專利名稱：氣體傳感器元件及其制造方法、以及氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器元件、制造該氣體傳感器元件的方法及氣體傳感器。
背景技術(shù)：
一種傳統(tǒng)的氣體傳感器被公開在專利文件1中。該氣體傳感器包括用于探測在其前端部的被測氣體的軸向延伸的氣體傳感器元件、用于激活該氣體傳感器元件的加熱器、以及用于支撐該氣體傳感器元件的金屬殼。
該氣體傳感器元件和加熱器具有如圖11所示的結(jié)構(gòu)。圖11是該氣體傳感器元件和加熱器的分解透視圖。具體地，該結(jié)構(gòu)是多層結(jié)構(gòu)，其中主要地，第一基體101、加熱構(gòu)件102、第二基體103、第一電極104、第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105、第二電極106、絕緣層107、第三電極108、第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109、第四電極110、以及保護(hù)層111被依次層疊布置。保護(hù)層111包括具有沿層疊方向延伸的插入孔112a的加強(qiáng)構(gòu)件112，和被插入到插入孔112a中的電極保護(hù)構(gòu)件113a。加強(qiáng)構(gòu)件112防止氣體傳感器元件300和加熱器200翹曲并提高其強(qiáng)度。電極保護(hù)構(gòu)件113a是多孔構(gòu)件，其在保持第四電極110和空氣之間氣體連通的同時，保護(hù)第四電極110(明確地，第四電極部110a)不被污染。
氣體傳感器如下制造。首先，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a被插入到未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a中，其中，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a是燒結(jié)之前的電極保護(hù)構(gòu)件113a，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112是燒結(jié)之前的加強(qiáng)構(gòu)件112。如此形成未燒結(jié)保護(hù)層111，該未燒結(jié)保護(hù)層111是燒結(jié)之前的保護(hù)層111。隨后，第一未燒結(jié)基體101，即燒結(jié)之前的第一基體101、第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105，即燒結(jié)之前的第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105、第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109，即燒結(jié)之前的第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109等與未燒結(jié)保護(hù)層111一起層疊布置，從而生成層疊體。接著，使該層疊體經(jīng)過除樹脂燒結(jié)，然后進(jìn)行主燒結(jié)，由此以一體方式獲得氣體傳感器元件300和加熱器200。然后，氣體傳感器元件300和加熱器200被安裝到金屬殼等上，從而生成氣體傳感器。
如此獲得的氣體傳感器被安裝到例如，諸如發(fā)動機(jī)排氣管的排氣系統(tǒng)，并被用于探測包含在廢氣中的被測氣體。
日本專利申請公報No.2003-294687上述傳統(tǒng)氣體傳感器在各個傳感器之間有氣體探測能力差異變大的危險。因此，在某些情況下，生產(chǎn)率不足。
具體地，如圖13所示，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在氣體傳感器元件中，裂紋CR往往是在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109中產(chǎn)生，該第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109由第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109通過燒結(jié)形成。具有裂紋CR的氣體傳感器在各個傳感器之間有氣體探測能力差異變大的危險。因此，在某些情況下，產(chǎn)品生產(chǎn)率不足。這是因?yàn)?，即使在滿足其它要求的情況下，裂紋CR的產(chǎn)生使由被測氣體形成的電極間電位減小。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109中的裂紋CR是由保護(hù)層111內(nèi)的加強(qiáng)構(gòu)件112和電極保護(hù)構(gòu)件113a之間的縫隙G產(chǎn)生；更準(zhǔn)確地，是由未燒結(jié)保護(hù)層111內(nèi)的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a之間的縫隙G產(chǎn)生。換句話說，當(dāng)在燒結(jié)階段(尤其是在除樹脂的時候)，在未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a和未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a的壁面之間產(chǎn)生縫隙G，在燒結(jié)時，應(yīng)力很可能就集中在第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件內(nèi)的縫隙G的周圍。這是由第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109的收縮率與未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112以及未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a的收縮率之間的不同造成的。結(jié)果，裂紋CR在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109內(nèi)在縫隙G的周圍產(chǎn)生?；谶@個發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到前述內(nèi)容完成的，而且本發(fā)明的一個目的是減小氣體傳感器之間氣體探測能力的差異，并且能夠以高生產(chǎn)率生產(chǎn)氣體傳感器。
本發(fā)明提供了一種制造氣體傳感器元件的方法，該氣體傳感器元件包括固體電解質(zhì)構(gòu)件、形成在固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極、以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在插入孔內(nèi)并適于保護(hù)電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層。該方法包括壓制步驟，在將未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件設(shè)置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔內(nèi)之后，壓制未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件中的至少一個，以形成未燒結(jié)保護(hù)層；層疊成形步驟，將未燒結(jié)保護(hù)層和未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件層疊布置，以形成層疊體，該層疊體在燒結(jié)之后變成氣體傳感器元件；以及燒結(jié)步驟，燒結(jié)該層疊體。
在本發(fā)明的制造方法中，在壓制步驟過程中，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件中的至少一個被壓制。因而，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件或者未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件被壓入未燒結(jié)保護(hù)構(gòu)件和插入孔壁面之間的縫隙中。在合成的層疊體中，在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件之間不太可能產(chǎn)生縫隙，從而提供了增強(qiáng)的附著力。所以，當(dāng)層疊體被燒結(jié)時，未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件到固體電解質(zhì)構(gòu)件的熱收縮不太可能受空氣影響，而該空氣會存在于在傳統(tǒng)的制造方法中出現(xiàn)的縫隙中。因而，固體電解質(zhì)構(gòu)件不太可能出現(xiàn)裂紋。
所以，如此獲得的氣體傳感器不會使由被測氣體產(chǎn)生的電極之間的電位降低，并且呈現(xiàn)出各個傳感器之間的氣體探測能力差異的減小。此外，可以高生產(chǎn)率生產(chǎn)呈現(xiàn)出上述特性的氣體傳感器。
所以，本發(fā)明的制造氣體傳感器元件的方法可減小各個氣體傳感器之間的氣體探測能力差異，可以高生產(chǎn)率生產(chǎn)這種氣體傳感器。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的制造方法中，壓制步驟在室溫(20℃)或更高的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在40℃或者更高。這提高了未燒結(jié)保護(hù)層的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的流動性，從而未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和/或未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件可被更容易地壓入到縫隙中。因此，縫隙可被更可靠地填充，壓制的時間可被縮短，而且提供的壓力可被減小。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的制造方法中，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件被壓制。通常，由于未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件在垂直于層疊方向的面積比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件小，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件更有可能在壓力下向外展開。同樣，因?yàn)槲礋Y(jié)電極保護(hù)構(gòu)件通過施加壓力向外展開以配合尺寸是固定的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔，可確保尺寸精度。
優(yōu)選地，在未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件被壓制的情況下，在壓制步驟進(jìn)行之前，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件厚。這允許未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件在壓力下很容易地向外展開而不影響未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件。在這種情況下，優(yōu)選地，當(dāng)完成壓制步驟之后，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件具有基本相同的厚度。在燒結(jié)之前，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的厚度差最好控制在25μm或者更小。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的制造方法中，即使當(dāng)未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件在層疊方向上比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件厚時，或者未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件在層疊方向上比未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件厚時，在燒結(jié)之后，加強(qiáng)構(gòu)件和電極保護(hù)構(gòu)件具有基本相同的厚度。未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件經(jīng)過燒結(jié)之后的厚度差最好控制在20μm或者更小。這是因?yàn)?，如果加?qiáng)構(gòu)件和電極保護(hù)構(gòu)件不具有基本相同的厚度，由被測量的氣體產(chǎn)生的電極之間的電位被減小。結(jié)果，氣體傳感器之間的氣體探測能力可能出現(xiàn)差異。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的制造方法中，從平面看插入孔沒有尖角。明確地，具有圓角優(yōu)選具有0.5mm或者更大的曲率半徑的圓角的多邊形、圓形等是優(yōu)選的。這種形狀的應(yīng)用使得減小了在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件之間產(chǎn)生縫隙的傾向。尤其是，當(dāng)在被無縫隙地裝配在插入孔的同時通過燒結(jié)形成的電極保護(hù)構(gòu)件從層疊方向看沒有尖角時，熱強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度被提高了。
本發(fā)明的氣體傳感器元件包括具有板狀形狀的固體電解質(zhì)構(gòu)件；形成在固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極；和包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被布置在插入孔內(nèi)并用來保護(hù)電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層。在該氣體傳感器元件中，在插入孔的內(nèi)周面和電極保護(hù)構(gòu)件的外周面之間不存在尺寸超過電極保護(hù)構(gòu)件內(nèi)的孔的平均直徑的縫隙。
當(dāng)在插入孔的內(nèi)周面和電極保護(hù)構(gòu)件的外周面之間的縫隙不比電極保護(hù)構(gòu)件內(nèi)的孔的平均直徑大時，可防止固體電解質(zhì)構(gòu)件中的初始裂紋。令人信服地，原因如下。如果插入孔的壁面和未燒結(jié)保護(hù)構(gòu)件之間不可能產(chǎn)生縫隙，未燒結(jié)保護(hù)構(gòu)件是在燒結(jié)之前的電極保護(hù)構(gòu)件，在燒結(jié)步驟中，未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件(將形成固體電解質(zhì)構(gòu)件)在燒結(jié)過程的熱收縮不太可能受空氣影響，而該空氣會存在于在傳統(tǒng)的制造方法中產(chǎn)生的縫隙中。
因而，采用本發(fā)明的氣體傳感器元件的氣體傳感器展示出各個傳感器之間的氣體探測能力差異的減小，而且可被以高生產(chǎn)率制造。
本發(fā)明的氣體傳感器包括用于探測被檢測氣體的氣體傳感器元件和用于支撐氣體傳感器元件的金屬殼。氣體傳感器使用上述氣體傳感器元件。
氣體傳感器展示出各個傳感器之間的氣體探測能力差異的減小，并可被以高生產(chǎn)率生產(chǎn)。
本發(fā)明提供了一種氣體傳感器元件的制造方法，該氣體傳感器元件包括具有板狀形狀的固體電解質(zhì)構(gòu)件、形成在固定電解質(zhì)構(gòu)件上的電極、以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在插入孔內(nèi)并適于保護(hù)電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層。該制造方法包括插入孔成形步驟，在第一未燒結(jié)陶瓷片上沖裁出插入孔以形成具有插入孔的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件；裁下步驟，即從被放置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件上的第二未燒結(jié)陶瓷片上裁下坯料，以將該坯料作為未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件布置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔內(nèi)；以及燒結(jié)步驟，燒結(jié)未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件，以形成加強(qiáng)構(gòu)件和電極保護(hù)構(gòu)件。
如上所述，從第二未燒結(jié)陶瓷片上裁下的坯料作為未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件被設(shè)置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔內(nèi)，從而防止在未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件和插入孔的壁面之間形成裂紋的可能性。此外，從第二未燒結(jié)陶瓷片上裁下未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的步驟和將獲得的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件設(shè)置在插入孔的步驟可同時進(jìn)行，從而減少了加工步驟數(shù)量。
優(yōu)選地，本發(fā)明的制造方法進(jìn)一步包括壓制步驟，在裁下步驟之后，壓制未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件中的至少一個，以形成未燒結(jié)保護(hù)層。這樣的壓制使被壓制的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件或者被壓制的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件變形以填充未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件和插入孔壁面之間的縫隙，從而提高了二者之間的附著力。所以，當(dāng)合成的層疊體被燒結(jié)時，未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件的熱收縮不可能受空氣影響，而該空氣會存在于在傳統(tǒng)制造方法中產(chǎn)生的縫隙中，從而固體電解質(zhì)構(gòu)件不太可能裂紋。


圖1是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了用于穿過未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件切出插入孔的成形模。
圖2是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了圖1所示的成形模閉合的情形。
圖3是關(guān)于實(shí)施例1的平面圖，示出了包括未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的未燒結(jié)保護(hù)層。
圖4是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了用于將未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件插入到未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔內(nèi)的成形模。
圖5是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了圖4所示的成形模閉合的情形。
圖6是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了用于壓制未燒結(jié)保護(hù)構(gòu)件的成形模。
圖7是關(guān)于實(shí)施例1的示意性放大截面圖，示出了圖6所示的成形模閉合的情形。
圖8是根據(jù)實(shí)施例1的氣體傳感器元件的示意性放大截面圖。
圖9是根據(jù)實(shí)施例1和2的氣體傳感器的截面圖。
圖10是關(guān)于修改實(shí)施例的平面圖，示出了包括未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的未燒結(jié)保護(hù)層。
圖11是關(guān)于實(shí)施例1和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的氣體傳感器元件和加熱器的示意性分解透視圖。
圖12是根據(jù)實(shí)施例2的氣體傳感器元件和加熱器的示意性分解透視圖。
圖13是傳統(tǒng)的氣體傳感器元件的示意性放大截面圖。
附圖標(biāo)記說明在圖中用于區(qū)分不同結(jié)構(gòu)特征的附圖標(biāo)記包括如下。
109第二固體電解質(zhì)構(gòu)件，第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件405第二固體電解質(zhì)構(gòu)件111保護(hù)層，未燒結(jié)保護(hù)層407保護(hù)層110第四電極，第四未燒結(jié)電極406第四電極300、600氣體傳感器元件112a插入孔112加強(qiáng)構(gòu)件，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件113第二未燒結(jié)陶瓷片117第一未燒結(jié)陶瓷片408加強(qiáng)構(gòu)件113a電極保護(hù)構(gòu)件，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件409a電極保護(hù)構(gòu)件G縫隙23金屬殼具體實(shí)施方式
以下將參照

本發(fā)明的實(shí)施例1和實(shí)施例2。然而，對本發(fā)明的解釋不限于此。
實(shí)施例1首先，將說明實(shí)施例1的氣體傳感器。
如圖9所示，氣體傳感器包括氣體傳感器元件300、層疊在氣體傳感器元件300上的加熱器200、其內(nèi)保持氣體傳感器元件300等的金屬殼23、以及安裝到金屬殼23的前端部的保護(hù)器24。氣體傳感器元件300和加熱器200被布置為沿著軸線L方向延伸。
如圖11所示，加熱器200包括第一基體101、第二基體103、以及加熱構(gòu)件102。第一和第二基體101和103主要包括氧化鋁。加熱構(gòu)件102包括位于其前端側(cè)的加熱部102a和一對加熱器引線部102b。加熱器引線部102b的端部通過形成在第一基體101上的對應(yīng)通孔101a與對應(yīng)的加熱器側(cè)貼片120電連接。
氣體傳感器元件300包括氧濃度探測單元130和氧泵單元140。氧濃度探測單元130包括第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105、第一電極104、以及第二電極106。第一和第二電極104和106形成在第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105的對應(yīng)相反側(cè)。第一電極104包括第一電極部104a和第一引線部104b。第二電極106包括第二電極部106a和第二引線部106b。
第一引線部104b的一端通過通孔105a、通孔107a、通孔109a、以及通孔111a與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片121電連接。第二引線部106b的一端通過通孔107b、通孔109b、以及通孔111b與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片121電連接。
氧泵單元140包括第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109、第三電極108、以及第四電極110。第三和第四電極108和110形成在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109的對應(yīng)相反側(cè)。第三電極108包括第三電極部108a和第三引線部108b。第四電極110包括第四電極部110a和第四引線部110b。
第三引線部108b的一端通過通孔109b和通孔111b與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片121電連接。第四引線部110b的一端通過通孔111c與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片121電連接。第二引線部106b和第三引線部108b通過通孔107b具有相同的電位。
第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105和第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109由部分穩(wěn)定的氧化鋯燒結(jié)體制成，該部分穩(wěn)定的氧化鋯燒結(jié)體通過向氧化鋯(ZrO2)添加用作穩(wěn)定劑的氧化釔(Y2O3)或氧化鈣(CaO)而形成。
加熱構(gòu)件102、第一電極104、第二電極106、第三電極108、第四電極110、加熱器側(cè)貼片120、以及氣體傳感器元件側(cè)貼片121可由鉑族元素形成。用于形成這些構(gòu)件的優(yōu)選鉑族元素包括Pt、Rh和Pd。這些元素可被單獨(dú)或組合使用。
更優(yōu)選地，考慮到耐熱和抗氧化，Pt主要用于形成加熱構(gòu)件102、第一電極104、第二電極106、第三電極108、第四電極110、加熱器側(cè)貼片120、以及氣體傳感器元件側(cè)貼片121。進(jìn)一步優(yōu)選地，加熱構(gòu)件102、第一電極104、第二電極106、第三電極108、第四電極110、加熱器側(cè)貼片120、以及氣體傳感器元件側(cè)貼片121除了包含鉑族元素(主要成分)，還包含陶瓷成分。優(yōu)選地，為了提高附著力，陶瓷成分與主要包含于層疊體的配對部分的材料(例如，第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105和第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109的主要成分)相似。
絕緣層107形成在氧泵單元140和氧濃度探測單元130之間。絕緣層107包括絕緣部114和擴(kuò)散控制部115。氣體探測腔107c形成在絕緣層107的絕緣部114中對應(yīng)于第二電極部106a和第三電極部108a的位置處。氣體探測腔107c沿著絕緣層107的橫向與外界連通。在絕緣層107的連通區(qū)域，設(shè)置擴(kuò)散控制部115以使氣體在外界與氣體探測腔107c之間以預(yù)定流速進(jìn)行擴(kuò)散。
對絕緣部114沒有特殊的限制，而只要絕緣部114是由電絕緣陶瓷燒結(jié)體制成。這樣的陶瓷燒結(jié)體的例子包括氧化物陶瓷，如氧化鋁和莫來石。
擴(kuò)散控制部115由多孔氧化鋁制成。擴(kuò)散控制部115控制當(dāng)被測氣體流入氣體探測腔107c時氣體的流速。
保護(hù)層111形成在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109的表面上，以使第四電極110被夾在二者之間。保護(hù)層111包括多孔電極保護(hù)構(gòu)件113a和加強(qiáng)構(gòu)件112。電極保護(hù)構(gòu)件113a覆蓋第四電極部110a以保護(hù)第四電極部110a不被污染。加強(qiáng)構(gòu)件112保護(hù)第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109，二者之間夾有第四引線部110b。
再次參照圖9，金屬架34、陶瓷架35和滑石36，從前端側(cè)到后端側(cè)依次布置在金屬殼23內(nèi)。由氧化鋁構(gòu)成的套管39被布置在滑石36的后側(cè)。套管39形成為多段圓筒狀。軸孔39a沿著軸線形成在套管39內(nèi)，并允許氣體傳感器元件300和加熱器200通過其中延伸。金屬殼23的后端卷曲部23a被徑向向內(nèi)彎曲，從而，通過由不銹鋼制成的環(huán)狀構(gòu)件40將套管39朝金屬殼23的前端擠壓。
由金屬制成且具有多個進(jìn)氣孔24a的保護(hù)器24被焊接到金屬殼23的前端部的外周表面，并覆蓋從金屬殼23的前端伸出的氣體傳感器元件300的前端部。保護(hù)器24包括外側(cè)保護(hù)器41和內(nèi)側(cè)保護(hù)器42。
外管25、分離器50和保持器51被設(shè)置在金屬殼23的后端側(cè)。用于連接導(dǎo)線和氣體傳感器元件300的外部端子以及加熱器200的外部端子的連接端子16被容納在分離器50的通孔50b中。橡皮帽52被布置在分離器50的后端側(cè)。
接著，將說明用于制造實(shí)施例1的氣體傳感器元件的方法。
首先，第一原材料粉末和可塑劑被濕法混合，以制備其中粉體和可塑劑被分散開的漿料。第一原材料粉末由，例如97wt％的氧化鋁粉末和3wt％的作為燒結(jié)調(diào)節(jié)劑的二氧化硅組成?？伤軇┯啥∪渲吞岫□?DBP)組成。通過利用刮刀裝置的薄片成型工藝，漿料被形成為具有0.4mm厚度的薄片。該薄片被切成140mm×140mm的尺寸，從而生成如圖1所示的第一未燒結(jié)陶瓷片117。
接著，進(jìn)行插入孔成型步驟。首先，準(zhǔn)備如圖1和2所示的成形模P1。成形模P1包括下模1、上模2和沖頭3。下模1的工作口1a和上模2的工作口2a從垂直方向看是具有圓角的正方形。沖頭3被布置成可通過工作口2a和工作口1a垂直地移動。
如圖1所示，第一未燒結(jié)陶瓷片117被放置在下模1上。如圖2所示，在下模2下落從而第一未燒結(jié)陶瓷片117被固定地夾在上模2和下模1之間的同時，沖頭3下落使得穿過第一未燒結(jié)陶瓷片117切出插入孔112a，從而形成未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112。如圖3所示，從上方看，與工作口1a的情況相同，插入孔112a是具有曲率半徑為大約1mm的圓角的正方形。
同時，第二原材料粉末和可塑劑被濕法混合，以制備其中粉體和可塑劑被分散開的漿料。第二原材料粉末由，例如63wt％氧化鋁粉末、3wt％的作為燒結(jié)調(diào)節(jié)劑的二氧化硅、以及34wt％的炭粉組成。可塑劑由丁醛樹脂和DBP組成。如未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112那樣，通過使用漿料，獲得如圖4所示的第二未燒結(jié)陶瓷片113。第二未燒結(jié)陶瓷片113厚度為0.4mm+25μm。特別地，可塑劑被改進(jìn)以增加第二未燒結(jié)陶瓷片113的延展性。在本實(shí)施例中，第二未燒結(jié)陶瓷片113形成為0.4mm+25μm的厚度。然而，當(dāng)厚度為0.4mm+10μm或者更大時，在以下說明的壓制步驟中，未燒結(jié)陶瓷片113可能充滿縫隙G。
隨后，進(jìn)行裁下步驟。如圖4所示，第二未燒結(jié)陶瓷片113被放置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112上。如圖5所示，在上模2下落從而未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和第二未燒結(jié)陶瓷片113被固定地夾在上模2和下模1之間的同時，沖頭3下落使得從第二未燒結(jié)陶瓷片113上裁下一部分，并且被裁下的部分被插入到插入孔112a內(nèi)，以用作未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a。在本實(shí)施例中，在沖頭3下落之后，沖頭3的底面位于與未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和第二未燒結(jié)陶瓷片113之間的接觸面對齊的垂直位置。特別地，當(dāng)落下的沖頭3的底面位于對應(yīng)于第二未燒結(jié)陶瓷片113的厚度的一半的位置之下時，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a可被充分地插入到未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a中。
如上所述，在放置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112上的第二未燒結(jié)陶瓷片113經(jīng)受裁下的同時，被裁下的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a被布置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔內(nèi)，從而盡可能地抑制縫隙在未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a和插入孔112a的壁面之間的形成。而且，從未燒結(jié)電極保護(hù)層113裁下未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a的步驟和在插入孔112a內(nèi)布置如此獲得的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a的步驟可同時地并且精確地進(jìn)行。
然后，進(jìn)行壓制步驟。如圖6所示，制備成形模P2。成形模P2包括下模8和上模9。下模8的頂面和上模9的底面是平面。未示出的加熱器被嵌入下模8和上模9的至少一個中。
當(dāng)利用加熱器將下模8的表面和上模9的表面加熱到50℃時，未燒結(jié)電極保護(hù)層111被布置在下模8上。如在壓制之前沿層疊方向所測量的，未燒結(jié)保護(hù)層111被設(shè)置成未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112厚25μm。
然后，如圖7所示，上模9下落以40kg/cm2的壓力向下壓制未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a。這使得未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a擴(kuò)展到其和未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a的壁面之間的縫隙G中。
特別地，由于在加熱到室溫或者更高的溫度時進(jìn)行壓制步驟，未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a的流動性被提高，所以未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a更容易被壓入到縫隙G中。所以，如圖8所示，縫隙G可被更可靠地填充；壓制時間可被縮短；并且所施加的壓力也可減小。由于未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a的形狀在層疊方向上看沒有尖角，所以在拐角處沒有裂紋殘留。此外，由于在層疊方向上比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112厚、在垂直于層疊方向的表面積比未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112小的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a被壓制，所以未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a可被容易地壓制展開。同樣，由于未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a被壓制展開以被安裝到尺寸固定的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a，所以也可保持插入孔112a的尺寸精度。
隨后，上模9被抬起，從而未燒結(jié)保護(hù)層111被卸載。如此獲得的未燒結(jié)保護(hù)層111被設(shè)置成未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a具有基本相同的厚度。在本實(shí)施例中，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a之間的厚度差大約為20μm。
接著，將說明層疊步驟。在層疊步驟的準(zhǔn)備方面，如未燒結(jié)陶瓷片117的情況那樣，制備如圖11所示的第一未燒結(jié)基體101、第二未燒結(jié)基體103和未燒結(jié)絕緣層107的未燒結(jié)絕緣部114。
此外，第三原材料粉末和可塑劑被濕法混合，以制備其中粉體和可塑劑被分散開的漿料。第三原材料粉末由，例如97wt％的氧化鋯粉末以及總計(jì)為3wt％的用作燒結(jié)調(diào)節(jié)劑的二氧化硅(SiO2)粉末和氧化鋁粉末組成?？伤軇┯啥∪渲虳BP組成。利用該漿料，獲得第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105和第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109。
此外，例如，100wt％的氧化鋁粉末和可塑劑被濕法混合，以制備其中粉體和可塑劑被分散開的漿料?？伤軇┯啥∪渲虳BP組成。利用該漿料，如第二未燒結(jié)陶瓷片113那樣獲得未燒結(jié)絕緣層107的未燒結(jié)擴(kuò)散控制部115。
然后，第一未燒結(jié)基體101、未燒結(jié)加熱單元102、第二未燒結(jié)基體103、第一未燒結(jié)電極104、第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105、第二未燒結(jié)電極106、未燒結(jié)絕緣層107、第三未燒結(jié)電極108、第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109、第四未燒結(jié)電極110、未燒結(jié)保護(hù)層111等被從下到上層疊布置。
具體地，利用主要包含鉑的糊通過絲網(wǎng)印刷工藝將未燒結(jié)加熱構(gòu)件102形成在第一未燒結(jié)基體101上。然后，第二未燒結(jié)基體103被層疊在第一未燒結(jié)基體101上，使得未燒結(jié)加熱構(gòu)件102被夾在二者之間。
第一未燒結(jié)電極104被形成在第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105上。第一未燒結(jié)電極104由鉑糊形成，該鉑糊包含90wt％的鉑和10wt％的氧化鋯粉末。使用該鉑糊通過絲網(wǎng)印刷工藝形成第一未燒結(jié)電極104。
然后，第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105被層疊在第二未燒結(jié)基體103上，使得第一未燒結(jié)電極104被夾在二者之間。此外，第二未燒結(jié)電極106通過印刷形成在第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105上。用于第二未燒結(jié)電極106的材料與用于第一未燒結(jié)電極104的材料類似。
然后，未燒結(jié)絕緣層107被形成在第二未燒結(jié)電極106上。具體地，未燒結(jié)絕緣部114和未燒結(jié)擴(kuò)散控制部115被形成。特別地，主要包含炭的糊被涂覆在未燒結(jié)絕緣層107的一個區(qū)域，該區(qū)域在燒結(jié)之后將變成氣體探測腔107c。
此外，第三未燒結(jié)電極108被印刷在第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109上。第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109被層疊在未燒結(jié)絕緣層107上，使得第三未燒結(jié)電極108被夾在二者之間。然后，第四未燒結(jié)電極110被印刷在第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109上。與用于第一未燒結(jié)電極104的材料類似的材料被用于形成第三未燒結(jié)電極108和第四未燒結(jié)電極110。然后，未燒結(jié)保護(hù)層111被層疊在第四未燒結(jié)電極110上。
合成的多層制品被以1MPa的壓力壓力結(jié)合，然后被切成預(yù)定尺寸，從而生成層疊體。由于未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a在壓制步驟被壓制，如圖8所示，層疊體被設(shè)置成縫隙G不太可能在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a之間出現(xiàn)。
隨后，燒結(jié)層疊體。具體地，層疊體經(jīng)去樹脂燒結(jié)，再經(jīng)受主燒結(jié)，從而生成用于探測廢氣中氧濃度的氣體傳感器元件300。
在進(jìn)行燒結(jié)步驟時，第一未燒結(jié)電極104變成第一電極104，第一電極104包括第一電極部104a和第一引線部104b。第一未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件105變成第一固體電解質(zhì)構(gòu)件105。第二未燒結(jié)電極106變成第二電極106，第二電極106包括第二電極部106a和第二引線部106b。未燒結(jié)絕緣層107的未燒結(jié)絕緣部114變成絕緣部114，并且未燒結(jié)絕緣部107的未燒結(jié)擴(kuò)散控制部115變成多孔擴(kuò)散控制部115。以這種方式，未燒結(jié)絕緣層107變成絕緣層107。絕緣層107的氣體探測腔107c通過位于絕緣部114的橫向相反側(cè)的擴(kuò)散控制部115與外界相通。擴(kuò)散控制部115使氣體在外界與氣體探測腔107c之間以預(yù)定流速進(jìn)行擴(kuò)散。第三未燒結(jié)電極108變成第三電極108，第三電極108包括第三電極部108a和第三引線部108b。第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109變成第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109。第四未燒結(jié)電極110變成第四電極110，第四電極110包括第四電極部110a和第四引線部110b。未燒結(jié)保護(hù)層111的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112變成用于保護(hù)第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109的加強(qiáng)構(gòu)件112，并且，未燒結(jié)保護(hù)層111的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a變成用于保護(hù)第四未燒結(jié)電極110不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件113a。
特別地，制造氣體傳感器元件300的方法中使用了層疊體，在該層疊體中，縫隙G不太可能在如圖8所示的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113a之間出現(xiàn)。因此，在第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109變成第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109的燒結(jié)步驟中，第二未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件109的熱收縮不太可能受空氣影響，該空氣存在于傳統(tǒng)的制造方法中形成的縫隙G中。正因如此，裂紋CR不太可能在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109中開始。此外，加強(qiáng)構(gòu)件112與電極保護(hù)構(gòu)件113a的厚度基本相同。燒結(jié)之后，加強(qiáng)構(gòu)件112和電極保護(hù)構(gòu)件113a之間的厚度差大約為16μm。
由于從層疊方向看電極保護(hù)構(gòu)件113a沒有尖角，所以熱強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度被提高了，該電極保護(hù)構(gòu)件113a在無間隙條件下被裝配在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112的插入孔112a的同時通過燒結(jié)而形成。
如圖9所示，金屬殼23、外管25、保護(hù)器24等被制備并裝配在一起，從而生成出氣體傳感器。在該氣體傳感器中，由于裂紋CR不太可能在氣體傳感器元件300的第二固體電解質(zhì)構(gòu)件109中開始，所以由被測氣體產(chǎn)生的電極之間的電位不會下降。因此，各個氣體傳感器之間的氣體探測能力差異變小。此外，可以高生產(chǎn)率制造本發(fā)明的氣體傳感器。
如圖10所示，從垂直方向看為圓形的插入孔112b可形成在未燒結(jié)保護(hù)層111的未燒結(jié)加強(qiáng)部件112中，并且未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113b可被安裝在該插入孔112b中。除了圓形之外，插入孔也適于采用具有圓角的正方形、具有圓角的矩形、橢圓形或者類似形狀，而且相應(yīng)的未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件可被安裝在這樣的插入孔中。
實(shí)施例2實(shí)施例2的氣體傳感器與實(shí)施例1中的類似。在實(shí)施例1中，如圖11所示的氣體傳感器元件300被制造成具有氧濃度探測單元130、絕緣層107、氧泵單元140和保護(hù)層111?？梢灶愃频姆绞街圃烊鐖D12所示的實(shí)施例2的、具有氧濃度探測單元430和保護(hù)層407的氣體傳感器元件600。
下面，將說明實(shí)施例2的氣體傳感器元件600和加熱器500。氣體傳感器元件600沒有氧泵單元和絕緣層。將利用實(shí)施例1中的相應(yīng)術(shù)語說明其他結(jié)構(gòu)特征。
加熱器500包括第一基體401、第二基體403和加熱構(gòu)件402。第一和第二基體401和403主要包含氧化鋁，并且加熱構(gòu)件402被夾在第一和第二基體401和403之間。加熱構(gòu)件402包括加熱部402a和一對加熱器引線部402b。加熱器引線部402b的端部通過對應(yīng)的通孔401a與相應(yīng)的加熱器側(cè)貼片420電連接。
氣體傳感器600的氧濃度探測單元430包括第一固體電解質(zhì)構(gòu)件405、第一電極404和第二電極406。第一和第二電極404和406形成在第一固體電解質(zhì)構(gòu)件405的對應(yīng)相反側(cè)。第一電極404包括第一電極部404a和第一引線部404b。第二電極406包括第二電極部406a和第二引線部406b。
第一引線部404b的一端通過通孔405a和通孔407a與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片421電連接。第二引線部406b的一端通過通孔407c與對應(yīng)的氣體傳感器元件側(cè)貼片421電連接。
第一固體電解質(zhì)構(gòu)件405由部分穩(wěn)定的氧化鋯燒結(jié)體制成，該部分穩(wěn)定的氧化鋯燒結(jié)體通過向氧化鋯(ZrO2)添加作為穩(wěn)定劑的氧化釔(Y2O3)或者氧化鈣(CaO)而形成。
加熱構(gòu)件402、第一電極404、第二電極406、加熱器側(cè)貼片420和氣體傳感器元件側(cè)貼片421可由鉑族元素形成。優(yōu)選形成這些構(gòu)件的鉑族元素包括Pt、Rh和Pd。這些元素可以單獨(dú)或組合使用。
保護(hù)層407被形成在第一固體電解質(zhì)構(gòu)件405的表面上，從而第二電極406被夾在二者之間。保護(hù)層407包括多孔電極保護(hù)構(gòu)件409a和加強(qiáng)構(gòu)件408。電極保護(hù)構(gòu)件409a被布置成覆蓋第二電極部406a和適于保護(hù)第二電極部406a不被污染。加強(qiáng)構(gòu)件408保護(hù)第一固體電解質(zhì)構(gòu)件405并被布置成使得第二引線部406b被夾在二者之間。
如此構(gòu)造的氣體傳感器元件600可以與實(shí)施例1相似的方式制造，并可被用于如圖9所示的氣體傳感器中。在該應(yīng)用中，氣體傳感器元件600產(chǎn)生與實(shí)施例1的氣體傳感器元件類似的動作和效果。
盡管已經(jīng)參照實(shí)施例1和2對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不局限于此，而是可以在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下適當(dāng)修改。
例如，在實(shí)施例1和2中，主要包含氧化鋁的原材料被用于形成第一基體101和401以及第二基體103和403。然而，本發(fā)明并不局限于此?？墒褂弥饕趸喌脑牧稀?br> 此外，在實(shí)施例1中，主要包含氧化鋁的原材料被用于形成絕緣層107的絕緣部114。然而，本發(fā)明并不局限于此?？墒褂弥饕趸喌脑牧?。
在實(shí)施例2中，加熱器500和氣體傳感器元件600在彼此直接接觸的同時被層疊布置。然而，本發(fā)明并不局限于此。具有用于將第一電極404暴露到空氣中的空氣引入孔的層可介于二者之間。
在實(shí)施例1的壓制步驟中，單一的成形模P1被用于使插入孔112a貫通未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112，并把未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件113插入到插入孔112a中。然而，本發(fā)明并不局限于此。作為選擇地，壓制步驟可以如下進(jìn)行。在插入孔112a貫通未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112之后，未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112被卸掉。未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件112被放置在其下模并沒有工作口1a的成形模上。然后，未燒結(jié)電極保護(hù)層113被插入到插入孔112a中。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器元件和氣體傳感器可被廣泛地用在發(fā)動機(jī)、廢氣傳感器(氧傳感器、烴傳感器、NOx傳感器等)和其它各種傳感器中。
本申請基于2005年3月31日提交的日本專利申請No.2005-100425，其內(nèi)容通過引用被整體包含于此。
權(quán)利要求
1.一種制造氣體傳感器元件的方法，該氣體傳感器元件包括固體電解質(zhì)構(gòu)件、形成在所述固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極、以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在所述插入孔內(nèi)并適于保護(hù)所述電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層，所述方法包括在將未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件設(shè)置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的所述插入孔內(nèi)之后，壓制所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和所述未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件中的至少一個，以形成未燒結(jié)保護(hù)層；將所述未燒結(jié)保護(hù)層和未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件層疊布置，以形成層疊體，該層疊體在燒結(jié)之后將變成所述氣體傳感器元件；以及燒結(jié)所述層疊體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氣體傳感器元件的方法，其包括在室溫或者更高的溫度下進(jìn)行所述壓制步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造氣體傳感器元件的方法，其包括壓制所述未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件，以形成所述未燒結(jié)保護(hù)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造氣體傳感器元件的方法，其特征在于，在進(jìn)行所述壓制步驟之前，所述未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件具有比所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件更厚的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造氣體傳感器元件的方法，其特征在于，所述加強(qiáng)構(gòu)件和所述電極保護(hù)構(gòu)件具有基本相同的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造氣體傳感器元件的方法，其特征在于，所述插入孔不具有尖角。
7.一種氣體傳感器元件，其包括具有板狀形狀的固體電解質(zhì)構(gòu)件；形成在所述固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極；以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在所述插入孔內(nèi)并適于保護(hù)所述電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層，其中，在所述插入孔的內(nèi)周表面和所述電極保護(hù)構(gòu)件的外周表面之間不存在超過所述電極保護(hù)構(gòu)件中的孔的平均直徑的縫隙。
8.一種氣體傳感器，其包括用于探測被測氣體的氣體傳感器元件和用于支撐所述氣體傳感器元件的金屬殼，其中，所述氣體傳感器元件包括具有板狀形狀的固體電解質(zhì)構(gòu)件；形成在所述固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極；以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在所述插入孔內(nèi)并適于保護(hù)所述電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層；以及在所述插入孔的內(nèi)周表面和所述電極保護(hù)構(gòu)件的外周表面之間不存在超過所述電極保護(hù)構(gòu)件中的孔的平均直徑的縫隙。
9.一種制造氣體傳感器元件的方法，該氣體傳感器元件包括具有板狀形狀的固體電解質(zhì)構(gòu)件、形成在所述固體電解質(zhì)構(gòu)件上的電極、以及包括具有插入孔的加強(qiáng)構(gòu)件和被設(shè)置在所述插入孔內(nèi)并適于保護(hù)所述電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件的保護(hù)層，所述方法包括在第一未燒結(jié)陶瓷片上沖裁出所述插入孔，以形成具有所述插入孔的未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件；從放置在所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件上的第二未燒結(jié)陶瓷片上裁下坯料，以將所述坯料作為未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件設(shè)置在所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的所述插入孔內(nèi)；以及燒結(jié)所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和所述未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件，以形成所述加強(qiáng)構(gòu)件和所述電極保護(hù)構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造氣體傳感器元件的方法，其進(jìn)一步包括，在所述裁下步驟之后，壓制所述未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和所述未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件的至少一個，以形成未燒結(jié)保護(hù)層。
全文摘要
一種氣體傳感器元件及其制造方法、以及氣體傳感器，該氣體傳感器元件(300)包括板狀第二固體電解質(zhì)構(gòu)件(109)、形成在第二固體電解質(zhì)構(gòu)件上的第四電極(110)、以及包括具有插入孔(112a)的加強(qiáng)構(gòu)件(112)和設(shè)置在插入孔內(nèi)的用于保護(hù)第四電極不被污染的多孔電極保護(hù)構(gòu)件(113a)的保護(hù)層(111)。本方法包括壓制步驟，在將未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件設(shè)置在未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件的插入孔內(nèi)之后，壓制未燒結(jié)加強(qiáng)構(gòu)件和未燒結(jié)電極保護(hù)構(gòu)件中的至少一個，以形成未燒結(jié)保護(hù)層；層疊成形步驟，將未燒結(jié)保護(hù)層和未燒結(jié)固體電解質(zhì)構(gòu)件層疊布置以形成層疊體，該層疊體經(jīng)過燒結(jié)將變成氣體傳感器元件；以及燒結(jié)層疊體的燒結(jié)步驟。
文檔編號G01N27/407GK1841057SQ200610066900
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者森茂樹, 水谷正樹, 小島章敬, 近藤茂雄 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社