传感器元件、气体传感器以及传感器元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种在具有层叠陶瓷层而形成的内部空间的层叠型的传感器元件中抑制了与内部空间接触的陶瓷层间的裂纹的传感器元件、气体传感器以及传感器元件的制造方法。所述传感器元件是沿轴线方向延伸的层叠型的传感器元件，具备：在层叠方向上隔开间隔地配置的第一陶瓷层和第二陶瓷层；以及第三陶瓷层，其被插装在第一陶瓷层与第二陶瓷层之间且在内部具有空隙，并且所述传感器元件具备由第三陶瓷层的空隙、第一陶瓷层以及第二陶瓷层形成的内部空间，所述传感器元件在内部空间的周缘且同内部空间接触的第一陶瓷层与第三陶瓷层之间的部位插装有第四陶瓷层，第四陶瓷层以与作为第一陶瓷层及第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。

【技术实现步骤摘要】
传感器元件、气体传感器以及传感器元件的制造方法
本专利技术涉及一种适用于检测例如燃烧器、内燃机等的燃烧气体、废气中含有的特定气体的气体浓度的传感器元件、气体传感器以及传感器元件的制造方法。
技术介绍
以往，使用一种用于检测内燃机的废气中的特定成分(氧等)的浓度的气体传感器。作为该气体传感器，已知以下结构：在自身的内部具有传感器元件，传感器元件是将多个陶瓷层层叠而成的板状，并且具有固体电解质体和配置于该固体电解质体的一对电极，其中一个电极面向朝元件内部开口的空气(大气)导入孔(参照专利文献1)。如图8所示，该大气导入孔510向传感器元件的后端面开口，在传感器元件的尺寸的第一层501与第二层502之间层叠地形成有第三层503，该第三层503具有例如在从层叠方向观察时被朝向上述端面切割成“コ”形状的间隙。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2019-2739号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，特别是有时沿着元件的宽度方向在第一层501与第三层503之间以及第二层502与第三层503之间从大气导入孔510朝向外侧产生裂纹K。如果该裂缝K从大气导入孔510贯通到外侧，则丧失作为大气导入孔510的功能。另外，即使是小的裂纹K，如果对元件施加如冷热循环那样的热冲击，则裂纹K也有可能变得严重并贯通到外侧。认为产生这样的裂纹K的理由如下。也就是说，如图9所示，在形成大气导入孔510时，在对作为大气导入孔510的形成区域的第三层坯片503G的间隙填充含有烧除性碳的糊剂505之后，在第三层坯片503G上层叠第一层坯片501G并对整体进行烧制，以使糊剂505烧除，从而形成大气导入孔510。通过像这样使用糊剂505，抑制了由于对第一层坯片501G与第二层坯片502G之间施加负荷导致间隙变形从而使得大气导入孔510形成不良。在此，在烧制时，第一层坯片501G和第二层坯片502G能够不受限制地收缩(图中的箭头F1)。另外，即使第三层坯片503G要收缩，在糊剂505完全烧除之前，也会被糊剂505阻碍而不能充分地收缩(图中的箭头F2)。因而，认为由于F1和F2的收缩度的差异而导致在各层间施加应力，从而产生上述的裂纹K。不限于在使用烧除性糊剂的情况下，在使用作为烧除材料的薄片的情况下也会产生该问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种在具有层叠陶瓷层而形成的内部空间的层叠型的传感器元件中抑制了与内部空间接触的陶瓷层间的裂纹的传感器元件、气体传感器以及传感器元件的制造方法。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术的传感器元件是一种沿轴线方向延伸的层叠型的传感器元件，其具备：在层叠方向上隔开间隔地配置的第一陶瓷层和第二陶瓷层；以及第三陶瓷层，其在所述层叠方向上被插装在所述第一陶瓷层与所述第二陶瓷层之间，所述第三陶瓷层的内部具有空隙，并且所述传感器元件具备由所述第三陶瓷层的所述空隙、所述第一陶瓷层以及所述第二陶瓷层形成的内部空间，所述传感器元件的特征在于，在所述内部空间的周缘且同所述内部空间接触的所述第一陶瓷层与所述第三陶瓷层之间的部位插装有第四陶瓷层，所述第四陶瓷层以与作为所述第一陶瓷层及所述第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。在传感器元件的制造中，在使用烧除性材料形成内部空间的情况下，作为第一陶瓷层和第二陶瓷层的各坯片能够不受限制地收缩。另一方面，对作为第三陶瓷层的坯片的空隙填充了烧除性材料，因此即使该坯片要收缩，在烧除性材料完全烧除之前，也会被烧除性材料阻碍而不能充分地收缩。其结果，由于在层叠方向上相邻的坯片之间的收缩度不同，因此有可能在各层间施加应力而产生裂纹。因此，根据该传感器元件，在作为第一陶瓷层和第三陶瓷层的各坯片之间插入主要成分的陶瓷材料不同且在更低的温度开始收缩(收缩开始温度低)的第四陶瓷层用糊剂(或薄片)，由此第四陶瓷层用糊剂(或薄片)向烧除性材料侧收缩来辅助第三陶瓷层的坯片的收缩，使相邻的坯片间的收缩度的差异变小。由此，能够抑制在第一陶瓷层与第三陶瓷层之间施加应力来抑制裂纹。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第四陶瓷层的收缩开始温度比所述第一陶瓷层及所述第三陶瓷层的收缩开始温度低。由此，能够可靠地抑制裂纹。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，在所述内部空间的周缘且同所述内部空间接触的所述第二陶瓷层与所述第三陶瓷层之间的部位插装有第五陶瓷层，所述第五陶瓷层以与作为所述第二陶瓷层及所述第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。根据该传感器元件，在作为第二陶瓷层和第三陶瓷层的各坯片之间插入主要成分的陶瓷材料不同且在更低的温度开始收缩(收缩开始温度低)的第五陶瓷层用糊剂(或薄片)，由此第五陶瓷层用糊剂(或薄片)向烧除性材料侧收缩来辅助第三陶瓷层的坯片的收缩，使相邻的坯片间的收缩度的差异减小。由此，能够抑制在第二陶瓷层与第三陶瓷层之间施加应力来抑制裂纹。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第五陶瓷层的收缩开始温度比所述第二陶瓷层及所述第三陶瓷层的收缩开始温度低。由此，能够可靠地抑制裂纹。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第四陶瓷层以跨越所述内部空间的周缘的方式延伸。根据该传感器元件，将第四陶瓷层用糊剂的收缩力更可靠地传递到第三陶瓷层的坯片，因此抑制裂纹的效果增强。在本专利技术的传感器元件中，所述第四陶瓷层也可以是多孔质层。根据该传感器元件，在多孔质层的表面形成第四陶瓷层的情况下，不会阻碍多孔质层的通气。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第一陶瓷层和所述第三陶瓷层含有超过其质量的50％的Al2O3，所述第四陶瓷层含有超过其质量的50％的ZrO2。根据该传感器元件，能够可靠地降低第四陶瓷层的收缩开始温度。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第四陶瓷层不在所述第一陶瓷层和所述第三陶瓷层的外表面露出。如果第四陶瓷层在第一陶瓷层和第三陶瓷层的外表面露出，则存在以下情况：外部的水溅到第四陶瓷层上、对第四陶瓷层施加热冲击，导致第四陶瓷层产生裂纹。因此，通过使第四陶瓷层不在第一陶瓷层和第三陶瓷层的外表面露出，能够抑制因沾水、热冲击产生的裂纹。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第五陶瓷层以跨越所述内部空间的周缘的方式延伸。根据该传感器元件，将第五陶瓷层用糊剂的收缩力更可靠地传递到第三陶瓷层的坯片，因此抑制裂纹的效果增强。在本专利技术的传感器元件中，所述第五陶瓷层也可以是多孔质层。根据该传感器元件，在多孔质层的表面形成第五陶瓷层的情况下，不会阻碍多孔质层的通气。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第二陶瓷层和所述第三陶瓷层含有超过其质量的50％的Al2O3，所述第五陶瓷层含有超过其质量的50％的ZrO2。根据该传感器元件，能够可靠地降低第五陶瓷层的收缩开始温度。在本专利技术的传感器元件中，也可以是，所述第五陶瓷层不在所述第二陶瓷层和所述第三陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器元件，是沿轴线方向延伸的层叠型的传感器元件，其具备：在层叠方向上隔开间隔地配置的第一陶瓷层和第二陶瓷层；以及第三陶瓷层，其在所述层叠方向上被插装在所述第一陶瓷层与所述第二陶瓷层之间，所述第三陶瓷层的内部具有空隙，并且所述传感器元件具备由所述第三陶瓷层的所述空隙、所述第一陶瓷层以及所述第二陶瓷层形成的内部空间，所述传感器元件的特征在于，/n在所述内部空间的周缘且同所述内部空间接触的所述第一陶瓷层与所述第三陶瓷层之间的部位插装有第四陶瓷层，所述第四陶瓷层以与作为所述第一陶瓷层及所述第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。/n

【技术特征摘要】
20190918 JP 2019-169124;20200304 JP 2020-0365111.一种传感器元件，是沿轴线方向延伸的层叠型的传感器元件，其具备：在层叠方向上隔开间隔地配置的第一陶瓷层和第二陶瓷层；以及第三陶瓷层，其在所述层叠方向上被插装在所述第一陶瓷层与所述第二陶瓷层之间，所述第三陶瓷层的内部具有空隙，并且所述传感器元件具备由所述第三陶瓷层的所述空隙、所述第一陶瓷层以及所述第二陶瓷层形成的内部空间，所述传感器元件的特征在于，
在所述内部空间的周缘且同所述内部空间接触的所述第一陶瓷层与所述第三陶瓷层之间的部位插装有第四陶瓷层，所述第四陶瓷层以与作为所述第一陶瓷层及所述第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。


2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，
所述第四陶瓷层的收缩开始温度比所述第一陶瓷层及所述第三陶瓷层的收缩开始温度低。


3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其特征在于，
在所述内部空间的周缘且同所述内部空间接触的所述第二陶瓷层与所述第三陶瓷层之间的部位插装有第五陶瓷层，所述第五陶瓷层以与作为所述第二陶瓷层及所述第三陶瓷层的主要成分的陶瓷材料不同的陶瓷材料为主要成分。


4.根据权利要求3所述的传感器元件，其特征在于，
所述第五陶瓷层的收缩开始温度比所述第二陶瓷层及所述第三陶瓷层的收缩开始温度低。


5.根据权利要求1～4中的任一项所述的传感器元件，其特征在于，
所述第四陶瓷层以跨越所述内部空间的周缘的方式延伸。


6.根据权利要求1～5中的任一项所述的传感器元件，其特征在于，
所述第四陶瓷层是多孔质层。


7.根据权利要求1～6中的任一项所述的传感器元件，其特征在于，
所述第一陶瓷层和所述第三陶瓷层含有超过其质量的50％的Al2O3，
所述第四陶瓷层含有超过其质量的50％的ZrO2。


8.根据权利要求1～7中的任一项所述的传感器元件，其特征在于，
所述第四陶瓷层不在所述第一陶瓷层和所述第三陶瓷层的外表面露出。


9.根据权利要求2～8中的任一项所述的传感器元件，其特征在于，
所述第五陶瓷层以跨越所述内部空...

【专利技术属性】
技术研发人员：古田齐，小岛章敬，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP