[发明专利]氧传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧传感器及该氧传感器的制造方法，该氧传 感器具有基体部及该基体部的表面上层叠的功能层，功能层至少具备 氧离子传导性的固体电解质层和夹持该固体电解质层的一对电极层。

背景技术

以往提出了各种氧传感器。专利文献1(特开2004- 239688号公报)公开了一例氧传感器。专利文献1公开的氧传感器，通 过通电加热基体部上形成的加热片图案，使该基体部上形成的氧离子 传导性的固体电解质层激活，根据隔着该固体电解质层而相对配置的 电极间的电位差来检测氧浓度。

发明内容

功能层是层叠异种材料并烧结而成的，随着膜厚越厚， 内部越容易产生应力集中，在焙烧时容易发生裂纹。从而，本发明的 目的是提供可有效抑制烧结时裂纹发生的氧传感器及其制造方法。

本发明的氧传感器具有基体部及该基体部的表面上层叠 的功能层，功能层至少具备氧离子传导性的固体电解质层和夹持该固 体电解质层的一对电极层。该氧传感器的特征在于，功能层的各层通 过丝网印刷而层叠后焙烧形成，固体电解质层通过多次的丝网印刷而 层叠形成。

而且，根据本发明提供的氧传感器的制造方法，上述氧 传感器具有基体部及该基体部的表面上层叠的功能层，上述功能层至 少具备氧离子传导性的固体电解质层和夹持该固体电解质层的一对电 极层，上述功能层的各层通过丝网印刷而层叠后焙烧形成，其特征在 于，上述氧传感器的制造方法具备：内侧电极层印刷工序，在上述基 体部上印刷形成一方的上述电极层；固体电解质层印刷工序，在一方 的上述电极层上通过多次的印刷形成上述固体电解质层；以及外侧电 极层印刷工序，在上述固体电解质层上印刷形成另一方的上述电极层， 上述固体电解质层印刷工序中印刷的多个层的各层厚不相同。

附图说明

图1是本发明的氧传感器的一实施例的截面图。 图2是图1的传感器的检测元件周面的展开图。 图3是检测元件的检测部的放大展开图。 图4A是图3中的IVa-IVa线截面图。 图4B是图3中的IVb-IVb线截面图。 图5A是图3中的Va-Va线截面图。 图5B是图3中的Vb-Vb线截面图。 图5C是图3中的Vc-Vc线截面图。 图6是未设置台阶部时与图4A相当的图。 图7是关于固体电解质层的一层的层厚与外侧电极层的层厚的差 异导致引线部的断线状况的调查结果。

具体实施方式

根据本发明的氧传感器，在将异种材料组成的功能层一 体烧结时，固体电解质层预先分成多个层进行印刷，因此，应力可以 分散到各个层，可防止裂纹的发生。另外，在印刷层会因为气泡和灰 尘的影响而产生针孔和裂纹。为了防止该情况，可以通过将印刷次数 分次并多层地进行的重涂效果来封闭针孔等。

根据本发明的氧传感器的制造方法，在固体电解质层印 刷工序中，将固体电解质层分多个层进行印刷，因此在一体烧结时， 应力可分散到各层，可防止裂纹的发生。另外，通过使各层的层厚不 同，因与下层侧的收缩率的差而产生的应变应力仅仅在第一层的接合 面承受，因此，分次印刷的层的应变变少。而且，由于最厚层吸收应 变(体积收缩大，应变最大)，其他层没有应变，难以产生裂纹。而 且，在印刷层会因为气泡和灰尘的影响而产生针孔和裂纹。为了防止 该情况，可以通过将印刷次数分次并多层地进行的重涂效果来封闭针 孔等。

以下，参照图面例示地说明本发明的氧传感器的具体实 施例。本实施例中的氧传感器是安装在汽车用内燃机的排气管的空燃 比检测用的氧传感器。图1是本实施例的氧传感器的截面图。

在保持架4中，形成圆筒状的元件插入孔3，在该元件插 入孔3嵌插圆棒状的检测元件2。检测元件2贯通元件插入孔3，从保持 架4的轴方向的两端面露出，在其一端侧形成氧测定部2b，另一端侧形 成电极2a。氧测定部2b插入通过熔接或铆接等固定到保持架4的有底圆 筒状的、由双管构成的保护器9内。在内侧及外侧的保护器9中分别形 成气体流通用的流通孔(圆孔)9a、9b，检测气体经由这些流通孔9a， 9b进入保护器9内，到达氧测定部2b的周围。