セラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子
【課題】短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子を提供すること。
【解決手段】セラミックヒータは、通電により発熱する発熱部２１と発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有するヒータパターン２をセラミック基板上に形成してなる。発熱部２１は、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１を有する。各リード部２２は、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１を有する。発熱部２１とリード部２２とは、発熱接合端部２１１上にリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。リード部２２のリード接合端部２２の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。
【解決手段】セラミックヒータは、通電により発熱する発熱部２１と発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有するヒータパターン２をセラミック基板上に形成してなる。発熱部２１は、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１を有する。各リード部２２は、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１を有する。発熱部２１とリード部２２とは、発熱接合端部２１１上にリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。リード部２２のリード接合端部２２の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子等を加熱するためのセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関の排気系には、排ガス等の被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサが配設されている。また、ガスセンサには、ガスセンサ素子を加熱するためのセラミックヒータが内蔵されている。
セラミックヒータとしては、例えば、通電により発熱する発熱部とその発熱部に通電するためのリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成したものがある。
【０００３】
近年、ガスセンサ素子の急速昇温化（早期活性化）、使用温度の高温化等の要求により、発熱部の比抵抗を小さくする傾向がある。
例えば、特許文献１では、発熱部及びリード部をそれぞれ異なる材料で構成し、発熱部の比抵抗をリード部の比抵抗よりも小さくしたセラミックヒータが開示されている。このセラミックヒータは、異なる材料によって発熱部及びリード部を形成することから、例えば、発熱部の端部とリード部の端部とを重ね合わせることにより、両者を接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記セラミックヒータでは、次のような問題があった。
すなわち、セラミックヒータを製造するに当たっては、例えば、セラミック基板上に発熱部用の導体ペーストを印刷した後、リード部用の導体ペーストを印刷する。このとき、発熱部とリード部との接合部分については、発熱部用の導体ペースト上にリード部用の導体ペーストを同じ幅で重ねるように印刷する。そのため、上側に印刷したリード部用の導体ペーストにダレが発生し、そのダレが発熱部用の導体ペーストよりも外側に伸展することにより、リード部間に短絡が発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様は、通電により発熱する発熱部と該発熱部に通電するための一対のリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成してなるセラミックヒータであって、
上記発熱部は、上記一対のリード部にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部を有し、
上記各リード部は、上記発熱部の上記発熱接合端部に接合されるリード接合端部を有し、
上記発熱部と上記リード部とは、上記発熱接合端部上に上記リード接合端部を重ね合わせることによって接合されており、
上記リード部の上記リード接合端部の幅は、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅よりも小さいことを特徴とするセラミックヒータにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記セラミックヒータを備えていることを特徴とするガスセンサ素子にある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
上記セラミックヒータは、発熱部の発熱接合端部上にリード部のリード接合端部を重ね合わせることにより、発熱部とリード部とを接合している。そして、リード部のリード接合端部の幅を発熱部の発熱接合端部の幅よりも小さくしている。
これにより、セラミックヒータにおける短絡の発生、特にリード部間における短絡の発生を防止することができる。
【００１０】
すなわち、リード部のリード接合端部の幅を発熱部の発熱接合端部の幅よりも小さくすることにより、例えば、セラミック基板上に発熱部用及びリード部用の導体ペーストを印刷してヒータパターンを形成する場合に、発熱部とリード部との接合部分において、発熱部の発熱接合端部上にリード部のリード接合端部を重ねて印刷することが容易となる。また、上側に印刷したリード部のリード接合端部にダレが発生しても、そのダレが発熱部の発熱接合端部よりも外側に伸展することを抑制することができる。その結果、リード部間の距離を十分に確保することができ、リード部間における短絡の発生を防止することができる。
【００１１】
上記ガスセンサ素子は、上述したとおり、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータを備えている。そのため、品質の高い、信頼性に優れたガスセンサ素子を得ることができる。
【００１２】
このように、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、セラミックヒータの構造を示す斜視展開図。
【図２】実施例１における、セラミック基板及びヒータパターンを示す平面図。
【図３】実施例１における、発熱部とリード部との接合部分を拡大して示す説明図。
【図４】実施例１における、セラミック基板の幅方向の断面を示す説明図。
【図５】実施例１における、ガスセンサ素子の構造を示す断面説明図。
【図６】実施例１における、ガスセンサ素子の構造を示す斜視展開図。
【図７】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図８】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図９】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１０】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１１】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１２】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記セラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５とすることができる（請求項２）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果を十分に発揮することができる。
【００１５】
また、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．６〜０．９とすることができる（請求項３）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果をより一層発揮することができる。
【００１６】
また、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係がＢ／Ａ＜０．５である場合には、両者の接合部分に抵抗差が生じ、局所的な異常発熱、断線等のおそれがある。また、抵抗差を小さくするためにリード部のリード接合端部の厚みを大きくすれば、セラミック基板や発熱部との段差が大きくなり、セラミックヒータの通電時等において段差部に発生する応力が増大し、剥離やクラックの発生要因となるおそれがある。
また、Ｂ／Ａ＞０．９５である場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果が十分に得られないおそれがある。
【００１７】
また、上記ヒータパターンは、導体ペーストを印刷することによって形成することができる（請求項４）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果を有効に発揮することができる。
【００１８】
上記ガスセンサ素子としては、例えば、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して排ガスフィードバックシステムに使用されるＡ／Ｆセンサに内蔵するＡ／Ｆセンサ素子、排ガス中の酸素濃度を測定するＯ2センサ素子、排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用されるＮＯｘ等の大気汚染物質濃度を調べるＮＯｘセンサ素子等がある。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
セラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のセラミックヒータ１は、図１〜図４に示すごとく、通電により発熱する発熱部２１と発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有するヒータパターン２をセラミック基板１１上に形成してなる。
【００２０】
発熱部２１は、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１を有する。各リード部２２は、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１を有する。発熱部２１とリード部２２とは、発熱接合端部２１１上にリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。
以下、これを詳説する。
【００２１】
本例のセラミックヒータ１は、図５、図６に示すごとく、ガスセンサ素子３の一部として配設されている。
ガスセンサ素子３としては、例えば、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して排ガスフィードバックシステムに使用されるＡ／Ｆセンサに内蔵するＡ／Ｆセンサ素子、排ガス中の酸素濃度を測定するＯ2センサ素子、排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用されるＮＯｘ等の大気汚染物質濃度を調べるＮＯｘセンサ素子等がある。
【００２２】
同図に示すごとく、ガスセンサ素子３は、酸素イオン伝導性の固体電解質体３１を有する。固体電解質体３１は、ジルコニアを主成分とする材料からなる。
固体電解質体３１の一方の面には、被測定ガス側電極３２が設けられている。また、固体電解質体３１の他方の面には、基準ガス側電極３３が設けられている。被測定ガス側電極３２及び基準ガス側電極３３は、白金を主成分とする材料からなる。
【００２３】
また、固体電解質体３１における被測定ガス側電極３２の側には、ガス透過性のアルミナ多孔体からなる多孔質の拡散抵抗層３５と電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなるスペーサ層３６とが積層されている。拡散抵抗層３５は、被測定ガス（排ガス）を導入して被測定ガス側電極３２に接触させることができるよう構成されている。
また、拡散抵抗層３５及びスペーサ層３６における固体電解質体３１とは反対の側には、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる遮蔽層３７が積層されている。
【００２４】
また、固体電解質体３１における基準ガス側電極３３の側には、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる基準ガス室形成層３４が積層されている。基準ガス室形成層３４には、切欠部３４１が設けられており、この切欠部３４１内に基準ガス室３４０が形成されている。基準ガス室３４０は、基準ガス（大気）を導入して基準ガス側電極３３に接触させることができるよう構成されている。
また、基準ガス室形成層３４における固体電解質体３１とは反対の側には、セラミックヒータ１が積層されている。
【００２５】
また、固体電解質体３１の一方の面に設けられた被測定ガス側電極３２は、導電性の接続リード部３２１、さらにスペーサ層３６及び遮蔽層３７にそれぞれ形成されたスルーホール３６８、３７８を介して、電極パッド３２２に電気的に接続されている。なお、各スルーホール３６８、３７８内には、導体（図示略）が配設されている。
また、固体電解質体３１の他方の面に設けられた基準ガス側電極３３は、導電性のリード部３３１、さらに固体電解質体３１、スペーサ層３６及び遮蔽層３７にそれぞれ形成されたスルーホール３１９、３６９、３７９を介して、電極パッド３３２に電気的に接続されている。なお、各スルーホール３１９、３６９、３７９内には、導体（図示略）が配設されている。
【００２６】
次に、セラミックヒータ１について詳細に説明する。
図１に示すごとく、セラミックヒータ１は、セラミック基板１１と、そのセラミック基板１１と基準ガス質形成層３４（図５）との間に配置されたセラミック絶縁層１２とを積層してなる。セラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２は、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる。
【００２７】
図１、図２に示すごとく、セラミック基板１１の一方の表面１１１には、ヒータパターン２が形成されている。ヒータパターン２は、導体ペーストを印刷することによって形成されている。また、ヒータパターン２は、セラミック絶縁層１２と対面するように形成されている。
また、ヒータパターン２は、通電により発熱し、ガスセンサ素子３を活性温度まで加熱するための発熱部２１と、発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有する。発熱部２１及びリード部２２は、白金を主成分とする材料からなり、アルミナを含有している。
【００２８】
また、発熱部２１は、セラミック基板１１の長手方向Ｘにおける一方の端部に形成されている。発熱部２１の両端部には、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１が設けられている。
また、一対のリード部２２は、セラミック基板１１の長手方向Ｘに形成されている。また、一対のリード部２２は、セラミック基板１１の幅方向Ｙにおいて互いに平行に配置されている。各リード部２２の一方の端部には、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１が設けられている。
【００２９】
また、図３に示すごとく、セラミック基板１１をヒータパターン２が形成されている表面１１１に対して鉛直方向（セラミック基板１１の厚み方向Ｚ）から見た場合のヒータパターン形状（以下、単にヒータパターン形状という）において、発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２の形状が幅方向Ｙに平行な直線形状となっている。
【００３０】
そして、図３、図４に示すごとく、発熱部２１とリード部２２とは、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。また、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。発熱接合端部２１１の幅Ａとリード接合端部２２１の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５を満たしている。
【００３１】
また、図４に示すごとく、セラミック基板１１の表面１１１に形成された発熱部２１は、一対のリード部２２、さらにはセラミック基板１１に形成された一対のスルーホール１１９を介して、セラミック基板１１の他方の表面１１２に配設された一対の電極パッド２９に電気的に接続されている。なお、各スルーホール１１９内には、導体２８が配設されている。
【００３２】
次に、セラミックヒータ１及びガスセンサ素子３の製造方法について説明する。
まず、セラミックヒータ１を構成するセラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２となる各アルミナセラミックシートを成形する。また、セラミック基板１１となるアルミナセラミックシートには、スルーホール１１９となる貫通孔を形成しておく。
このアルミナシートは、例えば、アルミナ粉末にＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ等の焼結助剤を混合し、さらに有機バインダ等を混合して調整されたスラリーをドクターブレード法等の成形方法によって５０〜５００μｍの厚さに成形する。
【００３３】
次いで、セラミック基板１１となるアルミナシートの一方の表面に、ヒータパターン２となる導体ペーストを印刷する。具体的には、発熱部２１となる導体ペーストを印刷した後、リード部２２となる導体ペーストを印刷する。そして、発熱部２１とリード部２２との接合部分については、発熱部２１となる導体ペースト上にリード部２２となる導体ペーストを重ねて印刷する。
【００３４】
ここで、発熱部２１及びリード部２２となる導体ペーストは、例えば、主成分となる白金粉末にアルミナ粉末を所定の比率で混合し、さらにアクリル樹脂等の有機バインダ、ＤＢＰやＤＯＰ等の可塑剤、ターピネオール等の有機溶媒等を混合し、ペースト状に調整したものである。
【００３５】
また、セラミック基板１１となるアルミナシートの他方の表面に、電極パッド２９となる導体ペーストを印刷する。また、予め形成しておいた貫通孔に導体２８となる導体ペーストを充填する。
そして、セラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２となるアルミナシートを積層し、ヒータ積層体を作製する。
【００３６】
また、ガスセンサ素子３を構成する固体電解質体３１となるジルニコアシートを成形し、そこへ被測定ガス側電極３２、基準ガス側電極３３等となる導体ペーストを印刷する。また、ガスセンサ素子３を構成する基準ガス室形成層３４、拡散抵抗層３５、スペーサ層３６、遮蔽層３７となる各アルミナシートを成形する。そして、これらのシートを積層し、センサ積層体を作製する。
【００３７】
次いで、このセンサ積層体に上述のヒータ積層体を積層し、全体を熱圧着して素子積層体を作製する。そして、素子積層体を所定の条件で焼成する。
これにより、本例のセラミックヒータ１（図１〜図４）を内蔵してなるガスセンサ素子３（図５）が得られる。
【００３８】
次に、本例のセラミックヒータ１及びそれを用いたガスセンサ素子３における作用効果について説明する。
本例のセラミックヒータ１は、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ね合わせることにより、発熱部２１とリード部２２とを接合している。そして、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂを発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さくしている。
これにより、セラミックヒータ１における短絡の発生、特にリード部２２間における短絡の発生を防止することができる。
【００３９】
すなわち、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂを発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さくすることにより、例えば、セラミック基板１１上に発熱部２１用及びリード部２２用の導体ペーストを印刷してヒータパターン２を形成する場合に、発熱部２１とリード部２２との接合部分において、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ねて印刷することが容易となる。また、上側に印刷したリード部２２のリード接合端部２２１にダレが発生しても、そのダレが発熱部２１の発熱接合端部２１１よりも外側に伸展することを抑制することができる。その結果、リード部２２間の距離を十分に確保することができ、リード部２２間における短絡の発生を防止することができる。
【００４０】
また、本例では、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａとリード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５である。これにより、導体ペーストの印刷時におけるリード部２２のリード接合端部２２１のダレを抑制し、リード部２２間における短絡の発生を防止するという上述の効果を十分に発揮することができる。
【００４１】
また、ヒータパターン２は、発熱部２１用及びリード部２２用の導体ペーストを印刷することによって形成されている。これにより、導体ペーストの印刷時におけるリード部２２のリード接合端部２２１のダレを抑制し、リード部２２間における短絡の発生を防止するという上述の効果を有効に発揮することができる。
【００４２】
また、本例のガスセンサ素子３は、上述したとおり、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ１を備えている。そのため、品質の高い、信頼性に優れたガスセンサ素子３を得ることができる。
【００４３】
このように、本例によれば、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ１及びそれを用いたガスセンサ素子３を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
本例は、図７〜図１２に示すごとく、ヒータパターン２における発熱部２１とリード部２２との接合部分の構成を変更したセラミックヒータ１の例である。
【００４５】
図７に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに同じ方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに異なる方向に傾斜している。
【００４６】
図８に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに異なる方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに異なる方向に傾斜している。
【００４７】
図９に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに異なる方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに同じ方向に傾斜している。
【００４８】
図１０に示す例では、ヒータパターン形状において、発熱部２１の発熱接合端部２１１は、その端縁２１２が円弧状の曲線となっている。一方、リード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２２２が幅方向Ｙに平行な直線となっている。
【００４９】
図１１に示す例では、ヒータパターン形状において、発熱部２１の発熱接合端部２１１は、その端縁２１２が幅方向Ｙに平行な直線となっている。一方、リード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２２２が円弧状の曲線となっている。
【００５０】
図１２に示す例では、ヒータパターン２において、発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２が円弧状の曲線となっている。
【００５１】
そして、図７〜図１２に示すいずれの例においても、その他は、実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５２】
（実施例３）
本例は、セラミックヒータについて評価したものである。
本例では、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが異なる複数のセラミックヒータを準備し、それぞれについて「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」について評価を行った。
なお、準備したセラミックヒータは、実施例１の図１〜図４に示したセラミックヒータと同様である。
【００５３】
次に、セラミックヒータにおける「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」の評価方法について説明する。
「印刷によるダレ」の評価については、ヒータパターンにおける発熱部とリード部との接合部分において、印刷によるダレ量を測定する。この印刷によるダレ量は、セラミックヒータの幅方向において、ヒータパターンの側面から印刷によるダレの先端までの長さである。そして、印刷によるダレ量がリード接合端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離以内の場合には○、リード接続端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離と同じ場合には△、リード接合端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離よりも大きい場合には×とした。
【００５４】
「クラックの有無」については、発熱部とリード部との接合部分及びその周辺において、ヒータパターンやセラミック基板にクラックが発生しているか否かを染色、透過Ｘ線、ＳＥＭ等により観察する。そして、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生してない場合には○、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生していないがヒータパターンとセラミック基板との界面に１００μｍ以下のデラミネーション（剥離）が発生している場合には△、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生しているか、ヒータパターンとセラミック基板との界面に１００μｍを超えるデラミネーション（剥離）が発生している場合には×とした。
【００５５】
【表１】
【００５６】
次に、セラミックヒータの評価結果について説明する。
表１に示すごとく、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが１．００の場合には、「印刷によるダレ」の評価が×であった。また、比率Ｂ／Ａが０．９５の場合には、「印刷によるダレ」の評価が△であった。
また、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが０．５０の場合には、「クラックの有無」の評価が△であった。また、比率Ｂ／Ａが０．４０の場合には、「クラックの有無」の評価が×であった。
一方、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが０．６０、０．７０、０．８０、０．９０の場合には、「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」の評価が共に○であった。
【００５７】
以上の結果から、セラミックヒータのヒータパターンにおいて、リード部のリード接合端部の幅Ｂを発熱部の発熱接合端部の幅Ａよりも小さくすることによって、印刷によるダレを抑制することができることがわかった。
また、発熱部の発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａを０．５〜０．９５とすることが好ましく、０．６〜０．９とすることがより好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００５８】
１ セラミックヒータ
１１ セラミック基板
２ ヒータパターン
２１ 発熱部
２１１ 発熱接合端部
２２ リード部
２２１ リード接合端部
３ ガスセンサ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子等を加熱するためのセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関の排気系には、排ガス等の被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサが配設されている。また、ガスセンサには、ガスセンサ素子を加熱するためのセラミックヒータが内蔵されている。
セラミックヒータとしては、例えば、通電により発熱する発熱部とその発熱部に通電するためのリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成したものがある。
【０００３】
近年、ガスセンサ素子の急速昇温化（早期活性化）、使用温度の高温化等の要求により、発熱部の比抵抗を小さくする傾向がある。
例えば、特許文献１では、発熱部及びリード部をそれぞれ異なる材料で構成し、発熱部の比抵抗をリード部の比抵抗よりも小さくしたセラミックヒータが開示されている。このセラミックヒータは、異なる材料によって発熱部及びリード部を形成することから、例えば、発熱部の端部とリード部の端部とを重ね合わせることにより、両者を接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記セラミックヒータでは、次のような問題があった。
すなわち、セラミックヒータを製造するに当たっては、例えば、セラミック基板上に発熱部用の導体ペーストを印刷した後、リード部用の導体ペーストを印刷する。このとき、発熱部とリード部との接合部分については、発熱部用の導体ペースト上にリード部用の導体ペーストを同じ幅で重ねるように印刷する。そのため、上側に印刷したリード部用の導体ペーストにダレが発生し、そのダレが発熱部用の導体ペーストよりも外側に伸展することにより、リード部間に短絡が発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様は、通電により発熱する発熱部と該発熱部に通電するための一対のリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成してなるセラミックヒータであって、
上記発熱部は、上記一対のリード部にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部を有し、
上記各リード部は、上記発熱部の上記発熱接合端部に接合されるリード接合端部を有し、
上記発熱部と上記リード部とは、上記発熱接合端部上に上記リード接合端部を重ね合わせることによって接合されており、
上記リード部の上記リード接合端部の幅は、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅よりも小さいことを特徴とするセラミックヒータにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記セラミックヒータを備えていることを特徴とするガスセンサ素子にある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
上記セラミックヒータは、発熱部の発熱接合端部上にリード部のリード接合端部を重ね合わせることにより、発熱部とリード部とを接合している。そして、リード部のリード接合端部の幅を発熱部の発熱接合端部の幅よりも小さくしている。
これにより、セラミックヒータにおける短絡の発生、特にリード部間における短絡の発生を防止することができる。
【００１０】
すなわち、リード部のリード接合端部の幅を発熱部の発熱接合端部の幅よりも小さくすることにより、例えば、セラミック基板上に発熱部用及びリード部用の導体ペーストを印刷してヒータパターンを形成する場合に、発熱部とリード部との接合部分において、発熱部の発熱接合端部上にリード部のリード接合端部を重ねて印刷することが容易となる。また、上側に印刷したリード部のリード接合端部にダレが発生しても、そのダレが発熱部の発熱接合端部よりも外側に伸展することを抑制することができる。その結果、リード部間の距離を十分に確保することができ、リード部間における短絡の発生を防止することができる。
【００１１】
上記ガスセンサ素子は、上述したとおり、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータを備えている。そのため、品質の高い、信頼性に優れたガスセンサ素子を得ることができる。
【００１２】
このように、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、セラミックヒータの構造を示す斜視展開図。
【図２】実施例１における、セラミック基板及びヒータパターンを示す平面図。
【図３】実施例１における、発熱部とリード部との接合部分を拡大して示す説明図。
【図４】実施例１における、セラミック基板の幅方向の断面を示す説明図。
【図５】実施例１における、ガスセンサ素子の構造を示す断面説明図。
【図６】実施例１における、ガスセンサ素子の構造を示す斜視展開図。
【図７】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図８】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図９】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１０】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１１】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【図１２】実施例２における、発熱部とリード部との接合部を拡大して示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記セラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５とすることができる（請求項２）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果を十分に発揮することができる。
【００１５】
また、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．６〜０．９とすることができる（請求項３）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果をより一層発揮することができる。
【００１６】
また、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係がＢ／Ａ＜０．５である場合には、両者の接合部分に抵抗差が生じ、局所的な異常発熱、断線等のおそれがある。また、抵抗差を小さくするためにリード部のリード接合端部の厚みを大きくすれば、セラミック基板や発熱部との段差が大きくなり、セラミックヒータの通電時等において段差部に発生する応力が増大し、剥離やクラックの発生要因となるおそれがある。
また、Ｂ／Ａ＞０．９５である場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果が十分に得られないおそれがある。
【００１７】
また、上記ヒータパターンは、導体ペーストを印刷することによって形成することができる（請求項４）。
この場合には、導体ペーストの印刷時におけるリード部のリード接合端部のダレを抑制し、リード部間における短絡の発生を防止するという上述の効果を有効に発揮することができる。
【００１８】
上記ガスセンサ素子としては、例えば、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して排ガスフィードバックシステムに使用されるＡ／Ｆセンサに内蔵するＡ／Ｆセンサ素子、排ガス中の酸素濃度を測定するＯ2センサ素子、排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用されるＮＯｘ等の大気汚染物質濃度を調べるＮＯｘセンサ素子等がある。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
セラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のセラミックヒータ１は、図１〜図４に示すごとく、通電により発熱する発熱部２１と発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有するヒータパターン２をセラミック基板１１上に形成してなる。
【００２０】
発熱部２１は、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１を有する。各リード部２２は、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１を有する。発熱部２１とリード部２２とは、発熱接合端部２１１上にリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。
以下、これを詳説する。
【００２１】
本例のセラミックヒータ１は、図５、図６に示すごとく、ガスセンサ素子３の一部として配設されている。
ガスセンサ素子３としては、例えば、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して排ガスフィードバックシステムに使用されるＡ／Ｆセンサに内蔵するＡ／Ｆセンサ素子、排ガス中の酸素濃度を測定するＯ2センサ素子、排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用されるＮＯｘ等の大気汚染物質濃度を調べるＮＯｘセンサ素子等がある。
【００２２】
同図に示すごとく、ガスセンサ素子３は、酸素イオン伝導性の固体電解質体３１を有する。固体電解質体３１は、ジルコニアを主成分とする材料からなる。
固体電解質体３１の一方の面には、被測定ガス側電極３２が設けられている。また、固体電解質体３１の他方の面には、基準ガス側電極３３が設けられている。被測定ガス側電極３２及び基準ガス側電極３３は、白金を主成分とする材料からなる。
【００２３】
また、固体電解質体３１における被測定ガス側電極３２の側には、ガス透過性のアルミナ多孔体からなる多孔質の拡散抵抗層３５と電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなるスペーサ層３６とが積層されている。拡散抵抗層３５は、被測定ガス（排ガス）を導入して被測定ガス側電極３２に接触させることができるよう構成されている。
また、拡散抵抗層３５及びスペーサ層３６における固体電解質体３１とは反対の側には、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる遮蔽層３７が積層されている。
【００２４】
また、固体電解質体３１における基準ガス側電極３３の側には、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる基準ガス室形成層３４が積層されている。基準ガス室形成層３４には、切欠部３４１が設けられており、この切欠部３４１内に基準ガス室３４０が形成されている。基準ガス室３４０は、基準ガス（大気）を導入して基準ガス側電極３３に接触させることができるよう構成されている。
また、基準ガス室形成層３４における固体電解質体３１とは反対の側には、セラミックヒータ１が積層されている。
【００２５】
また、固体電解質体３１の一方の面に設けられた被測定ガス側電極３２は、導電性の接続リード部３２１、さらにスペーサ層３６及び遮蔽層３７にそれぞれ形成されたスルーホール３６８、３７８を介して、電極パッド３２２に電気的に接続されている。なお、各スルーホール３６８、３７８内には、導体（図示略）が配設されている。
また、固体電解質体３１の他方の面に設けられた基準ガス側電極３３は、導電性のリード部３３１、さらに固体電解質体３１、スペーサ層３６及び遮蔽層３７にそれぞれ形成されたスルーホール３１９、３６９、３７９を介して、電極パッド３３２に電気的に接続されている。なお、各スルーホール３１９、３６９、３７９内には、導体（図示略）が配設されている。
【００２６】
次に、セラミックヒータ１について詳細に説明する。
図１に示すごとく、セラミックヒータ１は、セラミック基板１１と、そのセラミック基板１１と基準ガス質形成層３４（図５）との間に配置されたセラミック絶縁層１２とを積層してなる。セラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２は、電気的絶縁性を有すると共に緻密でガスを透過させないアルミナからなる。
【００２７】
図１、図２に示すごとく、セラミック基板１１の一方の表面１１１には、ヒータパターン２が形成されている。ヒータパターン２は、導体ペーストを印刷することによって形成されている。また、ヒータパターン２は、セラミック絶縁層１２と対面するように形成されている。
また、ヒータパターン２は、通電により発熱し、ガスセンサ素子３を活性温度まで加熱するための発熱部２１と、発熱部２１に通電するための一対のリード部２２とを有する。発熱部２１及びリード部２２は、白金を主成分とする材料からなり、アルミナを含有している。
【００２８】
また、発熱部２１は、セラミック基板１１の長手方向Ｘにおける一方の端部に形成されている。発熱部２１の両端部には、一対のリード部２２にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部２１１が設けられている。
また、一対のリード部２２は、セラミック基板１１の長手方向Ｘに形成されている。また、一対のリード部２２は、セラミック基板１１の幅方向Ｙにおいて互いに平行に配置されている。各リード部２２の一方の端部には、発熱部２１の発熱接合端部２１１に接合されるリード接合端部２２１が設けられている。
【００２９】
また、図３に示すごとく、セラミック基板１１をヒータパターン２が形成されている表面１１１に対して鉛直方向（セラミック基板１１の厚み方向Ｚ）から見た場合のヒータパターン形状（以下、単にヒータパターン形状という）において、発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２の形状が幅方向Ｙに平行な直線形状となっている。
【００３０】
そして、図３、図４に示すごとく、発熱部２１とリード部２２とは、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ね合わせることによって接合されている。また、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂは、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さい。発熱接合端部２１１の幅Ａとリード接合端部２２１の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５を満たしている。
【００３１】
また、図４に示すごとく、セラミック基板１１の表面１１１に形成された発熱部２１は、一対のリード部２２、さらにはセラミック基板１１に形成された一対のスルーホール１１９を介して、セラミック基板１１の他方の表面１１２に配設された一対の電極パッド２９に電気的に接続されている。なお、各スルーホール１１９内には、導体２８が配設されている。
【００３２】
次に、セラミックヒータ１及びガスセンサ素子３の製造方法について説明する。
まず、セラミックヒータ１を構成するセラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２となる各アルミナセラミックシートを成形する。また、セラミック基板１１となるアルミナセラミックシートには、スルーホール１１９となる貫通孔を形成しておく。
このアルミナシートは、例えば、アルミナ粉末にＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ等の焼結助剤を混合し、さらに有機バインダ等を混合して調整されたスラリーをドクターブレード法等の成形方法によって５０〜５００μｍの厚さに成形する。
【００３３】
次いで、セラミック基板１１となるアルミナシートの一方の表面に、ヒータパターン２となる導体ペーストを印刷する。具体的には、発熱部２１となる導体ペーストを印刷した後、リード部２２となる導体ペーストを印刷する。そして、発熱部２１とリード部２２との接合部分については、発熱部２１となる導体ペースト上にリード部２２となる導体ペーストを重ねて印刷する。
【００３４】
ここで、発熱部２１及びリード部２２となる導体ペーストは、例えば、主成分となる白金粉末にアルミナ粉末を所定の比率で混合し、さらにアクリル樹脂等の有機バインダ、ＤＢＰやＤＯＰ等の可塑剤、ターピネオール等の有機溶媒等を混合し、ペースト状に調整したものである。
【００３５】
また、セラミック基板１１となるアルミナシートの他方の表面に、電極パッド２９となる導体ペーストを印刷する。また、予め形成しておいた貫通孔に導体２８となる導体ペーストを充填する。
そして、セラミック基板１１及びセラミック絶縁層１２となるアルミナシートを積層し、ヒータ積層体を作製する。
【００３６】
また、ガスセンサ素子３を構成する固体電解質体３１となるジルニコアシートを成形し、そこへ被測定ガス側電極３２、基準ガス側電極３３等となる導体ペーストを印刷する。また、ガスセンサ素子３を構成する基準ガス室形成層３４、拡散抵抗層３５、スペーサ層３６、遮蔽層３７となる各アルミナシートを成形する。そして、これらのシートを積層し、センサ積層体を作製する。
【００３７】
次いで、このセンサ積層体に上述のヒータ積層体を積層し、全体を熱圧着して素子積層体を作製する。そして、素子積層体を所定の条件で焼成する。
これにより、本例のセラミックヒータ１（図１〜図４）を内蔵してなるガスセンサ素子３（図５）が得られる。
【００３８】
次に、本例のセラミックヒータ１及びそれを用いたガスセンサ素子３における作用効果について説明する。
本例のセラミックヒータ１は、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ね合わせることにより、発熱部２１とリード部２２とを接合している。そして、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂを発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さくしている。
これにより、セラミックヒータ１における短絡の発生、特にリード部２２間における短絡の発生を防止することができる。
【００３９】
すなわち、リード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂを発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａよりも小さくすることにより、例えば、セラミック基板１１上に発熱部２１用及びリード部２２用の導体ペーストを印刷してヒータパターン２を形成する場合に、発熱部２１とリード部２２との接合部分において、発熱部２１の発熱接合端部２１１上にリード部２２のリード接合端部２２１を重ねて印刷することが容易となる。また、上側に印刷したリード部２２のリード接合端部２２１にダレが発生しても、そのダレが発熱部２１の発熱接合端部２１１よりも外側に伸展することを抑制することができる。その結果、リード部２２間の距離を十分に確保することができ、リード部２２間における短絡の発生を防止することができる。
【００４０】
また、本例では、発熱部２１の発熱接合端部２１１の幅Ａとリード部２２のリード接合端部２２１の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５である。これにより、導体ペーストの印刷時におけるリード部２２のリード接合端部２２１のダレを抑制し、リード部２２間における短絡の発生を防止するという上述の効果を十分に発揮することができる。
【００４１】
また、ヒータパターン２は、発熱部２１用及びリード部２２用の導体ペーストを印刷することによって形成されている。これにより、導体ペーストの印刷時におけるリード部２２のリード接合端部２２１のダレを抑制し、リード部２２間における短絡の発生を防止するという上述の効果を有効に発揮することができる。
【００４２】
また、本例のガスセンサ素子３は、上述したとおり、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ１を備えている。そのため、品質の高い、信頼性に優れたガスセンサ素子３を得ることができる。
【００４３】
このように、本例によれば、短絡の発生を防止することができるセラミックヒータ１及びそれを用いたガスセンサ素子３を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
本例は、図７〜図１２に示すごとく、ヒータパターン２における発熱部２１とリード部２２との接合部分の構成を変更したセラミックヒータ１の例である。
【００４５】
図７に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに同じ方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに異なる方向に傾斜している。
【００４６】
図８に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに異なる方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに異なる方向に傾斜している。
【００４７】
図９に示す例では、ヒータパターン形状において、互いに接合されている発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２がセラミック基板１１の幅方向Ｙに対して傾斜した直線となっており、互いに異なる方向に傾斜している。また、発熱部２１の発熱接合端部２１１の端縁２１２同士及びリード部２２のリード接合端部２２１の端縁２２２同士は、互いに同じ方向に傾斜している。
【００４８】
図１０に示す例では、ヒータパターン形状において、発熱部２１の発熱接合端部２１１は、その端縁２１２が円弧状の曲線となっている。一方、リード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２２２が幅方向Ｙに平行な直線となっている。
【００４９】
図１１に示す例では、ヒータパターン形状において、発熱部２１の発熱接合端部２１１は、その端縁２１２が幅方向Ｙに平行な直線となっている。一方、リード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２２２が円弧状の曲線となっている。
【００５０】
図１２に示す例では、ヒータパターン２において、発熱部２１の発熱接合端部２１１及びリード部２２のリード接合端部２２１は、その端縁２１２、２２２が円弧状の曲線となっている。
【００５１】
そして、図７〜図１２に示すいずれの例においても、その他は、実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５２】
（実施例３）
本例は、セラミックヒータについて評価したものである。
本例では、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが異なる複数のセラミックヒータを準備し、それぞれについて「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」について評価を行った。
なお、準備したセラミックヒータは、実施例１の図１〜図４に示したセラミックヒータと同様である。
【００５３】
次に、セラミックヒータにおける「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」の評価方法について説明する。
「印刷によるダレ」の評価については、ヒータパターンにおける発熱部とリード部との接合部分において、印刷によるダレ量を測定する。この印刷によるダレ量は、セラミックヒータの幅方向において、ヒータパターンの側面から印刷によるダレの先端までの長さである。そして、印刷によるダレ量がリード接合端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離以内の場合には○、リード接続端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離と同じ場合には△、リード接合端部の側面から発熱接合端部の側面までの距離よりも大きい場合には×とした。
【００５４】
「クラックの有無」については、発熱部とリード部との接合部分及びその周辺において、ヒータパターンやセラミック基板にクラックが発生しているか否かを染色、透過Ｘ線、ＳＥＭ等により観察する。そして、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生してない場合には○、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生していないがヒータパターンとセラミック基板との界面に１００μｍ以下のデラミネーション（剥離）が発生している場合には△、ヒータパターン又はセラミック基板にクラックが発生しているか、ヒータパターンとセラミック基板との界面に１００μｍを超えるデラミネーション（剥離）が発生している場合には×とした。
【００５５】
【表１】
【００５６】
次に、セラミックヒータの評価結果について説明する。
表１に示すごとく、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが１．００の場合には、「印刷によるダレ」の評価が×であった。また、比率Ｂ／Ａが０．９５の場合には、「印刷によるダレ」の評価が△であった。
また、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが０．５０の場合には、「クラックの有無」の評価が△であった。また、比率Ｂ／Ａが０．４０の場合には、「クラックの有無」の評価が×であった。
一方、発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａが０．６０、０．７０、０．８０、０．９０の場合には、「印刷によるダレ」及び「クラックの有無」の評価が共に○であった。
【００５７】
以上の結果から、セラミックヒータのヒータパターンにおいて、リード部のリード接合端部の幅Ｂを発熱部の発熱接合端部の幅Ａよりも小さくすることによって、印刷によるダレを抑制することができることがわかった。
また、発熱部の発熱接合端部の幅Ａとリード部のリード接合端部の幅Ｂとの比率Ｂ／Ａを０．５〜０．９５とすることが好ましく、０．６〜０．９とすることがより好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００５８】
１ セラミックヒータ
１１ セラミック基板
２ ヒータパターン
２１ 発熱部
２１１ 発熱接合端部
２２ リード部
２２１ リード接合端部
３ ガスセンサ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱部と該発熱部に通電するための一対のリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成してなるセラミックヒータであって、
上記発熱部は、上記一対のリード部にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部を有し、
上記各リード部は、上記発熱部の上記発熱接合端部に接合されるリード接合端部を有し、
上記発熱部と上記リード部とは、上記発熱接合端部上に上記リード接合端部を重ね合わせることによって接合されており、
上記リード部の上記リード接合端部の幅は、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅よりも小さいことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．６〜０．９であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックヒータにおいて、上記ヒータパターンは、導体ペーストを印刷することによって形成されていることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックヒータを備えていることを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項１】
通電により発熱する発熱部と該発熱部に通電するための一対のリード部とを有するヒータパターンをセラミック基板上に形成してなるセラミックヒータであって、
上記発熱部は、上記一対のリード部にそれぞれ接合される一対の発熱接合端部を有し、
上記各リード部は、上記発熱部の上記発熱接合端部に接合されるリード接合端部を有し、
上記発熱部と上記リード部とは、上記発熱接合端部上に上記リード接合端部を重ね合わせることによって接合されており、
上記リード部の上記リード接合端部の幅は、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅よりも小さいことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．５〜０．９５であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックヒータにおいて、上記発熱部の上記発熱接合端部の幅Ａと上記リード部の上記リード接合端部の幅Ｂとの関係は、Ｂ／Ａ＝０．６〜０．９であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックヒータにおいて、上記ヒータパターンは、導体ペーストを印刷することによって形成されていることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックヒータを備えていることを特徴とするガスセンサ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５１０７０（Ｐ２０１３−５１０７０Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７３６８（Ｐ２０１１−１８７３６８）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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