質(zhì)陶瓷層，需要在該固體電解質(zhì)陶瓷層的表面上提供電極。另一方面，為了引導(dǎo)電連接到每個電極上的導(dǎo)線，優(yōu)選的是，使用在絕緣陶瓷上印刷等方式形成的布線。
然而，當(dāng)使用固體電解質(zhì)陶瓷材料時，該固體電解質(zhì)陶瓷材料具有離子導(dǎo)電性。因此，難以以下述形式利用通路導(dǎo)體、側(cè)向?qū)Ь€等在平面方向引導(dǎo)布線，或者在固體電解質(zhì)陶瓷材料厚度方向上引導(dǎo)導(dǎo)線，使得該布線直接形成在固體電解質(zhì)陶瓷材料表面上的形式。因此，絕緣涂層涂在除了形成電極的任何表面上，同時布線形成在該絕緣涂層上。可選擇的是，該固體電解質(zhì)陶瓷層足夠大。結(jié)果，存在的問題是，難以使包括該固體電解質(zhì)陶瓷材料的陶瓷燒結(jié)主體小型化，或者形成通路導(dǎo)體等非常麻煩，導(dǎo)致費用增加。
相比之下，在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合陶瓷生基板中，該固體電解質(zhì)陶瓷基板部和該絕緣陶瓷基板部經(jīng)由混合部彼此相鄰，從而形成單一的復(fù)合陶瓷生基板。因此，通過利用復(fù)合陶瓷生基板，電連接到在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域(通過對固體電解質(zhì)陶瓷基板部燒結(jié)得到)上形成的電極上的布線可引到與該固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域(通過對絕緣陶瓷部燒結(jié)得到)相鄰的絕緣陶瓷區(qū)域表面上。然后，在不考慮固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域離子導(dǎo)電性或者其溫度情況下，布線可纏繞。這樣，就能形成其中導(dǎo)線很容易纏繞的緊湊的燃料電池、緊湊的氣體傳感器裝置等裝置。
該絕緣陶瓷材料的實例包括如氧化鋁、富鋁紅柱石、氮化硅等。
固體電解質(zhì)陶瓷材料的實例包括氧化鋯等。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第八結(jié)構(gòu)，一種燒結(jié)主體通過對含有根據(jù)第一到第七結(jié)構(gòu)中任何之一的復(fù)合陶瓷生基板的生陶瓷材料進行燒制而獲得。
根據(jù)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)主體包括在還沒有燒制的生陶瓷材料中的上述復(fù)合陶瓷生基板。由于具有設(shè)置在復(fù)合陶瓷生基板中第一基板部和第二基板部之間的混合部，由于燒制而幾乎不產(chǎn)生裂縫。因此，使用復(fù)合陶瓷生基板通過對生陶瓷材料進行燒制得到的陶瓷燒結(jié)主體可作為可靠陶瓷燒結(jié)主體而形成，其中該主體在通過對復(fù)合陶瓷生基板燒制而得到的部分中沒有裂縫等缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的第九結(jié)構(gòu)，一種氣體傳感器裝置通過對包括根據(jù)第七機構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板的生氣體傳感器裝置材料進行燒結(jié)而獲得。在通過對復(fù)合陶瓷生基板燒制而得到的復(fù)合陶瓷層中，通過燒制，固體電解質(zhì)陶瓷基板部形成固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域。表面電極設(shè)置在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域的表面上，以及后電極設(shè)置在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域的后表面上。通過對混合部燒制，該絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)形成絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)。從表面電極引出的表面布線設(shè)置在絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的表面上。從后電極引出的后布線設(shè)置在該絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的后表面上。
在根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器裝置中，根據(jù)第七結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷生基板包括在生氣體傳感器裝置材料中。在通過對復(fù)合陶瓷生基板燒制得到的復(fù)合陶瓷層中，混合區(qū)(通過對混合部燒制得到的部分)設(shè)置在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)(通過對固體電解質(zhì)陶瓷基板部燒制得到)和絕緣陶瓷區(qū)(通過對絕緣陶瓷基板部燒制得到)之間。因此，由于燒制，在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和絕緣陶瓷區(qū)之間幾乎不出現(xiàn)裂縫。這樣，就能得到在該固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和絕緣陶瓷區(qū)之間沒有裂縫的可靠的氣體傳感器裝置。
此外，在氣體傳感器裝置中，固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)、絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)形成為單個的復(fù)合陶瓷層。分別經(jīng)由混合部的表面和后表面，利用表面導(dǎo)線和后導(dǎo)線，形成在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)的表面電極和后電極引出到與固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)相鄰的絕緣陶瓷區(qū)表面和后表面上。因此，不需要使固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)比需要的大或者形成復(fù)雜的通路導(dǎo)體等結(jié)構(gòu)，這些導(dǎo)體例如為與該固體電解質(zhì)陶瓷層絕緣的通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w。這樣，氣體傳感器裝置在導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中變得緊湊和簡單。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十結(jié)構(gòu)，一種氣體傳感器包括用于探測特殊氣體的如第九結(jié)構(gòu)的氣體傳感器裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器中，由于使用上述氣體傳感器裝置，就能得到緊湊和可靠的氣體傳感器。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第十一結(jié)構(gòu)，一種陶瓷燒結(jié)主體包括一個或者多個陶瓷層。至少一個陶瓷層為單一復(fù)合陶瓷層，該陶瓷層包括包括第一陶瓷材料的第一區(qū)、包括在燒制特性上與第一陶瓷材料不同的第二陶瓷材料的第二區(qū)、以及位于第一和第二區(qū)之間，包括第一和第二材料混合物并其厚度兩倍或者更多倍大的范圍上的混合區(qū)。該第一區(qū)、混合區(qū)和第二區(qū)在所述陶瓷層擴展方向上彼此集成在一起。
在根據(jù)本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)主體中，屬于該陶瓷燒結(jié)主體的其中一個陶瓷層為包含在第一區(qū)和第二區(qū)之間的混合區(qū)的復(fù)合陶瓷層。在該混合區(qū)，在該層厚度至少兩倍或者更多倍大的范圍上，第一陶瓷材料和第二陶瓷材料混合。因此，盡管第一區(qū)和第二區(qū)由在燒制特性上不同的材料制成，但由于在第一和第二區(qū)之間具有混合區(qū)，因此，在燒制特性上的差異得到緩解。這樣，在燒制中以及在燒制后，裂縫幾乎不出現(xiàn)。這樣就能得到可靠的陶瓷燒結(jié)主體，其中在該復(fù)合陶瓷層中沒有裂縫或者幾乎不出現(xiàn)裂縫。
如果第一和第二陶瓷材料在燒制特性上不同，效果良好。該第一和第二陶瓷材料通常在化學(xué)成分(例如氧化鋯和氧化鋁)上不同。然而，如果由于在顆粒尺寸、多孔性等方面不同導(dǎo)致在燒制特性上不同，則該第一和第二陶瓷材料可屬于一種以及相同種類(例如兩者都是氧化鋁)。
另外，該陶瓷燒結(jié)主體可如下改型。即，優(yōu)選的是，根據(jù)第十一結(jié)構(gòu)的陶瓷燒結(jié)主體，該混合區(qū)設(shè)計成含在該混合部內(nèi)的第一陶瓷材料的比率從靠近第一區(qū)側(cè)到靠近第二區(qū)側(cè)降低，同時含在該混合部內(nèi)的第二陶瓷材料的比率相應(yīng)地增加。根據(jù)這種陶瓷燒結(jié)主體，在燒制時燒制特性上的差異由于混合區(qū)的存在而得到緩解。這樣，就能確保獲得其中沒有裂縫或者幾乎不出現(xiàn)裂縫的可靠陶瓷燒結(jié)主體。
此外，優(yōu)選的是，該陶瓷燒結(jié)主體如下改型。即，該混合區(qū)設(shè)計成由第一陶瓷材料制成部分的厚度從靠近第一區(qū)側(cè)到靠近第二區(qū)側(cè)降低，同時由第二陶瓷材料制成部分的厚度相應(yīng)地增加。根據(jù)這種陶瓷燒結(jié)主體，就能確保獲得其中沒有裂縫或者幾乎不出現(xiàn)裂縫的可靠陶瓷燒結(jié)主體。
可選擇的是，根據(jù)第十一結(jié)構(gòu)的陶瓷燒結(jié)主體最好設(shè)計成該第一陶瓷材料和第二陶瓷材料在混合區(qū)彼此成鋸齒狀。利用這種結(jié)構(gòu)的陶瓷燒結(jié)主體，在第一陶瓷材料和第二陶瓷材料之間交界面沒有形成簡單形狀，而是在該交界面上相互鄰接具有復(fù)雜形狀。這樣，在該陶瓷燒結(jié)主體上幾乎不出現(xiàn)裂縫。
此外，根據(jù)發(fā)明的第十二結(jié)構(gòu)，根據(jù)第十一結(jié)構(gòu)的陶瓷燒結(jié)主體可包括包括由第一陶瓷材料的第一陶瓷層以及疊加到所述第一陶瓷層上并與之整體燒結(jié)的上述復(fù)合陶瓷層。在緊靠在第一陶瓷層上的復(fù)合陶瓷層的混合區(qū)部分上，該第一陶瓷材料在比第二陶瓷材料較寬的區(qū)域靠在第一陶瓷層上。
在這種方式中，可降低應(yīng)力，從而由應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫也可得到抑制，其中該應(yīng)力由在第一陶瓷層和復(fù)合陶瓷層之間或者特別在第一陶瓷層和復(fù)合陶瓷層混合區(qū)之間在燒制特性上差異而產(chǎn)生。
為了解決上述問題，根據(jù)發(fā)明的第十三結(jié)構(gòu)，一種氣體傳感器裝置包括一個或者多個陶瓷層。該陶瓷層中至少一個為復(fù)合陶瓷層，而該復(fù)合陶瓷層包括包括固體電解質(zhì)陶瓷材料的固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)、由燒制特性上與所述固體電解質(zhì)陶瓷材料不同的絕緣陶瓷材料制成的絕緣陶瓷區(qū)以及位于固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和絕緣陶瓷區(qū)之間、并在其厚度至少兩倍大的范圍上包括固體電解質(zhì)陶瓷材料和絕緣陶瓷材料混合物的混合區(qū)。該固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)、該混合區(qū)和該絕緣區(qū)在該陶瓷層的擴展方向上彼此結(jié)合成一起。在該復(fù)合陶瓷層中，該固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)在其前表面上具有表面電極以及在其后表面上的后電極。電連接到所述表面電極的表面布線設(shè)置在復(fù)合陶瓷層的絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的表面上，同時電連接后電極的后布線設(shè)置在該絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的后表面上。
在根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器裝置中，陶瓷層中至少一個為在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和絕緣陶瓷區(qū)之間具有混合區(qū)的復(fù)合陶瓷層。因此，在該復(fù)合陶瓷層中，由于在固體電解質(zhì)陶瓷材料和絕緣陶瓷材料之間在燒制特性上不同，導(dǎo)致在燒制中以及燒制后幾乎不出現(xiàn)裂縫。因此，就能得到其中在該復(fù)合陶瓷層中沒有裂縫的可靠氣體傳感器裝置。
此外，在至少一個陶瓷層中，固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)、絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)形成為單個復(fù)合陶瓷層。表面電極和后電極設(shè)置在該固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)上，以及電連接到電極引出的表面布線和后布線設(shè)置在該混合區(qū)和絕緣區(qū)上。因此，就不必要使該固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)比需要的更大，或者形成例如與該固體電解質(zhì)陶瓷層絕緣的通路導(dǎo)體或者側(cè)向?qū)w的復(fù)雜通路導(dǎo)體等結(jié)構(gòu)。這樣，該氣體傳感器裝置在布線結(jié)構(gòu)上變得復(fù)雜和簡單。
由于在固體陶瓷材料和絕緣陶瓷材料之間燒結(jié)起始溫度、燒結(jié)收縮率、熱膨脹系數(shù)等上存在不同，導(dǎo)致兩者在燒制特性上不同。
另外，優(yōu)選的是，該氣體傳感器裝置可如下改型。即，該混合區(qū)設(shè)計成含在該混合部內(nèi)的固體電解質(zhì)陶瓷材料的比率從靠近固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)側(cè)到靠近絕緣陶瓷區(qū)側(cè)降低，同時含在該混合部內(nèi)的絕緣陶瓷材料的比率相應(yīng)地增加。
此外，優(yōu)選的是，該混合區(qū)設(shè)計成由固體電解質(zhì)陶瓷材料制成部分的厚度從靠近固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)側(cè)到靠近絕緣陶瓷區(qū)側(cè)降低，同時由陶瓷材料制成部分的厚度相應(yīng)地增加。
可選擇的是，該混合區(qū)最好設(shè)計成該固體電解質(zhì)陶瓷材料和該絕緣陶瓷材料彼此成鋸齒狀。在這些改型氣體傳感器裝置中，裂縫幾乎不出現(xiàn)。
此外，根據(jù)發(fā)明的第十四結(jié)構(gòu)，根據(jù)第十三結(jié)構(gòu)的氣體傳感器裝置可設(shè)計成設(shè)置由絕緣陶瓷材料制成的絕緣陶瓷層以及疊加到該絕緣陶瓷層上并與之整體燒結(jié)的上述復(fù)合陶瓷層，同時在靠在該絕緣陶瓷層上的復(fù)合陶瓷層的混合區(qū)部分上，該絕緣陶瓷材料在比固體電解質(zhì)陶瓷材料較寬的區(qū)域靠在該絕緣陶瓷層上。
在這種方式中，可降低應(yīng)力，從而由這種應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫也可得到抑制，其中該應(yīng)力由在絕緣陶瓷層和復(fù)合陶瓷層之間或者特別在絕緣陶瓷層和復(fù)合陶瓷層混合區(qū)之間在燒制特性上差異而產(chǎn)生。這樣，能夠抑制本來由于應(yīng)力會造成的裂縫。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十五結(jié)構(gòu)，根據(jù)第十四結(jié)構(gòu)的氣體傳感器裝置可設(shè)計進一步包括加熱器布線，電流通過所述加熱器布線加熱固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)，其中絕緣陶瓷層把該復(fù)合陶瓷層與加熱器布線電絕緣。
當(dāng)該氣體傳感器裝置具有加熱器布線時，在該加熱器布線流動的電流可經(jīng)由該絕緣陶瓷層泄漏。該泄漏電流可對在固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)的表面電極和后電極之間產(chǎn)生的傳感器輸出施加影響。這樣，就存在了對不能得到正確輸出的擔(dān)心。
相比之下，在根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器裝置中，在該復(fù)合陶瓷層的混合區(qū)，其中絕緣陶瓷材料鄰接該絕緣陶瓷材料的區(qū)域比其中固體電解質(zhì)陶瓷材料鄰接該絕緣層的區(qū)域較大。因此，泄露電流幾乎不出現(xiàn)，從而降低了泄漏電流的影響。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十六結(jié)構(gòu)，提供一種包括探測特殊氣體的根據(jù)權(quán)利要求十三的任何一種氣體傳感器裝置。
由于該氣體傳感器采用上述氣體傳感器裝置，該氣體傳感器可在尺寸上更緊湊，在價格上更低廉。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第十七結(jié)構(gòu)，提供一種用于制造復(fù)合陶瓷生基板的方法，其中該基板構(gòu)成單一基板，具有成條狀多個彼此相鄰的基板部。該方法包括把第一漿液涂覆到帶上，和在在寬度方向與第一漿液一定距離把第二漿液涂覆到帶上，該第一漿液含有第一基板材料，該第二漿液含有與第一漿液不同成形性能的第二基板材料；將帶上的第一漿液在帶的寬度方向向第二漿液擴展，和在帶的寬度上將第二漿液向第一漿液擴展，從而在該帶上形成其中該第一漿液和該第二漿液混合的漿液混合部，其中由該第一基板材料制成的第一基板部和由該第二基板材料制成的第二基板部，經(jīng)由混合部而彼此成為一體，其中該混合部設(shè)置在該第一基板部和該第二基板部之間，在其中該第一基板材料和該第二基板材料混合在該混合部。
首先，考慮在第一漿液和第二漿液之間基板形成特性上存在差異的情況。在這種情況中，當(dāng)?shù)谝粷{液和第二漿液同時平行澆注、從而形成其中第一基板部和第二基板部象條紋一樣形成時，易于出現(xiàn)以下問題。也就是說，當(dāng)?shù)谝缓偷诙{液通過干燥形成基板時，在基板形成中特性存在不同，該特性例如由于溶劑等蒸發(fā)導(dǎo)致收縮的程度。這樣，在完成的生基板中的第一基板部和第二基板部之間的交界面上出現(xiàn)裂縫。
相比之下，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，涂在該帶上的第一和第二漿液通過如刮刀的調(diào)整元件刮邊進行調(diào)整。這樣，該第一和第二漿液在帶的寬度方向上擴展，直到其施加厚度被調(diào)整。漿液混合部以這種方式形成。
結(jié)果，不管在第一和第二漿液被干燥并形成基板時兩者之間基板形成特性上是否不同，在例如收縮程度等特性上不同通過該漿液混合部得到緩解。這樣，阻止了在完成的生基板中第一基板部和第二基板部之間交界面上出現(xiàn)裂縫。
通過對漿液混合部干燥得到的混合部形成在該復(fù)合陶瓷生基板上。當(dāng)不管在第一基板材料和第二基板材料之間燒制特性上是否不同燒制該復(fù)合陶瓷生基板時，由于該混合部的存在，有效阻止了可能由于在燒制特性上差異而在該第一基板部和第二基板部之間邊界附近出現(xiàn)的裂縫。
基板形成特性是指，直到涂覆在帶上漿液干燥形成生基板時，由于含在漿液中溶劑蒸發(fā)導(dǎo)致漿液(生基板)收縮時在漿液中出現(xiàn)的特性。
在基板形成特性中的差異是指，在兩個相互比較的漿液之間在基板形成特性上的差異。例如，收縮率或者在收縮率上變化等基板形成特性上差異可能因下面因素產(chǎn)生，這些因素為在含在漿液中溶劑(水、酒精、有機溶劑等)之間在蒸發(fā)熱、蒸發(fā)溫度或者蒸發(fā)率上差異、含在漿液中陶瓷粉末之間材料、顆粒尺寸或者比表面面積上差異、含在漿液中粘接劑之間材料上差異。例如，當(dāng)其中一種漿液更迅速干燥時，漿液收縮更早。此外，在特性上差異可由在漿液之間含有溶劑、陶瓷粉末和在漿液之間粘接劑的成分比上差異而產(chǎn)生。


圖1為示出了用于制造根據(jù)實施例1復(fù)合陶瓷生基板的基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)主要部分的結(jié)構(gòu)的說明圖，其中該圖示出了在垂直于該輥子方向(縱向)的斷面。
圖2為示出了圖1所示基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)主要部分結(jié)構(gòu)的說明圖，其中該圖示出了沿著與棍子軸線平行的方向(帶寬度方向)的剖面面。
圖3為示出了用于圖1中基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)隔離元件形狀的說明圖。
圖4為示出了當(dāng)漿液供應(yīng)到圖1和2中基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)上時漿液特性的說明圖。
圖5為示出了形成在帶上復(fù)合陶瓷生基板的說明圖。
圖6為示出了根據(jù)實施例1的復(fù)合陶瓷生基板的剖面結(jié)構(gòu)。
圖7為示出了根據(jù)改型1的復(fù)合陶瓷生基板的剖面結(jié)構(gòu)。
圖8為示出了根據(jù)用于圖1中基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)中改型2隔離元件另外形狀的說明圖。
圖9為示出了根據(jù)改型2的復(fù)合陶瓷生基板的剖面結(jié)構(gòu)。
圖10為示出了利用背景技術(shù)陶瓷生基板的氣體傳感器結(jié)構(gòu)實例的說明圖。
圖11為示出了利用根據(jù)實施例1的上述復(fù)合陶瓷生基板改型2的氣體傳感器裝置結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖12為示出了利用根據(jù)實施例1的上述復(fù)合陶瓷生基板改型3的氣體傳感器裝置另外結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖13為示出了利用圖12或者14所示氣體傳感器裝置的一種形式氣體傳感器的實例的說明圖。
圖14為示出了利用根據(jù)實施例1的上述復(fù)合陶瓷生基板的改型3的氣體傳感器裝置另外結(jié)構(gòu)的說明圖。
參考數(shù)字和符號描述10基板制造設(shè)備(唇形涂覆器)16頭體18刮板邊緣部19邊緣20罩22第一貯液腔28、28A、28B、28C、28D、28E漿液出口42、42A、42B、42C、42D、42E第二貯液腔44、441、442、443混合空間50、501、502、503、504、150隔離元件52、521、522、523、524、152前端面(隔離元件的)W帶1第一漿液2第二漿液3第一基板材料4第二基板材料5氧化鋁陶瓷材料6氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料7致密氧化鋁陶瓷材料8多孔氧化鋁陶瓷材料CG、CG1、CG2、CG3復(fù)合陶瓷生基板BS、CS交界面SL隔離部分SN混部分R1、R11、R12、R13氧化鋁基板部(第一基板部、絕緣陶瓷基板部)R2、R21、R22氧化鋯基板部(第二基板部、固體電解質(zhì)陶瓷基板部)RM、RM1、RM2、RM3、RM4混合部
ST1、ST2、ST3基板厚度SMW1、SMW2、SMW3混合范圍GS、100、200、400氣體傳感裝置(陶瓷燒結(jié)主體)FC1、FC2、FC3、101、111、201、211、401復(fù)合陶瓷層C1氧化鋁區(qū)(第一陶瓷區(qū)、絕緣陶瓷區(qū))C2氧化鋯區(qū)(第二陶瓷區(qū)域，固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)域)CM混合區(qū)CA1致密氧化鋁區(qū)(第一陶瓷區(qū))CA2多孔氧化鋁區(qū)(第二陶瓷區(qū))CAM混合區(qū)(致密氧化鋁和多孔氧化鋁)106、206、236、406通孔221、231氧化鋁層121、122、124、241、242、251電極層121A、241A電極部(表面電極)124A、251A電極部(后電極)121B、241B焊盤部(表面導(dǎo)線)124B、241B焊盤部(后導(dǎo)線)121C、241C布線部(表面導(dǎo)線)124C、251C布線部(后導(dǎo)線)123、223、237、423通路導(dǎo)體280、480氣體傳感器裝置部290加熱器部300氣體傳感器311金屬殼體341保護器351金屬外殼357嵌入部361導(dǎo)線371端子單元372金屬端子
373隔離器381墊圈發(fā)明的詳細(xì)描述(實施例1)下面參照圖1-6來描述發(fā)明的第一實施例。首先，對根據(jù)發(fā)明的復(fù)合陶瓷生基板CG的制造進行描述。在本實施例中，對其中參照圖1-4描述的唇形涂覆器型基板制造設(shè)備10用于制造復(fù)合陶瓷生基板CG1的情況進行描述。該基板制造設(shè)備10把如條形的第一漿液1和2涂在長帶狀帶W上，其中該長帶狀帶W通過輥子12的旋轉(zhuǎn)在圖1中箭頭所示的方向(順時針)進給，同時該設(shè)備10并對涂覆的第一和第二漿液1和2進行干燥。這樣，制造出復(fù)合陶瓷生基板CG(復(fù)合陶瓷生基板CG1)。
具有表1中所示成分的漿液用于第一和第二漿液1和2。也就是說，該第一漿液1包含加有少量氧化鋯的氧化鋁陶瓷材料作為其陶瓷材料。另一方面，該第二漿液2含有具有氧化鋯作為其主要成分并加有20％重量比氧化鋁的氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料，作為其陶瓷材料。
該第一漿液1由于具有加在其中的極少量紅繞丹寧作為染色劑，因此看起來是粉紅色的。另一方面，該第二漿液2看起來是白色的。當(dāng)后面將描述的該復(fù)合陶瓷層被燒結(jié)時，該繞丹寧分解、燒制、氣化。這樣，該繞丹寧在燒結(jié)后在氧化鋁陶瓷區(qū)域中沒有存在。
(表1)

每100份重量陶瓷在基板制造設(shè)備10中，用于把第一和第二漿液1和2涂在帶W上的噴頭14具有頭體16、罩20和壁元件40。該罩20位于頭體16的上游側(cè)(在圖1中的右側(cè))，從而在罩20和頭體16之間形成第一貯液腔22。該壁元件40放置在罩20和帶W之間，從而在頭體16的刮板邊緣部18的上游側(cè)(在圖1中的右側(cè))形成第二貯液腔42。在頭體16中，在刮板邊緣部18的邊緣處邊緣19和帶W之間的距離調(diào)節(jié)成涂覆在該帶帶上每種漿液(第一或者第二漿液)的涂覆厚度(也就是說在干燥后涂覆厚度)可進行調(diào)節(jié)。
經(jīng)由管道30壓力抽吸的漿液經(jīng)由漿液噴射路徑24注射到該第一貯液腔22內(nèi)。另外，注射的漿液通過漿液輸出路徑26，并經(jīng)由漿液出口28注射到該第二貯液腔42并進入到該邊緣19。
施加在該漿液上的壓力由固定在該壁元件40上的壓力傳感器46測量。該壓力控制成恒定，從而該漿液的涂覆厚度變成恒定。
至于每個第一貯液腔22和第二貯液腔42的數(shù)量，在通?；逯圃煸O(shè)備中，一個就足夠了。然而，在實施例1中，如圖5所示，制造其中第一漿液1和2交替布置的條形復(fù)合陶瓷生基板CG1。為此，在該基板制造設(shè)備10中，除了側(cè)壁元件58和59(見圖2)外，四個隔離元件50(501、502、503和504)以一定間隔在帶W寬度方向(在圖2中左/右方向或者垂直于圖1中紙張方向)布置，用于限定該陶瓷生基板的整個寬度。因此，該第二貯液腔42隔離成五個腔。另一方面，盡管沒有具體示出第一貯液腔22，但該第一貯液腔22也由該罩20隔離成五個腔。在第二貯液腔42中，如圖2所示，形成了五個第二貯液腔42A、42B、42C、42D和42E。另外，漿液出口28A、28B、28C、28D和28E分別向第二貯液腔42A等敞開。
另外，如圖2所示，由壓力泵33送入第一漿液1的第一管道31分成三支。另一方面，經(jīng)由壓力泵34送進第二漿液2的第二管道32分成兩支。管道31和32的這些分支交替布置，從而第一漿液1經(jīng)由第一貯液腔注射到該五個第二貯液腔中的第二貯液腔42A、42C和42E，同時第二漿液2同樣注射到第二貯液腔42B和42D。也就是說，充滿該第一漿液1的第二貯液腔42A、42C和42E和充滿第二漿液2的第二貯液腔42B和42D交替布置。
如圖3所示，每個隔離元件50(501、502、503、504)具有帶相對表面55(551、552、553、554)、第一側(cè)表面53(531、532、533、534)和第二側(cè)表面54(541、542、543、544)。該帶相對表面55與該帶W接觸或者以微小距離而相對。該第一和第二側(cè)表面53和54朝向帶W的寬度方向(在圖2中左/右方向)。另外，在帶相對表面55的下游側(cè)(在圖3中左下側(cè)或者在圖2中上側(cè))，該隔離元件50具有與帶相對表面55以直角相交的前端表面52。參見圖1，該前端表面52位于該刮板邊緣部18的邊緣19的上游側(cè)(在圖1中的左側(cè)或者在圖2中的下側(cè))，以使其更容易理解。
因此，其中在帶W寬度方向上沒有間隔元件的混合空間44形成在隔離元件50(501等)的前端表面52(521等)和圖1所示邊緣19之間。
如圖4所示，以圖4中箭頭所示經(jīng)過該漿液輸出路徑26并從漿液出口28注射到該第二貯液腔42內(nèi)的第一漿液1或者第二漿液2朝邊緣19移動。在這里，在圖4中虛線所示的隔離元件50的前端表面52上游側(cè)(在圖4中的右側(cè))的隔離段SL，注射到該第二貯液腔42內(nèi)的漿液沒有與注射到任何相鄰第二貯液腔內(nèi)的漿液混合，而是與之分離。
然而，在前端表面52下游側(cè)(在圖4中的左側(cè))上的混合區(qū)段SN，沒有隔離元件50。因此，每種漿液不僅向左側(cè)前進，而且也向垂直于圖4中紙張深側(cè)上或者近側(cè)的混合空間44前進。這樣，注射到第二貯液腔相鄰之一內(nèi)的漿液彼此混合。此外，漿液作為復(fù)合陶瓷生基板CG涂覆到帶W上，同時通過邊19在它們的涂覆厚度上受到限制。然后，以公知方式干燥漿液。這樣，完成了復(fù)合陶瓷生基板CG。
如圖5所示，如此形成的復(fù)合陶瓷生基板CG(復(fù)合陶瓷生基板CG1)為有條紋的復(fù)合陶瓷生基板CG，其中由氧化鋁陶瓷材料制成的氧化鋁基板部R1(R11、R12和R13)和由氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料制成的氧化鋯基板部R2(R21和R22)交替布置在垂直于厚度方向的擴展方向。此外，混合部RM(RM1、RM2、RM3、RM4)象帶子一樣放在每個氧化鋁基板部R1和每個氧化鋯基板部R2之間，其中在該混合部RM中，形成氧化鋁基板部R1的第一基板材料3和形成氧化鋯基板部R2的第二基板材料4混合一起。
每個第一或者第二基板材料3或者4為這樣的材料，其中在膜形成時通過干燥去除的溶劑量已經(jīng)從第一或者第二漿液1或者2中除去。具體地說，該材料為其中水已經(jīng)從該第一或者第二漿液1或者2中去除的成分，其中該成分主要包含陶瓷材料、粘接劑和染色劑，并還含有少量水。
例如，該混合部RM具有圖6中所示的形式。也就是說，在氧化鋁基板部R1和氧化鋯基板部R2之間的混合部RM中，在第一和第二基板材料3和4之間的BS相對于厚度方向(在圖6中的上/下方向)傾斜。因此，在從靠近氧化鋁基板部R1側(cè)(圖6中的左側(cè))朝靠近氧化鋯基板部R2側(cè)(圖6中右側(cè))，由第一基板材料3制成部分的厚度減小，同時由第二基板材料4制成部分的厚度增加。此外，在復(fù)合陶瓷生基板CG1中，優(yōu)選的是，該混合部RM的混合范圍SMW1為基板復(fù)合陶瓷生基板CG1的厚度ST1(例如0.20mm)兩或者更多倍，更優(yōu)選的是，三倍或者更多倍，最優(yōu)選的是五倍或者更多倍(例如1.0mm或者更多)。
該第一和第二漿液1和2為高粘度漿液。這樣，就不能認(rèn)為的是，當(dāng)干燥時，以極大規(guī)模在混合部RM上，在邊緣19外涂覆在帶W上的第一和第二漿液1和2彼此混合在一起。因此，可以認(rèn)為，當(dāng)?shù)谝缓偷诙{液1和2已經(jīng)在該混合空間44內(nèi)混合并越過該邊緣19而涂覆在帶W上時，除了由于干燥導(dǎo)致厚度減少外，該第一和第二漿液1和2大致以圖6中形式混合。
在這種方式中，在實施例1中，當(dāng)相鄰布置的該第一漿液1和第二漿液2以復(fù)合陶瓷生基板CG1布置時具有下面的優(yōu)點。
也就是說，涂覆在該帶W上的第一和第二漿液1和2干燥成生基板。在這種情況下，溶劑(在實施例1中的水)蒸發(fā)，從而該基板在厚度方向上變薄(收縮)，并也在平面方向上(沿著帶W)收縮。然而，在第一漿液1和2之間，在含有的溶劑(水)比率或含有陶瓷材料種類方面存在不同，同時在干燥時收縮率上也有不同。也就是說，當(dāng)?shù)谝缓偷诙{液1和2形成基板時，該第一和第二漿液1和2的特性彼此不同。
因此，當(dāng)?shù)谝缓偷诙{液1和2彼此簡單相鄰時，也就是說，當(dāng)在第一和第二漿液1和2之間的交界面(在第一和第二基板材料3和4之間的交界面BS)大致在基板厚度方向取向時，由于在干燥收縮時在特性上不同，導(dǎo)致沿著交界面易于出現(xiàn)象撕裂(裂痕)的裂縫。
另一方面，在上述復(fù)合陶瓷生基板CG1中，在混合部RM(RM1等)上，第一和第二基板材料3和4以厚度ST1兩倍或者更多倍混合在混合范圍SMW1上。因此，即使在第一和第二漿液1和2之間基板形成中在特性上存在著不同，則該特性上不同也可得到緩解。這樣，就能得到可靠的復(fù)合陶瓷生基板CG1，其中該混合部RM抑制了裂縫的出現(xiàn)。
另外，通過使復(fù)合陶瓷生基板CG1燒制，形成了復(fù)合陶瓷層FC1。在這種情況下，該第一基板材料3形成氧化鋁陶瓷材料5，第二基板材料4形成氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6，氧化鋁基板部R1形成氧化鋁區(qū)域C1，氧化鋯基板部R2形成氧化鋯區(qū)C2，以及混合部RM形成混合區(qū)CM。此外在該燒結(jié)中，在復(fù)合陶瓷生基板CG1中當(dāng)每個混合部RM的混合范圍SMW1為厚度ST1的兩倍或者更多倍大時，具有如下優(yōu)點。
也就是說，當(dāng)復(fù)合陶瓷生基板CG1燒制時，在第一和第二基板材料3和4中出現(xiàn)燒制收縮。這樣，在厚度方向上每個基板材料3、4變薄(收縮)并也在平面方向上收縮。然而，在第一和第二基板材料3和4之間在含有陶瓷材料的化學(xué)成分(氧化鋁材料和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料)、含的粘合劑等數(shù)量、燒結(jié)起始溫度、燒結(jié)時收縮率、在燒結(jié)后通過熱膨脹系數(shù)導(dǎo)致的熱收縮等等方面存在不同。也就是說，第一和第二基本材料3和4在它們燒結(jié)時在其燒制特性方面彼此不同。
因此，當(dāng)?shù)谝缓偷诙宀牧?和4彼此簡單地抵靠時，也就是說，當(dāng)在第一和第二基板材料3和4之間的交界面大致在基板厚度方向取向時，出現(xiàn)如下問題。即，在燒制時，由于當(dāng)復(fù)合陶瓷生基板燒結(jié)時在燒制特性上存在差異，從而在該燒結(jié)的復(fù)合陶瓷層中，在氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6之間的交界面CS上或者沿著該交界面CS，可能出現(xiàn)裂縫。另外，在燒制后即使沒有馬上出現(xiàn)裂縫，由于微小應(yīng)力存在，則在該交界面上CS或者沿著該交界面也容易出現(xiàn)裂縫。這被認(rèn)為是由于在燒制時在氧化鋁陶瓷材料和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料之間出現(xiàn)剩余應(yīng)力而導(dǎo)致。
另一方面，在上述復(fù)合陶瓷生基板CG1中，該第一和第二基板材料3和4以在混合部RM上厚度ST1兩倍或者更多倍大而混合在混合范圍SMW1上。因此，即使在第一和第二基板材料3和4之間燒制特性上存在差異，則也能確保形成沒有裂縫的復(fù)合陶瓷層FC1。這是由于燒制特性差異可因該混合部RM(混合區(qū)CM)存在而得到緩解。另外，由于該混合區(qū)CM的存在，就能得到其中不管應(yīng)力是否存在而幾乎不可能出現(xiàn)裂縫的可靠復(fù)合陶瓷層FC1。該混合范圍SMW1可能比厚度ST1大三倍或者更多倍，特別是五倍或者更多倍。在這種情況下，在燒制特性上差異更被緩解，從而能得到更可靠的其中幾乎不能出現(xiàn)裂縫的復(fù)合陶瓷層FC1。
實施例1也可如下描述。氧化鋁和氧化鋯在燒結(jié)溫度、熱膨脹系數(shù)等方面具有彼此不同的特性，同時在燒制時氧化鋁和氧化鋯陶瓷成分在燒制特性上也不同。然而，在該復(fù)合陶瓷生基板CG1中，對于作為第一基板材料3的陶瓷成分(氧化鋁和氧化鋯。參見表1中第一漿液范圍)主要成分的氧化鋁，在該混合部RM中氧化鋁對陶瓷成分比低于在第一基板部分3中氧化鋁對陶瓷成分比(97重量百分比)。另一方面，對于作為第二基板材料4陶瓷成分主要成分的氧化鋯(氧化鋯和氧化鋁。參見表1中第二漿液范圍)，在該混合部RM中氧化鋯對陶瓷成分比低于在第二基板部分4中氧化鋯對陶瓷成分比(80重量百分比)。
因此，當(dāng)復(fù)合陶瓷生基板CG1燒制時，對于燒制特性，從陶瓷成分點來說，該混合部RM表現(xiàn)出在第一和第二基板材料3和4之間的中間燒制特性。這樣，該混合部RM緩解了由于在第一和第二基板材料3和4之間燒制特性不同而導(dǎo)致出現(xiàn)的應(yīng)力，從而能得到其中裂縫等幾乎不出現(xiàn)的復(fù)合陶瓷層FC1。
此外，在實施例中，如上所述，采用粉紅色的第一漿液。因此，不僅通過其色調(diào)能夠把第一漿液1從第二漿液2中區(qū)別開來，而且也能通過在實施例1中復(fù)合陶瓷生基板CG1中色調(diào)，很容易把粉紅色第一基板材料3與白色第二基板材料中區(qū)別開來。這樣，在氧化鋁基板部R1和氧化鋯基板部R2之間，基板部及其邊界(混合部RM)可容易區(qū)分，從而該復(fù)合陶瓷生基板CG1可容易處理。此外，還具有另一個優(yōu)點，即在該混合部RM中第一漿液1(第一基板材料3)和第二漿液2(第二基板材料4)的狀態(tài)(參見圖6、7和9)可容易知道。
(改型1)另外，根據(jù)在混合部RM中第一和第二基板材料3和4另外混合形式(或者在該混合區(qū)CM中氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6的另外混合形式)，該交界面BS(CS)可形成為如在圖7中所示斷面S形狀的鋸齒形狀。此外在這種情況下，在復(fù)合陶瓷生基板CG2中，該混合部RM的混合范圍SMW2是基板復(fù)合陶瓷生基板CG2中厚度ST2的兩倍或者更多倍大。
通過這種方式，在混合部RM中，阻止了在復(fù)合陶瓷生基板CG2中出現(xiàn)裂縫。可以認(rèn)為，這是由于在第一和第二基板材料3和4之間的交界面BS確保成較大，從而在兩者之間基板形成特性上的差異由于具有較大交界面BS而得到緩解。
此外，在混合區(qū)CM中，可以認(rèn)為，在通過燒制復(fù)合陶瓷生基板CG2得到的復(fù)合陶瓷層FC2中，阻止了裂縫的發(fā)生。可以認(rèn)為，這是由于在這是由于在氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6之間的交界面CS確保成較大，從而在兩者之間燒制特性上的差異由于具有較大交界面CS而得到緩解。
如圖7所示，為了在復(fù)合陶瓷生基板CG2中形成混合部RM，當(dāng)實施例1中所示的基板制造裝置10用于把第一和第二漿液1和2涂覆到帶W上時，第一和第二漿液1和2的粘度以及第一和第二漿液1和2從相應(yīng)管道中通過壓力抽吸的壓力大小被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。也就是說，在基板制造設(shè)備10中，通過調(diào)節(jié)第一和第二漿液1和2的粘度、第一漿液和第二漿液1、2被通過壓力抽吸的壓力大小等等，可選擇圖6所示復(fù)合陶瓷生基板CG1的形式或者圖7所示復(fù)合陶瓷生基板CG2的形式。
(改型2)另外，圖8中所示的隔離元件150可代替在上述10中每個隔離元件50而使用。當(dāng)通過采用隔離元件150來調(diào)節(jié)第一和第二漿液1和2的粘度或者該第一和第二漿液1和2被通過壓力抽吸的壓力時，就能制造圖9中所示的復(fù)合陶瓷生基板CG3。原因如下也就是說，由于在每個隔離元件150的第一側(cè)表面153和第二側(cè)表面154上形成的V形槽156和157，則在沿著第一側(cè)表面153和第二側(cè)表面154流動的第一和第二漿液1和2流中，出現(xiàn)擾動或者渦流。因此，該第一和第二漿液1和2在該混合空間44內(nèi)不規(guī)則地混合，從而在兩者之間的交界面BS被擾動。
在復(fù)合陶瓷生基板CG3中，在每個混合部RM，該第一和第二基板材料3和4成為鋸齒狀。更具體地說，第一和第二基板材料3和4彼此成為鋸齒狀，從而在斷面上形成大理石圖案。同樣在這種情況下，該混合部RM的混合范圍SMW3是復(fù)合陶瓷生基板CG3厚度ST3兩倍或者更多倍大。
在這種方式中，在混合部RM，在復(fù)合陶瓷生基板CG3中可阻止裂縫發(fā)生?？梢哉J(rèn)為，這是由于在第一和第二基板材料3和4之間復(fù)雜鋸齒交界面BS確保其區(qū)域如此大，以致于在這兩者之間基板形成特性上差異由于該較大交界面BS而得到緩解。
此外，在混合區(qū)CM中，可以認(rèn)為，在通過燒制復(fù)合陶瓷生基板CG3得到的復(fù)合陶瓷層FC3中，阻止了裂縫發(fā)生。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為的是，這是由于在氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6之間復(fù)雜鋸齒交界面CS確保其區(qū)域特別大，以致于在這兩者之間燒制特性上的差異由于該較大交界面CS而得到緩解。
接著，利用根據(jù)如上所述實施例1(或者改型1或2)的復(fù)合陶瓷生基板CG1來制造氣體傳感器裝置(陶瓷燒結(jié)體)100(參見圖11)。
(背景技術(shù)實例)在描述氣體傳感器裝置100前，將參照圖10來描述背景技術(shù)氣體傳感裝置GS的結(jié)構(gòu)。該氣體傳感裝置GS為主要由氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料制成的第一和第二氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1和Z2組成的氣體傳感器裝置。其中第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1(在下文中簡單地稱為“層Z1”)具有探測氣體的固體電解質(zhì)的功能。另一方面，該第二氧化鋯固體電解質(zhì)層Z2用于層Z1的增強。
通孔ZTH1形成在該第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1上。第一氧化鋁絕緣涂層AL1位于層Z1的表面上(在圖10中的上表面)Z1b上。該第一氧化鋁絕緣涂層AL1是通過共同燒制涂覆在該表面Z1b上的氧化鋁漿液而形成。在該第一氧化鋁絕緣涂層AL1中，通孔ATH1形成在與通孔ZTH1對應(yīng)的位置上，而矩形電極窗口AH1形成在前端側(cè)(圖10中右側(cè))上。
在同樣方式中，同樣在第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1的后表面(圖10中下表面)上，布置第二氧化鋁絕緣涂層AL2。該第二氧化鋁絕緣涂層AL2通過使涂覆在該表面Z1c上的氧化鋁漿液共同燒制而形成。同樣在該第二氧化鋁絕緣涂層AL2中，通孔ATH2形成在與通孔ZTH1對應(yīng)的位置上，而矩形電極窗口AH2形成在前端側(cè)(圖10中右側(cè))上。
另外，通過涂覆到其上的鉑膏共同燒結(jié)，由鉑成的該第一和第二電極層EL1和EL2形成在該第一氧化鋁絕緣涂層AL1上。由鉑制成的第四電極EL4同樣形成在該第二氧化鋁絕緣涂層AL2下面。
其中該第一電極層EL1在其前端部具有較寬矩形電極部EL1A。該電極部EL1A經(jīng)由第一氧化鋁絕緣涂層AL1的電極窗口AH1與第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1的表面Z1b直接接觸。另一方面，在第一電極層EL1中，其中第一氧化鋁絕緣涂層AL1放置在第一電極層EL1和第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1之間的部分與該第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1絕緣。另外，略微寬的焊盤部EL1B用作把氣體傳感裝置GS的輸出傳遞到外部的電極焊盤部。該電極部EL1A和焊盤部EL1B經(jīng)由略窄布線部EL1C連接。
在同樣方式中，該第四電極層EL4在其前端部具有較寬矩形電極部EL4A。該電極部EL4A經(jīng)由第二氧化鋁絕緣涂層AL2的電極窗口AH2與第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1的后表面Z1c直接接觸。第四電極層EL4的電極部EL4A與第一電極層EL1的電極部EL1A相對。另一方面，在第四電極層EL4中，其中第二氧化鋁絕緣涂層AL2放置在第四電極層EL4和第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1之間的部分與該第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1絕緣。另外，略微寬的焊盤部EL4B用作電極焊盤部。該電極部EL4A和焊盤部EL4B經(jīng)由略窄布線部EL4C而連接。
另外，該第二電極層EL2幾乎具有與該第一電極層EL1的焊盤部EL1B相同的形狀。該第二電極層EL2經(jīng)由在第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1的通孔ZTH1中的圓柱形通孔電極層EL3，與第四電極層EL4的焊盤部EL4B導(dǎo)電連接。該通孔電極層EL3與第二電極層EL2同時形成。
該第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1為具有離子導(dǎo)電性的固體電極。這樣，為了使電極層EL3與該第一氧化鋯固體電解質(zhì)層Z1絕緣，氧化鋁絕緣通孔層AL4通過燒制涂覆在該通孔ZTH1內(nèi)壁表面上的氧化鋁漿液而形成。該通孔電極層EL3形成在氧化鋁絕緣通孔層AL4的內(nèi)側(cè)。
另外，加強第二氧化鋯固體電解質(zhì)層Z2設(shè)置在第四電極層EL4下面。
通過這樣方式，在背景技術(shù)的氣體傳感器裝置中，可通過利用氧化鋯固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性探測氣體。然而，由于利用由單一陶瓷材料(也就是說，氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料)制成的陶瓷層(在本實例中的層Z1)，除了電極部EL1A和EL4A以外的任何其他部分必須利用第一氧化鋁絕緣涂層AL1和第二氧化鋁絕緣涂層AL2絕緣，從而引導(dǎo)該第一和第四電極層LE1和EL4。這樣，結(jié)構(gòu)和制造過程一定很復(fù)雜。
另外，同樣在層Z1的通孔ZTH1中，該通孔電極層EL3形成在用于絕緣的氧化鋁絕緣通孔層AL4內(nèi)部。因此，同樣從這方面看，結(jié)構(gòu)和制造過程也一定復(fù)雜。
同時，為了確保在通孔電極層EL3和層Z1之間的絕緣，氧化鋁絕緣通孔層AL4必須牢固地形成，同時通孔電極層EL3不得不形成在該氧化鋁絕緣通孔層AL4內(nèi)部。為此，不可避免地增加了通孔ZTH1的直徑。這成為使氣體傳感器裝置小型化的障礙。
(實施例2)相比之下，圖11中所示的氣體傳感器裝置100以很容易理解的簡單結(jié)構(gòu)小型化。下面將描述該氣體傳感器裝置100。
該氣體傳感器裝置100為主要由復(fù)合陶瓷層101和111組成，其中該復(fù)合陶瓷層101和111每個均由氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6的組合制成。其中第一復(fù)合陶瓷層100的氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6(氧化鋯區(qū)域C2)具有探測氣體的固體電解質(zhì)功能。另一方面，該第二復(fù)合陶瓷層111用于增強該復(fù)合陶瓷層101。
該第一復(fù)合陶瓷層101由上述根據(jù)實施例1的復(fù)合陶瓷生基板CG1形成。該復(fù)合陶瓷層101分成由氧化鋁陶瓷材料5制成的氧化鋁區(qū)C1、由氧化鋯固體電介質(zhì)陶瓷材料6制成的氧化鋯區(qū)C2和放置在該氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間的混合區(qū)CM。在該混合區(qū)CM中，該氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6混合。在這些區(qū)域中，該氧化鋁區(qū)C1具有通孔106。在該通孔106內(nèi)，通過對填充到該通孔106內(nèi)的鉑膏進行燒制形成由鉑制成的通路導(dǎo)體123。另外，與如上所述背景技術(shù)實例不同的是，由鉑制成的第一、第二和第四電極層121、122和124形成在復(fù)合陶瓷層101的表面和后表面101b和101c，同時不形成任何氧化鋁絕緣涂層。該第一、第二和第四電極層121、122和124通過對涂覆在表面和后表面101B和101C上的鉑膏共同燒結(jié)而形成。
在這些電極層中，該第一電極層121在其前端部具有較寬矩形電極部121A。該電極部121A與第一復(fù)合陶瓷層101的氧化鋯區(qū)C2直接接觸。另一方面，在該第一電極層121中，至少在該氧化鋁區(qū)C1的表面位置，具體地說在焊盤部124B，在該電極部124A基端側(cè)(在圖11中的左側(cè))抽出的部分與氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。該焊盤部121B用作把氣體傳感器裝置100的輸出傳遞到外部的電極焊盤部。該電極部121A和焊盤121B經(jīng)由略窄的布線部121C連接。
在這種方式中，該第四電極層124在其前端部具有較寬矩形電極部124A。該電極部124A與第一復(fù)合陶瓷層101的氧化鋯區(qū)C2直接接觸。另一方面，在該第四電極層124中，至少在該氧化鋁區(qū)C1的后表面位置，具體地說在焊盤部124B，在該電極部121A基端側(cè)(在圖11中的左側(cè))抽出的部分與氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。該焊盤部121B用作經(jīng)由通路導(dǎo)體123連接到第二電極層122的電極焊盤部。下面將描述該第二電極層122。該電極部124A和焊盤124B經(jīng)由略窄的布線部124C連接。
另外，該第二電極層122具有與該第一電極層121的焊盤部121B幾乎相同的形狀。該第二電極層122與復(fù)合陶瓷層101的氧化鋁區(qū)C1表面接觸，并經(jīng)由該通路導(dǎo)體123與該第四電極層124的焊盤部124B導(dǎo)電連接。
與上述
背景技術(shù)：
實例不同的是，不需要形成氧化鋁絕緣通孔層，從而把通路導(dǎo)體123與該氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。這是由于通孔106形成在絕緣的氧化鋁區(qū)C1上。
此外，增強第二復(fù)合陶瓷層111設(shè)置在第四電極層124下面。
在這種方式中，在根據(jù)實施例2的氣體傳感器裝置100中，由于采用了復(fù)合陶瓷層101，從而可利用氧化鋯固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性來探測氣體。另外，不需要形成任何氧化鋁絕緣涂層，以引導(dǎo)第一和第四電極層121和124。這樣，結(jié)構(gòu)和制造過程兩者均得到簡化。
此外，由于不需要在通路導(dǎo)體123和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料之間形成絕緣，就不需要形成任何氧化鋁絕緣通孔層。這樣，結(jié)構(gòu)和制造過程兩者均得到簡化。
另外，由于不需要形成任何氧化鋁絕緣通孔層，該通孔106的直徑變小。這樣，有利于氣體傳感器裝置小型化。
實際上，通過圖10和圖11之間比較可以理解，根據(jù)實施例2的氣體傳感器裝置100可大比例地小型化。
此外，在根據(jù)實施例2的氣體傳感器裝置100中，每個第一、第二附和陶瓷層101、111在該氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間具有混合區(qū)CM。該混合區(qū)CM具有比層厚度大兩倍或者更多的寬度。更具體地說，該混合區(qū)CM設(shè)置在氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間。在與復(fù)合陶瓷層101、111縱向平行以及沿著厚度方向剖面觀察，該混合區(qū)CM具有比每個復(fù)合陶瓷層101、111厚度大兩倍或者更多倍的范圍(混合范圍)。因此，在通過共同燒制制造該氣體傳感器裝置100過程中以及之后，在該復(fù)合陶瓷層101和111中幾乎不出現(xiàn)裂縫。這樣，該氣體傳感器裝置100變得可靠。
在實施例2中，象實施例1(參見圖6)中所示的那樣，具有混合區(qū)CM的兩個復(fù)合陶瓷層101和111彼此在另一個頂部上使用，而其中在每個混合區(qū)CM，在兩種陶瓷材料之間的交界面CS相對于每層厚度方向彼此傾斜地交叉。在這種情況下，交界面CS的方向可如圖11所示進行選擇。也就是說，當(dāng)兩個復(fù)合陶瓷層101和111在彼此靠著放時，由一種以及相同陶瓷材料制成的部分可在盡可能長的范圍上(在盡可能寬的區(qū)域)彼此抵靠一起。具體地說，在本實施例中，為復(fù)合陶瓷層101選擇其中交界面CS從圖11中左到右移動時向上移動的混合區(qū)GM的形式。另一方面，為第二復(fù)合陶瓷層111選擇其中交界面CS當(dāng)從圖11中左到右移動時向下移動的混合區(qū)CM的形式。
根據(jù)實施例2的氣體傳感器裝置100可如下制造。也就是說，制備兩個復(fù)合陶瓷生基板，同時通孔106形成在該生基板中之一上。另外，通孔106中填充有鉑膏，并且利用鉑膏，第一、第二和第四電極印制在生基板的表面和后表面上。此外，其他復(fù)合陶瓷生基板疊加并共同燒制。這樣，可得到該氣體傳感器裝置100。
(實施例3)可選擇的是，可根據(jù)前面描述的實施例1或者改型1、2來利用復(fù)合陶瓷生基板CG1等制造以下氣體傳感器裝置(陶瓷燒結(jié)主體)200(參見圖12)。
根據(jù)實施例3的氣體傳感器裝置200具有第一和第二復(fù)合陶瓷層201和211。其中該第一復(fù)合陶瓷層201由氧化鋁區(qū)C1、氧化鋯區(qū)C2和其中氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6混合的混合區(qū)CM組成。也就是說，采用并燒結(jié)根據(jù)實施例1或者改型1或者2的復(fù)合陶瓷生基板。
另一方面，該第二復(fù)合陶瓷層211由致密氧化鋁區(qū)CA1、多孔氧化鋁區(qū)CA2和其中致密氧化鋁陶瓷材料7和多孔氧化鋁陶瓷材料8混合的混合區(qū)CAM組成。也就是說，以與實施例1或者實施例2中相同方式，復(fù)合陶瓷生基板由表2中兩種漿液制造。對該復(fù)合陶瓷生基板進行燒結(jié)。參照表2可容易地理解，作為多孔劑(porosifier)的碳粉混合到第二漿液中，以形成多孔氧化鋁區(qū)CA2。在燒制時，該碳粉燒制并氣化，從而形成具有氧化鋁骨架的多孔氧化鋁區(qū)CA2。
(表2)

每100份重量陶瓷圖12中所示的氣體傳感器裝置200為帶有加熱器的氣體傳感器裝置。在與背景技術(shù)實例(參見圖10)比較中可知，傳感器裝置每個部件均具有比背景技術(shù)更簡單的結(jié)構(gòu)。下面將描述氣體傳感器裝置200。
如上所述，該氣體傳感器裝置200大致由用作氣體傳感器的氣體傳感器裝置部280和用于對該氣體傳感器裝置部280的氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料進行加熱的加熱器部290構(gòu)成。
其中該氣體傳感器裝置部280主要由第一復(fù)合陶瓷層201組成，而該第一復(fù)合陶瓷層201由氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6制成。該第一復(fù)合陶瓷層201由氧化鋁陶瓷材料5制成的氧化鋁區(qū)C1、通過氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6制成的氧化鋯區(qū)C2和放置在該氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間的混合區(qū)CM組成，其中氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6在該混合區(qū)CM混合。其中，氧化鋯區(qū)C2(氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6)具有用于探測氣體的固體電解質(zhì)功能。
另外，該氣體傳感器裝置部280包括第二復(fù)合陶瓷層211。該第二復(fù)合陶瓷層211由以下組成由與氧化鋁陶瓷材料5相同的致密氧化鋁陶瓷材料7制成的致密氧化鋁區(qū)CA1、由多孔氧化鋁陶瓷材料8制成的多孔氧化鋁區(qū)CA2和放置在致密氧化鋁區(qū)CA1和多孔氧化鋁區(qū)CA2之間并在其中致密氧化鋁陶瓷材料7和多孔氧化鋁陶瓷材料8混合的混合區(qū)CAM。
在該第二復(fù)合陶瓷層211中，該致密氧化鋁區(qū)CA1主要用來增強第一復(fù)合陶瓷層201，同時該多孔氧化鋁區(qū)CA2用來確保在下面說明的氧化鋯區(qū)C2表面和電極部241A(將在后面描述)上的氣體循環(huán)，同時用于使這些區(qū)域避免如磷、硅等有毒物質(zhì)侵害的化學(xué)保護。
該第一復(fù)合陶瓷層201由上述根據(jù)實施例1的復(fù)合陶瓷生基板CG1形成。通孔206形成在該氧化鋁區(qū)C1上。在該通孔206內(nèi)部，通過使填充在該通孔206內(nèi)的鉑膏燒制而形成由鉑制成的通路導(dǎo)體223。另外，在與實施例2(參見圖11)相同的方式中以及與前面描述的背景技術(shù)實例(參見圖10)不同的是，由鉑制成的第一、第二和第四電極層241、242和251形成在第一復(fù)合陶瓷層201的表面和后表面上，而不形成任何的氧化鋁絕緣涂層。該第一、第二和第四電極層241、242和251通過使涂覆在表面和后表面201b和201c上的鉑膏共同燒結(jié)而形成。
在這些電極層中，該第一電極層241在其前端部具有較寬矩形電極部241A。該電極部241A與第一復(fù)合陶瓷層201的氧化鋯區(qū)C2表面直接接觸。另一方面，在該第一電極層241中，至少在該氧化鋁區(qū)C 1的表面位置，具體地說在焊盤部241B，在該電極部121A基端側(cè)(在圖12中的左側(cè))引出的部分與氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。該焊盤部241B用作把氣體傳感器裝置200的輸出傳遞到外部的電極焊盤部。該電極部241A和焊盤部241B經(jīng)由布線部241連接。
在同樣方式中，該第四電極層251在其前端部具有較寬矩形電極部251A。該第四電極部251A與第一復(fù)合陶瓷層201的氧化鋯區(qū)C2的后表面直接接觸。另一方面，在該第四電極層251中，至少在該氧化鋁區(qū)C1的后表面位置，具體地說在焊盤部251B，在該電極部251A基端側(cè)(在圖12中的左側(cè))引出的部分與氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。該焊盤部251B用作經(jīng)由通路導(dǎo)體223連接到第二電極242的電極焊盤部。下面將描述該第二電極242。該電極部251A和251B經(jīng)由布線部251C連接。
另外，該第二電極242具有與該第一電極層241的焊盤部241B幾乎相同的形狀。該第二電極242與第一復(fù)合陶瓷層201的氧化鋁區(qū)C1表面接觸，并經(jīng)由該通路導(dǎo)體223與該第四電極層251的焊盤部251B導(dǎo)電連接。
在與實施例2相同的方式以及與上述背景技術(shù)實例不同的是，不需要形成氧化鋁絕緣通孔層，以把該通路導(dǎo)體223與氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6絕緣。這是由于通孔206形成在絕緣的氧化鋁區(qū)C1內(nèi)。
另外，上述增強第二復(fù)合陶瓷層211設(shè)置在該第一和第二電極層241和242上方。
下面將描述加熱器部290。該加熱器部290包括第一氧化鋁層221、231和位于該第一氧化鋁層221和231之間的加熱器布線層261。該第一氧化鋁層221和231主要由氧化鋁陶瓷材料制成，并在平面方向上具有幾乎與上述第一復(fù)合陶瓷層211相同的尺寸。該加熱器布線層261在其前端部(在圖12中的右側(cè))包括加熱部261A。該加熱部261A較薄并在電極部241A和251A下面折疊成鋸齒。略寬焊盤部261B和261C形成在基端側(cè)(在圖12中的左側(cè))的相對端。每個焊盤部261B、261C經(jīng)由通路導(dǎo)體237連接到焊盤層271、272上，其中該通路導(dǎo)體237填充在形成在該第二氧化鋁層231上的通孔236內(nèi)。該焊盤層271、272形成在第二氧化鋁層231的后表面231c的基端部上。
因此，在根據(jù)實施例3的氣體傳感器裝置200中，電壓施加在焊盤271和272之間，從而把電流施加在其間并對加熱器布線層261的加熱部261A加熱。這樣，第一復(fù)合陶瓷層210的氧化鋯區(qū)C2被加熱，以具有氧離子導(dǎo)電性。結(jié)果，在氣體探測裝置部280上可探測到氣體。具體地說，該氣體傳感器裝置部280用作氧濃差電池裝置。這樣，在該氧濃差電池裝置中產(chǎn)生的電動勢可在該焊盤部241B和第二電極層242之間獲得。
該加熱器部290也作為氣體傳感器裝置部280的增強結(jié)構(gòu)。
在這種方式中，在根據(jù)實施例3的氣體傳感器裝置200中，由于采用第一復(fù)合陶瓷層201，氣體可利用氧化鋯固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性來探測到，同時不需要形成任何氧化鋁涂層來引導(dǎo)該第一和第四電極層241和251。此外，由于不需要在通路導(dǎo)體223和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料之間確保絕緣，從而不需要形成任何氧化鋁絕緣通孔層。這樣，該氣體傳感器裝置200在其結(jié)構(gòu)和其制造過程兩者中均得到簡化。
此外，同樣在根據(jù)實施例3的氣體傳感器裝置200中，該第一復(fù)合陶瓷層201在氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間具有混合區(qū)CM。該混合區(qū)CM具有比第一復(fù)合陶瓷層201厚度大兩倍或者更多倍的混合寬度。而且，該第二復(fù)合陶瓷層211在該致密氧化鋁區(qū)CA1和該多孔氧化鋁區(qū)CA2之間具有混合區(qū)CAM。該混合區(qū)CAM具有比第二復(fù)合陶瓷層211厚度兩倍或者更多倍大的混合寬度。因此，在通過共同燒制過程中以及之后，在復(fù)合陶瓷層201和211中幾乎不可能出現(xiàn)裂縫。這樣，氣體傳感器裝置200就變得可靠。
(改型3)
接著來描述根據(jù)實施例3的上述氣體傳感器裝置的改型。在該上述氣體傳感器裝置200中，除了第一復(fù)合陶瓷層201外，由致密氧化鋁區(qū)CA1、多孔氧化鋁區(qū)CA2和其中致密氧化鋁陶瓷材料7和多孔氧化鋁陶瓷材料8混合的混合區(qū)CAM組成的第二復(fù)合陶瓷層211疊加到該第一復(fù)合陶瓷層201上(參見圖12)。
根據(jù)改型3的氣體傳感器裝置400(參見圖14)與根據(jù)實施例3的氣體傳感器裝置200具有如下不同。也就是說，在氣體傳感器裝置部480中，替代第二復(fù)合陶瓷層211，氧化鋁保護層411通過印刷或者熱噴射而形成，從而對電極部241A或者布線部241B進行化學(xué)保護，使其不受如磷、硅等有毒物質(zhì)損壞害，同時確保氣體循環(huán)到第一電極層241的電極部241A上。
此外，在根據(jù)改型3的氣體傳感器裝置400中，利用根據(jù)實施例1的復(fù)合陶瓷生基板CG1，以與實施例3中同樣方式，形成第一復(fù)合陶瓷層401。然而，相比之下，參照圖12和14很容易理解，該第一復(fù)合陶瓷層401在與根據(jù)實施例3的第一復(fù)合陶瓷層201相反的兩面關(guān)系使用。
也就是說，該第一復(fù)合陶瓷層401由通過氧化鋁陶瓷材料5制成的氧化鋁區(qū)C1、通過氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6制成的氧化鋯區(qū)C2和放置在該氧化鋁區(qū)C1和氧化鋯區(qū)C2之間的混合區(qū)CM組成，其中氧化鋁陶瓷材料5和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6在該混合區(qū)CM混合。在這點上，改型3與實施例3相同。然而，在改型3中，針對第一復(fù)合陶瓷層401也就是復(fù)合陶瓷生基板CG1的表面和后表面進行疊加，從而與該第一復(fù)合陶瓷層401同時燒制的第一氧化鋁層221抵靠在該混合區(qū)CM中的氧化鋁陶瓷材料5上。
在形成第一氧化鋁層221的氧化鋁和用于第一復(fù)合陶瓷層401的氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6之間，在材料、熱膨脹系數(shù)等方面上存在不同。這樣，在共同燒制時在燒制特性上也存在不同。因此，有利于減小在第一氧化鋁層221和氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6之間的接觸區(qū)域，從而減小由燒制特性不同而導(dǎo)致的應(yīng)力。為此，如在改型3中，進行疊加，從而該混合區(qū)CM的氧化鋁陶瓷材料5出現(xiàn)在后表面401c側(cè)。在這種方式中，就能降低由于在第一氧化鋁層221和第一復(fù)合陶瓷層401之間特別是在第一氧化鋁層221和第一復(fù)合陶瓷層401的混合區(qū)CM之間燒制特性差異而導(dǎo)致的應(yīng)力。結(jié)果，能抑制由于這種應(yīng)力而可能出現(xiàn)的裂縫。
此外，在根據(jù)改型3的氣體傳感器裝置400中，利用在第一電極層241和第四電極層251之間產(chǎn)生的電壓來進行氣體探測。此外，該氣體傳感器裝置400包括加熱器布線層261。該絕緣第一氧化鋁層221存在于加熱器布線層261和氣體傳感器裝置部480之間。然而，例如，當(dāng)在第一電極層241和加熱器布線層261之間存在電勢差時，少量疏漏電流可能經(jīng)由該第一氧化鋁層221和第一復(fù)合陶瓷層401通向該第一電極層241，從而影響該氣體傳感器輸出。在該第一復(fù)合陶瓷層401中，泄露電流易于特別經(jīng)由氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6流動，其中該氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6由于加熱而具有導(dǎo)電性。
相比之下，在根據(jù)改型3的氣體傳感器裝置400中，進行疊加，從而該氧化鋁陶瓷材料5在第一復(fù)合陶瓷層401的混合區(qū)CM與第一氧化鋁層221抵靠。因此，與相反情況相比(參見實施例3和圖12)，泄露電流幾乎不能流向第一電極層241。這樣，降低了泄露電流的影響。
在改型3中已經(jīng)描述了利用根據(jù)實施例1(參見圖6)復(fù)合陶瓷層復(fù)合陶瓷生基板CG1作為第一復(fù)合陶瓷層401的實例。然而，例如，也可采用另外的復(fù)合陶瓷生基板，例如根據(jù)改型1或者2的上述復(fù)合陶瓷生基板CG2或者復(fù)合陶瓷生基板CG3。另外，在這種情況下，在與該第一氧化鋁層221抵靠的混合區(qū)CM區(qū)域，如果氧化鋁陶瓷材料與第一氧化鋁層221在比氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷材料6較寬區(qū)域上抵靠該第一氧化鋁層221，則可降低因燒制特性差異而導(dǎo)致的應(yīng)力。另外，也能夠降低加熱器布線層261的漏電流對氣體傳感器輸出的影響。
(實施例4)下面將描述根據(jù)實施例4的氣體傳感器300。根據(jù)實施例4的氣體傳感器300為利用根據(jù)實施例3(參見圖12)或者根據(jù)改型3(參見圖14)的上述氣體傳感器裝置400氣體傳感器。
該氣體傳感器300為固定到內(nèi)燃機的排氣管上用于測量在排氣時氧氣濃度的氧氣傳感器。具體地說，如圖13所示，該氣體傳感器300包括在軸向C延伸的氣體傳感器裝置200(400)、固定到氣體傳感器裝置200的后端側(cè)(在圖3中的上側(cè))并包括陶瓷隔離器373和金屬端子372的端子單元371、圍繞在該氣體傳感器裝置200的金屬殼體311、固定到金屬殼體311后端側(cè)上的保護器341和在金屬外殼311的后端側(cè)的金屬套管外殼351等等。
該金屬殼體311包括具有圓筒形狀并插入到該保護器341內(nèi)的前端部313和插入到金屬外殼351內(nèi)的后端部315。在該金屬殼體311內(nèi)，氣體傳感器裝置200軸向穿過包裝件337、第一支撐元件331、填充有滑石粉等的包裝密封層333而保持。另外，在包裝密封層333的后端側(cè)上，圓筒形第二支撐元件335定位成該氣體傳感器裝置200(400)可穿過該圓筒第二支撐元件335的內(nèi)部。在該第二支撐元件335的后端側(cè)，在金屬殼體311的后端部315后端側(cè)上的薄部在軸向上向內(nèi)嵌入。這樣，形成該嵌入部315B，從而該氣體傳感器裝置200經(jīng)由該第一支撐元件331等在金屬殼體311內(nèi)部保持空氣密封。
此外，該保護器341具有形狀設(shè)計成底部封閉圓筒的罩部243以及形狀設(shè)計成封閉圓筒的外罩部345。該內(nèi)罩部343經(jīng)由間隙蓋住氣體傳感器裝置200(400)的前端部即氧化鋯區(qū)C2。在該內(nèi)罩部343內(nèi)，形成內(nèi)部氣體引導(dǎo)孔343K。該外罩部345位于內(nèi)罩部343外圓周上。在該外罩部345中，形成外部氣體引導(dǎo)孔345K。
該金屬外殼351的形狀設(shè)計成為以一定間隙覆蓋該端子單元371的薄圓筒。該金屬外殼351的前端部353與金屬殼體311的后端部315在圓周上激光焊接，從而牢固地固定到該金屬殼體311上。由氟碳化合物橡膠制成的墊圈359嵌入在金屬外殼351的后端內(nèi)。四個導(dǎo)線361插入在墊圈381內(nèi)。當(dāng)該金屬外殼351嵌在該嵌入部357時，從而可維持在墊圈381和金屬外殼351之間以及在墊圈381和每個導(dǎo)線361之間的密封性能。
該端子單元371通過在氣體傳感器裝置200(400)的基端部的四個金屬端子372而保持。該金屬端子372分別連接到該氣體傳感器裝置200(400)的該焊盤部241B、第二電極242和焊盤層271及272。
在該氣體傳感器300中，采用了具有簡單結(jié)構(gòu)的抑制裂縫發(fā)生的上述氣體傳感器裝置200(400)。這樣，該氣體傳感器300成為廉價可靠的氣體傳感器。
針對其實施例和改型在上面描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于上述實施例等等其他實施例。不用說的是，在不脫離發(fā)明范圍和精神情況下，本發(fā)明可進行適當(dāng)變化。
例如，在實施例1和改型1、2中，唇涂層器型制造裝置10用于把漿液引入到刮刀邊緣部分18(邊緣19)，同時在漿液上施加壓力。然而，如果可把漿液(第一和第二漿液1和2)施加到帶W上，則可采用任何方法。也就是說，使用諸如所謂的刮刀方法的適當(dāng)方法，在漿液到達該刮刀葉片(邊緣)前，第一和第二漿液混合在混合空間內(nèi)混合。這樣，可制造復(fù)合陶瓷生基板。
借助于實例，實施例2、3以及改型3示出了氣體傳感器裝置，而實施例4示出了利用氣體傳感器裝置的氣體傳感器。然而，該氣體傳感器裝置可基于另外形式。同樣地，該氣體傳感器可基于另外形式。
本申請基于在2004年2月27日提交的第JP2004-54136號日本專利申請、在2005年1月14日提交的第JP2005-7860號日本專利申請，這些申請的全部內(nèi)容在這里引入以參照，如果詳細(xì)陳述則相同。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合陶瓷生基板，包括第一基板部，包括第一基板材料；以及第二生基板，包括第二基板材料，所述第二基板部在燒制特性方面與所述第一基板部不同；混和部分，在所述第一和第二基板部之間，包括第一和第二基板材料的混合物，并具有復(fù)合陶瓷生基板的厚度至少兩倍的寬度；其中所述第一基板部和第二基板部通過所述混合部在擴展方向彼此結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板，其中包含在所述混合部內(nèi)所述第一基板材料對第二基板材料的比從靠近所述第一基板部側(cè)到靠近所述第二基板部側(cè)降低，同時包含在所述混合部內(nèi)所述第二基板材料對第一基板材料比率從靠近所述第一基板部側(cè)到靠近所述第二基板部側(cè)增加。
3.如權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板，其中所述混合部內(nèi)的所述第一和第二基板材料排列成鋸齒形。
4.如權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板，其中作為所述第一基板材料中主要陶瓷成分存在的所述第一陶瓷成分在混合部分中陶瓷成分中的比例比在所述第一基板部中的低；以及作為所述第二基板材料中作為主要陶瓷成分存在的并與第一陶瓷成分燒制性能不同的所述第二陶瓷成分，在混合部分中陶瓷成分中的比例比在第二基板部中的低。
5.如權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板，其中所述第一和第二基板部中至少之一是著彩色的。
6.如權(quán)利要求5的復(fù)合陶瓷生基板，其中所述第一和第二基板材料中至少之一是著彩色的。
7.如權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板，其中所述第一基板部為由固體電解質(zhì)陶瓷材料制成的固體電解質(zhì)陶瓷基板部；以及所述第二基板部為由絕緣陶瓷材料制成的絕緣陶瓷基板部。
8.一種陶瓷燒結(jié)主體，通過燒結(jié)含有權(quán)利要求1的復(fù)合陶瓷生基板的生陶瓷材料獲得。
9.一種氣體傳感器裝置，包括燒結(jié)主體，該主體通過燒制復(fù)合陶瓷生基板獲得，所述復(fù)合陶瓷生基板包括第一基板部，包括第一基板材料；第二基板部，包括第二基板材料，所述第二基板部在燒制性能上不同于所述第一基板部；混合部，設(shè)置在所述第一和第二基板部之間，包括第一和第二基板材料的混合物，并具有復(fù)合陶瓷生基板的厚度至少兩倍的寬度；其中，通過所述混合部所述第一和第二基板部彼此在擴展方向結(jié)合，所述第一基板部是固體電介質(zhì)陶瓷材料制成的、在燒制時形成固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)的固體電介質(zhì)陶瓷基板部，所述第二基板部是絕緣陶瓷材料制成的、在燒制時形成絕緣陶瓷區(qū)的絕緣陶瓷基板部，所述混合部在燒制時形成混合區(qū)；表面電極，形成在所述固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)的表面上；后電極，設(shè)置在所述固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)的后表面上；表面布線，電連接到表面電極，設(shè)置在所述絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)表面上；后布線，電連接到所述后電極，設(shè)置在所述絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的后表面上。
10.一種用于探測特定氣體的氣體傳感器，包括能夠檢測所述的特定氣體的如權(quán)利要求9的氣體傳感器裝置。
11.一種陶瓷燒結(jié)主體，包括一個或者多個陶瓷層，其中至少一個所述陶瓷層為單一復(fù)合陶瓷層，該單一復(fù)合陶瓷層包括第一區(qū)，包括第一陶瓷材料；第二區(qū)，包括在燒制性能上不同于第一陶瓷材料的第二陶瓷材料；以及混合區(qū)，位于第一和第二區(qū)之間，包括第一和第二陶瓷材料的混合物，具有其厚度至少兩倍的寬度； 并且所述第一區(qū)、所述混合區(qū)和所述第二區(qū)在所述陶瓷層擴展方向上彼此結(jié)合在一起。
12.如權(quán)利要求11的陶瓷燒結(jié)主體，其中所述陶瓷層中之一為包括所述第一陶瓷材料制成的第一陶瓷層；所述復(fù)合陶瓷層疊加到所述第一陶瓷層上并與之整體燒結(jié)；以及在抵靠在所述第一陶瓷層上的所述復(fù)合陶瓷層的所述混合區(qū)部分上，所述第一陶瓷材料在比所述第二陶瓷材料較寬的區(qū)域抵靠在所述第一陶瓷層上。
13.一種氣體傳感器裝置，包括一個或者多個陶瓷層，所述陶瓷層中至少一個為復(fù)合陶瓷層，該復(fù)合陶瓷層包括固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)，包括固體電解質(zhì)陶瓷材料；絕緣陶瓷區(qū)，由在燒制特性上與所述固體電解質(zhì)陶瓷材料不同的絕緣陶瓷材料制成；以及混合區(qū)，位于所述固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)和所述絕緣陶瓷區(qū)之間，包括所述固體電介質(zhì)陶瓷材料和絕緣陶瓷材料的混合物，具有為其厚度的至少兩倍的寬度，所述固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)、所述混合區(qū)和所述絕緣陶瓷區(qū)在所述陶瓷層的擴展方向上彼此結(jié)合一起；表面電極，設(shè)置在所述復(fù)合陶瓷層的所述固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)表面上；后電極，在所述固體電解質(zhì)陶瓷區(qū)的后表面上；表面布線，電連接所述表面電極，設(shè)置在所述復(fù)合陶瓷層的所述絕緣陶瓷區(qū)和所述混合區(qū)的表面上；后布線，電連接所述后電極，設(shè)置在所述絕緣陶瓷區(qū)和混合區(qū)的后表面上。
14.如權(quán)利要求13的氣體傳感器裝置，其中所述陶瓷層中之一為包括所述絕緣陶瓷材料的絕緣陶瓷層；所述復(fù)合陶瓷層疊加到所述絕緣陶瓷層上并與之整體燒結(jié)；以及在抵靠在所述絕緣陶瓷層上的所述復(fù)合陶瓷層的所述混合區(qū)部分上，所述絕緣陶瓷材料在比所述固體電解質(zhì)陶瓷材料較寬的區(qū)域抵靠在所述絕緣陶瓷層上。
15.如權(quán)利要求14的氣體傳感器裝置，還包括加熱器布線，電流通過它加熱固體電介質(zhì)陶瓷區(qū)，其中所述絕緣陶瓷層把所述復(fù)合陶瓷層與加熱器布線電絕緣。
16.一種用于探測特定氣體的氣體傳感器，包括能夠探測所述特定氣體的如權(quán)利要求13的氣體傳感器裝置。
17.一種用于制造復(fù)合陶瓷生基板的方法，其中該基板構(gòu)成單一基板，具有條狀多個彼此相鄰多個基板部，該方法包括的步驟為把第一漿液涂覆腹板上，并且在寬度方向離開第一漿液一定距離把第二漿液涂覆在所述腹板上，所述第一漿液含有第一基板材料，所述第二漿液含有與第一漿液不同的基板成形性能的第二基板材料；以及在所述腹板的寬度方向上，把在所述帶上的所述第一漿液朝所述第二漿液擴展，并在所述腹板的所述寬度方向上，把在所述帶上的所述第二漿液朝所述第一漿液擴展，從而在該腹板上形成其中所述第一漿液和所述第二漿液混合的漿液混合部；其中由所述第一基板材料制成的第一基板部和由所述第二基板材料制成的第二基板部，經(jīng)由在所述第一基板部和所述第二基板部之間的混合第一和第二基板材料的混合部而彼此成為結(jié)合一體。
18.如權(quán)利要求17的方法，其中所述擴展包括用規(guī)則元件的刮刀邊，使得所述第一和第二漿液涂層厚度規(guī)則一致，從而形成所述漿液混合部。
全文摘要
一種復(fù)合陶瓷生基板，包括包括第一基板材料的第一基板部；以及包括第二基板材料第二基板部，所述第二基板部在燒制性能上不同于第一基板部；混合部，在所述第一和第二基板部之間，包括第一和第二基板材料的混合物，具有復(fù)合陶瓷基板的厚度至少兩倍的寬度，其中而所述第一和第二基板部通過混合部在擴展方向彼此結(jié)合在一起。
文檔編號B32B18/00GK1694599SQ2005100528
公開日2005年11月9日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者都筑正詞, 粟野真也 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社