传感器元件及气体传感器制造技术

传感器元件具备：元件主体(102)、测定电极(44)、测定电极引导端(90)、气密层、以及引导端绝缘层。元件主体(102)具有被层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在该元件主体的内部设置有被测定气体流通部，且该被测定气体流通部用来被导入被测定气体并使其流通。测定电极(44)配设于被测定气体流通部。测定电极引导端(90)具有：第一部分(91)，其与测定电极(44)相连接且配设于被测定气体流通部；以及第二部分(92)，其与第一部分(91)相连接且埋设于元件主体(102)。气密层是元件主体(102)的一部分，且将第二部分(92)中的包括与第一部分(91)之间的边界在内的端部区域(92E)包围。引导端绝缘层(93)是元件主体(102)的一部分，且将第二部分(92)中的端部区域(92E)以外的至少一部分进行包围。

Sensor element and gas sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器元件及气体传感器
本专利技术涉及传感器元件及气体传感器。
技术介绍
以往，已知有：对汽车的尾气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的传感器元件(例如专利文献1)。专利文献1中记载的传感器元件具备：被层叠的多个固体电解质体、配置于固体电解质体的内部空间的多个电极、与各电极相连接的引导端、以及将引导端绝缘的绝缘层。绝缘层形成在固体电解质体的表面，引导端形成在该绝缘层上，由此，绝缘层将引导端与固体电解质体绝缘。作为绝缘层的材质，记载有氧化铝。该传感器元件将尾气中的NOx在电极上分解为氮和氧，基于因分解得到的氧而在电极间流动产生的电流，来对NOx浓度进行检测。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-227896号公报
技术实现思路
但是，将引导端绝缘的绝缘层有时为：多孔质体等使氧透过的材料。由此，因为例如传感器元件制造时产生的微细的空间或制造后的开裂等，而导致存在有氧从外部到达至绝缘层的路径(path)时，则有时氧就会经由路径以及绝缘层而到达与引导端相连接的电极。并且，当像这样不是来源于特定气体的氧到达至电极，有时会导致特定气体浓度的检测精度降低。本专利技术是为了解决像这样的课题而实施的，其主要目的在于，能够抑制特定气体浓度的检测精度降低。本专利技术为了达成上述的主要目的而采用以下的方法。本专利技术的传感器元件具备：元件主体，该元件主体具有被层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在该元件主体的内部设置有被测定气体流通部，且该被测定气体流通部用来被导入被测定气体并使其流通；测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部；测定电极引导端，该测定电极引导端具有：第一部分，该第一部分与所述测定电极相连接、且配设于所述被测定气体流通部；以及第二部分，该第二部分与所述第一部分相连接、且埋设于所述元件主体；气密层，该气密层是所述元件主体的一部分，且将所述第二部分中的包括与所述第一部分之间的边界在内的端部区域进行包围；以及引导端绝缘层，该引导端绝缘层是所述元件主体的一部分，且将所述第二部分中的所述端部区域以外的至少一部分进行包围。在该传感器元件中，测定电极引导端具有：第一部分，该第一部分配设于被测定气体流通部；以及第二部分，该第二部分与第一部分相连接、且埋设于元件主体。并且，气密层将第二部分中的包括与第一部分之间的边界在内的端部区域进行包围，引导端绝缘层将端部区域以外的至少一部分进行包围。因此，假设氧从外部到达引导端绝缘层，即便氧进一步在引导端绝缘层内进行移动，由于成为第二部分中的朝向被测定气体流通部内的出口的端部区域被气密层包围，所以，引导端绝缘层内的氧不易到达被测定气体流通部。由此，能够抑制：来自外部的氧到达测定电极而引起的特定气体浓度的检测精度降低。此处，所述气密层的气孔率可以为0体积％～2体积％。所述测定电极引导端优选具有气密性。所述测定电极引导端的气孔率可以为0体积％～10体积％。所述测定电极引导端的气孔率优选为小于5体积％，更优选为2体积％以下。所述引导端绝缘层的氧透过性高于气密层的氧透过性。所述引导端绝缘层的氧透过性可以与所述测定电极引导端的氧透过性相同，或者高于所述测定电极引导端的氧透过性。所述引导端绝缘层的气孔率例如可以为5体积％～10体积％。在本专利技术的传感器元件中，在从所述多个固体电解质层的层叠方向观察所述端部区域时，自所述第二部分中的与所述第一部分之间的边界开始起沿着所述测定电极引导端的长度方向的长度L可以为0.25mm以上。这样，可以更可靠地得到抑制上述的特定气体浓度的检测精度降低的效果。这种情况下，所述长度L可以为1.0mm以上。长度L越长，抑制上述的特定气体浓度的检测精度降低的效果越容易得到提高。所述长度L可以为1.1mm以上。在本专利技术的传感器元件中，在从所述多个固体电解质层的层叠方向观察所述端部区域时，自所述第二部分中的与所述第一部分之间的边界开始起沿着所述测定电极引导端的长度方向的长度L可以为2mm以下。这样，能够抑制来自测定电极引导端的漏电流的影响。在本专利技术的传感器元件中，所述元件主体可以具有接合层，该接合层将在层叠方向上相邻的所述固体电解质层彼此接合，所述气密层是所述接合层，或者是所述固体电解质层以及所述接合层。由此，能够将接合层、或者固体电解质层以及接合层用作气密层，因此，相比于使用与固体电解质层以及接合层均不同的其它气密层的情形，容易制造传感器元件。本专利技术的传感器元件可以具备：配设于所述元件主体的外表面的外侧泵电极。另外，本专利技术的传感器元件可以具备：配设于所述元件主体的内部的基准电极，所述元件主体具备：将作为所述被测定气体中的特定气体浓度的检测基准的基准气体朝向所述基准电极导入的基准气体导入层。基准气体可以为大气。另外，本专利技术的传感器元件可以具备：配设于所述被测定气体流通部的内侧泵电极。本专利技术的气体传感器具备上述的任一方案的传感器元件。因此，该气体传感器得到：与上述的本专利技术的传感器元件同样的效果、例如抑制特定气体浓度的检测精度降低的效果。附图说明图1是气体传感器100的剖视简图。图2是示出了图1的A-A截面的一部分的截面图。图3是图2的B-B截面图。图4是示出了图2的C-C截面的一部分的截面图。图5是示出了比较例的引导端绝缘层193的截面图。图6是变形例的气体传感器100的剖视简图。具体实施方式接下来，采用附图，对本专利技术的实施方式进行说明。图1是本专利技术的一个实施方式、亦即具备传感器元件101的气体传感器100的剖视简图。图2是图1的A-A截面中的、测定电极44以及测定电极引导端90周边的截面图。图3是图2的B-B截面图。图4是示出了图2的C-C截面的一部分的截面图。气体传感器100具备：对被测定气体中的特定气体(本实施方式中为NOx)的浓度进行检测的传感器元件101。传感器元件101呈长条的长方体形状，使该传感器元件101的长度方向(图1的左右方向)为前后方向，使传感器元件101的厚度方向(图1的上下方向)为上下方向。另外，使传感器元件101的宽度方向(与前后方向及上下方向垂直的方向)为左右方向。传感器元件101是：具有在附图中自下侧开始按以下顺序层叠六个层而得到的结构的元件，所述六个层是分别包含氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5、以及第二固体电解质层6。另外，形成这六个层的固体电解质是致密的气密性固体电解质。该传感器元件101如下制造：例如，对与各层相对应的陶瓷生片进行规定的加工及电路图案的印刷等，然后，将它们层叠，进而，进行烧成使其一体化。在传感器元件101的一前端部，且是在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，以按以下顺序连通的形态而邻接地形成有：气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器元件，其特征在于，具备：/n元件主体，该元件主体具有被层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在该元件主体的内部设置有被测定气体流通部，且该被测定气体流通部用来被导入被测定气体并使其流通；/n测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部；/n测定电极引导端，该测定电极引导端具有：第一部分，该第一部分与所述测定电极相连接、且被配设于所述被测定气体流通部，以及第二部分，该第二部分与所述第一部分相连接、且被埋设于所述元件主体；/n气密层，该气密层是所述元件主体的一部分，且包围所述第二部分中的包括与所述第一部分之间的边界在内的端部区域；以及/n引导端绝缘层，该引导端绝缘层是所述元件主体的一部分，且包围所述第二部分中的所述端部区域以外的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170616 JP 2017-1189371.一种传感器元件，其特征在于，具备：
元件主体，该元件主体具有被层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在该元件主体的内部设置有被测定气体流通部，且该被测定气体流通部用来被导入被测定气体并使其流通；
测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部；
测定电极引导端，该测定电极引导端具有：第一部分，该第一部分与所述测定电极相连接、且被配设于所述被测定气体流通部，以及第二部分，该第二部分与所述第一部分相连接、且被埋设于所述元件主体；
气密层，该气密层是所述元件主体的一部分，且包围所述第二部分中的包括与所述第一部分之间的边界在内的端部区域；以及
引导端绝缘层，该引导端绝缘层是所述元件主体的一部分，且包围所述第二部分中的所述端部区域以外的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，
在从所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井雄介，李相宰，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP