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JP2012141279A - Ceramic heater for gas sensor - Google Patents

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JP2012141279A
JP2012141279A JP2011180081A JP2011180081A JP2012141279A JP 2012141279 A JP2012141279 A JP 2012141279A JP 2011180081 A JP2011180081 A JP 2011180081A JP 2011180081 A JP2011180081 A JP 2011180081A JP 2012141279 A JP2012141279 A JP 2012141279A
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JP
Japan
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brazing material
gas sensor
ceramic heater
lead
terminal
Prior art date
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Application number
JP2011180081A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimi Miyamoto
利美 宮本
Masahiro Kumao
真浩 熊尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater for a gas sensor that can reduce a thermal stress generated between a substrate and a lead part and can reduce the used amount of a wax material.SOLUTION: A ceramic heater 1 for a gas sensor is used for heating a gas sensor element 2 for measuring the concentrations of specific gases in a gas to be measured. The ceramic heater 1 for a gas sensor includes the substrate 3 whose main component is AlO, a terminal part 4 provided on the surface of the substrate 3, a lead part 5 whose main component is Ni and whose joint end 50 is jointed to the terminal part 4 in an upright state, and the wax material 6 made of Au-Cu alloy whose main component is Cu and jointing the lead part 5 to the terminal part 4. In a fillet shape of the wax material 6, a height H from the terminal part 4 and a radial distance M from the outer periphery of the joint part 50 of the lead part 5 to the outer peripheral edge 60 of the wax material 6 satisfy H/M≤1.0 and H≥0.4 mm.

Description

本発明は、ガスセンサ素子等を加熱するためのガスセンサ用のセラミックヒータに関する。   The present invention relates to a ceramic heater for a gas sensor for heating a gas sensor element or the like.

例えば、自動車の内燃機関には、燃焼制御を行うために、排ガス中の酸素濃度等を測定するガスセンサが用いられている。ガスセンサは、ジルコニア等の固体電解質を用いたガスセンサ素子を備えており、排気ガス中の酸素の濃度を検出して、混合気の空燃比を制御するのに使用される。このようなガスセンサ素子は、温度が低いと活性化しないため、ガスセンサには、通常、測定値のばらつきを防止するために、ガスセンサ素子を加熱するセラミックヒータが内蔵されている。   For example, an internal combustion engine of an automobile uses a gas sensor that measures an oxygen concentration or the like in exhaust gas in order to perform combustion control. The gas sensor includes a gas sensor element using a solid electrolyte such as zirconia, and is used to detect the concentration of oxygen in the exhaust gas and control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Since such a gas sensor element is not activated when the temperature is low, the gas sensor usually has a built-in ceramic heater for heating the gas sensor element in order to prevent variations in measured values.

上記セラミックヒータ９は、図１３に示すごとく、通常、ガスセンサ素子を加熱する発熱部９１と、該発熱部９１に電力を供給するための一対の端子部９４と、上記発熱部９１と上記端子部９４とを電気的に接続するリード９３とからなるヒータパターン９６を、ヒータ基板９７上に形成してなる（特許文献１参照）。   As shown in FIG. 13, the ceramic heater 9 usually includes a heat generating portion 91 for heating the gas sensor element, a pair of terminal portions 94 for supplying power to the heat generating portion 91, the heat generating portion 91, and the terminal portion. A heater pattern 96 including leads 93 that are electrically connected to 94 is formed on a heater substrate 97 (see Patent Document 1).

かかるセラミックヒータとしては、例えば、図１４に示すような丸棒状のものがある。このセラミックヒータ９は、セラミックの心棒９８の表面に上記ヒータ基板９７を巻き付けるように配置してなる。該ヒータ基板９７は、図１３に示すごとく、一方面９７１に発熱部９１及びリード９３を設け、他方面９７２に端子部９４を設けてなる。そして、図１５に示すごとく、上記リード９３と上記端子部９４とは上記ヒータ基板９７を貫通するスルーホール９７３を介して接続されている。
また、図１５に示すごとく、上記端子部９４が外側になるように、上記ヒータ基板９７を心棒９８の表面に巻き付けてあり、上記端子部９４には、リード部９５がろう材９５１により接合されている。 An example of such a ceramic heater is a round bar as shown in FIG. The ceramic heater 9 is arranged so that the heater substrate 97 is wound around the surface of a ceramic mandrel 98. As shown in FIG. 13, the heater substrate 97 is provided with a heat generating portion 91 and leads 93 on one surface 971 and a terminal portion 94 on the other surface 972. As shown in FIG. 15, the lead 93 and the terminal portion 94 are connected via a through hole 973 that penetrates the heater substrate 97.
Further, as shown in FIG. 15, the heater substrate 97 is wound around the surface of the mandrel 98 so that the terminal portion 94 is outside, and a lead portion 95 is joined to the terminal portion 94 by a brazing material 951. ing.

ここで、図１５、図１６に示すごとく、上記端子部９４と上記リード部９５との接合は、上記リード部９５が、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする基材９９の軸方向に沿って、ろう材９５１を介して接合される。そして、上記端子部９４を含む上記基材９９と、ろう材９５１及びリード部９５とが、基材９９の軸方向に平行に熱膨張し、上記基材９９と上記リード部９５との接合部分において、両者の熱膨張差に起因する熱応力を生じさせる。 Here, as shown in FIGS. 15 and 16, the terminal portion 94 and the lead portion 95 are joined along the axial direction of the base material 99 in which the lead portion 95 has Al 2 O 3 as a main component. , And joined through a brazing material 951. Then, the base material 99 including the terminal portion 94, the brazing material 951, and the lead portion 95 thermally expand in parallel to the axial direction of the base material 99, and a joint portion between the base material 99 and the lead portion 95 is obtained. In this case, thermal stress due to the difference in thermal expansion between the two is generated.

特に、Ｎｉを主成分として形成される上記リード部９５及び上記ろう材９５１の熱膨張率は、上記基材９９及び上記端子部９４よりも大きいため、リード部９５及びろう材９５１と基材９９及び端子部９４との間には大きい熱膨張差が生じてしまい、上記基材９９には、上記端子部９４を介して上記熱膨張差に起因する熱応力（熱ストレス）が生じやすい。その結果、上記端子部９４、上記基材９９に亀裂、剥離等が生じやすくなるおそれがある。   In particular, since the thermal expansion coefficient of the lead portion 95 and the brazing material 951 formed with Ni as a main component is larger than that of the base material 99 and the terminal portion 94, the lead portion 95, the brazing material 951, and the base material 99. A large difference in thermal expansion occurs between the terminal portion 94 and the terminal portion 94, and thermal stress (thermal stress) due to the difference in thermal expansion is likely to occur in the base material 99 via the terminal portion 94. As a result, the terminal portion 94 and the base material 99 may be easily cracked or peeled off.

この問題に対しては、端子部とリード部とを、端子部を含む基材の軸方向に対して垂直方向に立設させることで、リード部及びろう材の熱膨張に起因する熱応力を、上記端子部を含む基材の軸方向に対して垂直方向に向かわせて、端子部を介する基材とリード部及びろう材との接合部分における熱膨張差に起因する熱応力を低減することで、上記の課題を解消することが考えられる（特許文献２）。   For this problem, the terminal portion and the lead portion are erected in a direction perpendicular to the axial direction of the base material including the terminal portion, so that the thermal stress due to the thermal expansion of the lead portion and the brazing material is reduced. The thermal stress caused by the difference in thermal expansion at the joint portion between the base material, the lead portion, and the brazing material via the terminal portion is reduced in the direction perpendicular to the axial direction of the base material including the terminal portion. Thus, it is conceivable to solve the above problem (Patent Document 2).

特開平１１−２９２６４９号公報JP 11-292649 A 特開２００６−２９４４７９号公報JP 2006-294479 A

しかしながら、上記特許文献２のごとく、端子部とリード部とを、単に端子部を含む基材の軸方向に対して垂直方向に立設する構造のみでは、上記端子部を介する上記基材と上記リード部及びろう材との間の熱膨張差に起因する熱応力を充分には低減できない。すなわち、上記端子部を介する上記基材と上記リード部との接合部分において、ろう材の形状、使用量及び材質等の最適化によっても、上記の課題をさらに効果的に解決できる余地があり、特許文献２には、ろう材の形状、使用量、材質の含有率等の各種条件については、特に言及がない。また、ろう材の使用量の低減によるコスト低減の観点からも充分ではない。したがって、上記の課題の解決に対しては、依然として改善の余地があった。   However, as in Patent Document 2, only the structure in which the terminal portion and the lead portion are erected in a direction perpendicular to the axial direction of the base material including the terminal portion is the base material and the above-mentioned through the terminal portion. The thermal stress due to the difference in thermal expansion between the lead portion and the brazing material cannot be sufficiently reduced. That is, in the joint part between the base material and the lead part via the terminal part, there is room for more effectively solving the above problem by optimizing the shape, amount of use, material, etc. of the brazing material, Patent Document 2 does not particularly mention various conditions such as the shape of brazing material, the amount used, and the content of the material. Moreover, it is not sufficient from the viewpoint of cost reduction by reducing the amount of brazing material used. Therefore, there is still room for improvement in solving the above problems.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、基材とろう材との間に生じる熱応力を低減すると共に、ろう材の使用量を少なくすることができるガスセンサ用のセラミックヒータを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a ceramic heater for a gas sensor that can reduce the thermal stress generated between a base material and a brazing material and can reduce the amount of brazing material used. It is something to try.

本発明は、被測定ガス中の特定ガスの濃度を測定するためのガスセンサ素子を加熱するためのガスセンサ用のセラミックヒータであって、
Ａｌ２Ｏ３を主成分とする基材と、
該基材の表面に設けられた端子部と、
該端子部に対して、その接合端が立設した状態で接合されたＮｉを主成分とするリード部と、
該リード部を上記端子部に接合するＣｕを主成分とするＡｕ−Ｃｕ合金からなるろう材とを備え、
該ろう材のなすフィレット形状は、上記端子部からの高さＨと、上記リード部の上記接合端の外周から上記ろう材の外周端までの径方向距離Ｍとが、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍを満たしていることを特徴とするガスセンサ用のセラミックヒータ（請求項１）。 The present invention is a ceramic heater for a gas sensor for heating a gas sensor element for measuring the concentration of a specific gas in a gas to be measured,
A base material mainly composed of Al 2 O 3 ;
Terminal portions provided on the surface of the substrate;
A lead portion mainly composed of Ni bonded to the terminal portion in a state where the bonding end is erected, and
A brazing material made of an Au-Cu alloy mainly composed of Cu for joining the lead part to the terminal part,
The fillet shape formed by the brazing material is such that the height H from the terminal portion and the radial distance M from the outer periphery of the joining end of the lead portion to the outer peripheral end of the brazing material are H / M ≦ 1. 0 and H ≧ 0.4 mm are satisfied, A ceramic heater for a gas sensor (Claim 1).

本発明におけるセラミックヒータにおいては、上記リード部が、上記端子部に対してその接合端を立設した状態で接合されている。これにより、上記リード部の熱膨張の方向を、上記端子部を含む基材の軸方向に対して垂直方向に向かわせることができ、さらに、上記リード部と上記端子部との接合範囲を縮小することもできる。そのため、上記端子部を介する上記基材と上記リード部との接合部分における、熱膨張差に起因する熱応力を低減させることができ、その結果、上記ろう材、端子部、基材の亀裂、剥離等の発生を防止することができる。   In the ceramic heater according to the present invention, the lead portion is joined to the terminal portion in a state where the joining end is erected. As a result, the direction of thermal expansion of the lead part can be directed in a direction perpendicular to the axial direction of the base material including the terminal part, and the joining range of the lead part and the terminal part can be reduced. You can also Therefore, it is possible to reduce the thermal stress due to the difference in thermal expansion in the joint portion between the base material and the lead portion via the terminal portion, and as a result, the brazing material, the terminal portion, the crack in the base material, Generation | occurrence | production of peeling etc. can be prevented.

また、上記ろう材のなすフィレット形状は、上記端子部からの高さＨと、上記リード部の上記接合端の外周から上記ろう材の外周端までの径方向距離Ｍとが、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍの関係を満たすように形成されている。これにより、上述した熱応力を効果的に低減することができ、上記ろう材、端子部、基材の亀裂、剥離等の発生を確実に防止することができると共に、上記ろう材の使用量も低減できる。そのため、セラミックヒータの製造コストを低減することもできる。   Further, the fillet shape formed by the brazing material is such that the height H from the terminal portion and the radial distance M from the outer periphery of the joint end of the lead portion to the outer peripheral end of the brazing material are H / M ≦ 1.0 and H ≧ 0.4 mm. As a result, the above-described thermal stress can be effectively reduced, the occurrence of cracks, delamination, etc. of the brazing material, terminal portions, and base material can be reliably prevented, and the amount of the brazing material used can also be reduced. Can be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the ceramic heater can be reduced.

以上のごとく、本発明によれば、基材とリード部との間に生じる熱応力を低減すると共に、ろう材の使用量を少なくすることができるガスセンサ用のセラミックヒータを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a ceramic heater for a gas sensor that can reduce the thermal stress generated between the base material and the lead portion and reduce the amount of brazing material used.

実施例１における、セラミックヒータを組み込んだガスセンサの断面説明図。Sectional explanatory drawing of the gas sensor incorporating the ceramic heater in Example 1. FIG. 実施例１における、セラミックヒータの正面図。1 is a front view of a ceramic heater in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、端子部とリード部との接合部分の拡大図。The enlarged view of the junction part of the terminal part and lead part in Example 1. FIG. 実施例１における、端子部を含む基材の軸方向に対して、リード部を垂直方向に接合した接合部分の拡大断面図。The expanded sectional view of the junction part which joined the lead | read | reed part to the orthogonal | vertical direction with respect to the axial direction of the base material containing a terminal part in Example 1. FIG. 比較例１における、端子部を含む基材の軸方向に対して、リード部を平行方向に接合した接合部分の拡大断面図。The expanded sectional view of the junction part which joined the lead part in the parallel direction with respect to the axial direction of the base material containing the terminal part in the comparative example 1. 実験例１における、ろう材破断強度と長さｈとの関係図。The relational chart between brazing filler metal breaking strength and length h in example 1 of an experiment. 実験例２における、ろう材の熱歪と冷熱ストレス回数との関係図。FIG. 6 is a relationship diagram between the thermal strain of the brazing material and the number of thermal stresses in Experimental Example 2. 実験例２における、ろう材の熱歪とろう材のフィレット形状との関係図。FIG. 6 is a relationship diagram between the thermal strain of the brazing material and the fillet shape of the brazing material in Experimental Example 2. 実施例２における、端子部とリード部との接合部分の拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a joint portion between a terminal portion and a lead portion in Example 2. 実施例３における、セラミックヒータの正面図。The front view of the ceramic heater in Example 3. FIG. 実施例３における、セラミックヒータの側面図。The side view of the ceramic heater in Example 3. FIG. 図１０のＣ−Ｃ線矢視断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 10. 背景技術における、セラミックヒータの展開図。The developed view of the ceramic heater in background art. 背景技術における、セラミックヒータの正面図。The front view of the ceramic heater in background art. 背景技術における、端子部とリード部との接合部分の軸方向に直交する断面図。Sectional drawing orthogonal to the axial direction of the junction part of a terminal part and a lead part in background art. 背景技術における、端子部とリード部との接合部分の拡大図。The enlarged view of the junction part of a terminal part and a lead part in background art.

上記ろう材のなすフィレット形状における、上記高さＨと上記径方向距離Ｍとの関係、すなわち、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍの関係における臨界意義につき説明する。
すなわち、Ｈ／Ｍ＞１．０の場合には、上記端子部を介する上記基材と上記リード部との接合部分における熱応力を低減することが困難となり、上記ろう材及び上記基材に亀裂、剥離等が生じやすくなるおそれがある。一方、Ｈ＜０．４ｍｍの場合には、上記基材と上記リード部及び上記ろう材との接合強度の低下を招くおそれがある。 The critical significance of the relationship between the height H and the radial distance M in the fillet shape formed by the brazing material, that is, the relationship of H / M ≦ 1.0 and H ≧ 0.4 mm will be described.
That is, in the case of H / M> 1.0, it is difficult to reduce the thermal stress at the joint portion between the base material and the lead portion via the terminal portion, and the brazing material and the base material are cracked. There is a risk that peeling or the like is likely to occur. On the other hand, in the case of H <0.4 mm, there is a possibility that the bonding strength between the base material, the lead portion, and the brazing material is lowered.

上記端子部は、少なくともその表面にＮｉ（ニッケル）を主成分とするＮｉ層を備えていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記端子部の耐熱性、耐久性を向上させることができる。   It is preferable that the terminal portion includes a Ni layer containing Ni (nickel) as a main component at least on the surface thereof. In this case, the heat resistance and durability of the terminal portion can be improved.

また、上記ろう材の表面には、ろう材を保護するための保護メッキ層が形成されており、該保護メッキ層は、少なくともＮｉを主成分とするＮｉ層を備えていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記ろう材の表面の耐熱性を向上させることができる。   Further, a protective plating layer for protecting the brazing material is formed on the surface of the brazing material, and the protective plating layer preferably includes at least a Ni layer containing Ni as a main component. Item 3). In this case, the heat resistance of the surface of the brazing material can be improved.

また、上記保護メッキ層は、Ｃｒ（クロム）を主成分とするＣｒ層を備えていることが好ましい（請求項４）。この場合には、上記ろう材の表面における耐硝酸性を向上させることができる。   The protective plating layer preferably includes a Cr layer mainly composed of Cr (chrome). In this case, the nitric acid resistance on the surface of the brazing material can be improved.

（実施例１）
本発明の実施例にかかるガスセンサ用のセラミックヒータにつき、図１〜図４を用いて説明する。
ガスセンサ用のセラミックヒータ１は、図１に示すごとく、被測定ガス中の特定ガスの濃度を測定するためのガスセンサ素子２を加熱するためのものである。
また、図２、図３に示すごとく、セラミックヒータ１は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を主成分とする基材３と、基材３の表面に設けられた端子部４と、端子部４に対して、その接合端５０が立設した状態で接合されたＮｉを主成分とするリード部５と、リード部５を端子部４に接合するＣｕを主成分とするＡｕ−Ｃｕ（金−銅）合金からなるろう材６とを備えている。 Example 1
A ceramic heater for a gas sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the ceramic heater 1 for a gas sensor is for heating a gas sensor element 2 for measuring the concentration of a specific gas in a gas to be measured.
As shown in FIGS. 2 and 3, the ceramic heater 1 includes a base material 3 mainly composed of Al 2 O 3 (alumina), a terminal portion 4 provided on the surface of the base material 3, and a terminal portion 4. On the other hand, the lead part 5 mainly composed of Ni joined in a state in which the joining end 50 is erected, and Au—Cu (gold—mainly composed of Cu joining the lead part 5 to the terminal part 4) And a brazing material 6 made of an alloy of copper.

また、図４に示すごとく、ろう材６のなすフィレット形状は、端子部４からの高さＨと、リード部５の接合端５０の外周からろう材６の外周端６０までの径方向距離Ｍとが、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍの関係を満たすように形成されている。   Further, as shown in FIG. 4, the fillet shape formed by the brazing material 6 has a height H from the terminal portion 4 and a radial distance M from the outer periphery of the joining end 50 of the lead portion 5 to the outer peripheral end 60 of the brazing material 6. Are formed so as to satisfy the relationship of H / M ≦ 1.0 and H ≧ 0.4 mm.

また、端子部４は、Ｗ（タングステン）を主成分として含む金属層によって構成されており、端子部４の表面には、図４に示すごとく、Ｎｉを主成分とするＮｉ層４０が形成されている。
なお、本例では、図３、図４に示すごとく、リード部５の接合端５０は、端面５１を端子部４の表面には当接させずに所定間隔を保持した状態で、ろう材６を介して端子部４に接合されているが、リード部５の接合端５０の端面５１と端子部４の表面とを当接させて形成してもよい。 The terminal portion 4 is composed of a metal layer containing W (tungsten) as a main component, and a Ni layer 40 containing Ni as a main component is formed on the surface of the terminal portion 4 as shown in FIG. ing.
In this example, as shown in FIGS. 3 and 4, the joining end 50 of the lead portion 5 is in a state in which the end face 51 is kept in contact with the surface of the terminal portion 4 and is maintained at a predetermined interval. However, the end face 51 of the joint end 50 of the lead part 5 and the surface of the terminal part 4 may be brought into contact with each other.

また、ろう材６は、Ｃｕを主成分とするＡｕ−Ｃｕ合金から形成されてなる。例えば、ろう材６の組成は、Ａｕの含有率を４５重量％以下とし、Ｃｕの含有率を５５重量％以上とすることができる。   The brazing material 6 is formed of an Au—Cu alloy containing Cu as a main component. For example, the composition of the brazing material 6 may be such that the Au content is 45% by weight or less and the Cu content is 55% by weight or more.

また、基材３は、軸方向に直交する断面が略円形の丸棒形状を有する。基材３は、セラミックの心棒の表面にヒータ基板を巻き付けるように配置してなる。ヒータ基板は、内側面に発熱部及びリードを設け、外側面に端子部４を設けてなる（図１３参照）。   Moreover, the base material 3 has a round bar shape with a substantially circular cross section orthogonal to the axial direction. The base material 3 is arranged so that a heater substrate is wound around the surface of a ceramic mandrel. The heater substrate is provided with a heat generating portion and a lead on the inner surface and a terminal portion 4 on the outer surface (see FIG. 13).

発熱部は、基材３の先端部において内部に形成され、図２に示すごとく、一対の端子部４は、基材３の基端部の側面に形成されている。
これらの端子部４に対して、リード部５が略垂直に立設した状態で、ろう付けされている。リード部５は、長手方向に直交する断面が円形をなすように形成されると共に、基材３の軸方向に伸びる伸長部５１と、その先端側において略直角に屈曲した接合端５０とからなり、その接合端５０が、端子部４に対して立設された状態で接合される。
そして、一対のリード部５は、基材３の側面に互いに１８０°反対側に接合端５０を立設している。 The heat generating portion is formed inside at the distal end portion of the base material 3, and the pair of terminal portions 4 are formed on the side surface of the base end portion of the base material 3 as shown in FIG. 2.
The lead portions 5 are brazed to these terminal portions 4 in a state of being substantially vertically erected. The lead portion 5 is formed so that a cross section perpendicular to the longitudinal direction forms a circle, and includes an elongated portion 51 extending in the axial direction of the base material 3 and a joint end 50 bent substantially at a right angle on the tip side. The joint end 50 is joined in a state of being erected with respect to the terminal portion 4.
Then, the pair of lead portions 5 has a joining end 50 erected on the side surface of the base material 3 on the opposite sides of 180 °.

端子部４とリード部５とを接合するろう材６のフィレット形状は、図４に示すごとく、リード部５の接合端５０の中心部を中心に接合端５０の周囲から外側に向かって広がり、その裾が略円形状を描くように端子部４と接触している。そして、フィレット形状は接合端５０の中心軸を通る平面による断面形状において、凹状の曲線状の輪郭を有する。   As shown in FIG. 4, the fillet shape of the brazing material 6 that joins the terminal portion 4 and the lead portion 5 spreads outward from the periphery of the joint end 50 around the center portion of the joint end 50 of the lead portion 5. The skirt is in contact with the terminal portion 4 so as to draw a substantially circular shape. The fillet shape has a concave curved contour in a cross-sectional shape by a plane passing through the central axis of the joint end 50.

セラミックヒータ１は、図１に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ７に組み込まれている。
ガスセンサ７について以下に説明する。
ここで、ガスセンサ７を、排ガス管等、測定部分へ挿入する側（図１の下方）を「先端側」とし、その反対側を「基端側」として説明する。
まず、ガスセンサ７は、筒型のハウジング７１とハウジング７１に挿通したコップ型（有底筒状）のガスセンサ素子２と、ハウジング７１の先端側に設けた外側カバー７２１と内側カバー７２２とからなる被測定ガス側カバー７２と、ハウジング７１の基端側に設けた大気側カバー７３とを有する。 As shown in FIG. 1, the ceramic heater 1 is incorporated in a gas sensor 7 for detecting a specific gas concentration in the gas to be measured.
The gas sensor 7 will be described below.
Here, the side (lower side in FIG. 1) where the gas sensor 7 is inserted into the measurement part, such as an exhaust gas pipe, will be described as “front end side” and the opposite side will be described as “base end side”.
First, the gas sensor 7 includes a cylindrical housing 71, a cup-type (bottomed cylindrical) gas sensor element 2 inserted through the housing 71, and an outer cover 721 and an inner cover 722 provided on the front end side of the housing 71. A measurement gas side cover 72 and an atmosphere side cover 73 provided on the base end side of the housing 71 are provided.

被測定ガス側カバー７２の内部は被測定ガス雰囲気７２０を構成し、ここに導入された排ガス等の被測定ガス中の酸素等の特定ガス濃度を、ガスセンサ素子２によって測定する。
大気側カバー７３の基端側は撥水フィルタ７３２を介して外側カバー７３１がかしめ固定されている。大気側カバー７３の最も基端側の内部には弾性絶縁部材７４３がかしめ固定されている。大気側カバー７３の内部は大気雰囲気７３０を構成し、後述するガスセンサ素子２の大気室２１０に対しては、ここから大気が導入される。大気雰囲気７３０には、撥水フィルタ７３２を介して外気が導入される。 The measured gas side cover 72 constitutes a measured gas atmosphere 720, and the gas sensor element 2 measures the concentration of a specific gas such as oxygen in the measured gas such as exhaust gas introduced therein.
An outer cover 731 is caulked and fixed to the base end side of the atmosphere side cover 73 via a water repellent filter 732. An elastic insulating member 743 is caulked and fixed inside the most proximal end of the atmosphere side cover 73. The atmosphere-side cover 73 constitutes an atmosphere 730, and the atmosphere is introduced into the atmosphere chamber 210 of the gas sensor element 2 described later. Outside air is introduced into the air atmosphere 730 via a water repellent filter 732.

ハウジング７１の内部にはガスセンサ素子２が挿通されるが、両者の間には粉末シール材７５１、絶縁部材７５２が配置され、気密性、液密性が確保されている。絶縁部材７５２の基端側はリング状部材７５３を介して、ハウジング７１の基端側が内側に曲げられて、かしめられている。大気側カバー７３の内部であって、弾性絶縁部材７４３の下方には、大気側絶縁碍子７４２が皿バネ７４１によって支承されている。   The gas sensor element 2 is inserted into the housing 71, and a powder sealant 751 and an insulating member 752 are disposed between the two to ensure airtightness and liquid tightness. The base end side of the insulating member 752 is caulked by bending the base end side of the housing 71 inward through a ring-shaped member 753. Inside the atmosphere side cover 73, below the elastic insulating member 743, an atmosphere side insulator 742 is supported by a disc spring 741.

また、ガスセンサ素子２は、有底筒型の固体電解質体２１の外側面と内側面にそれぞれ外側電極と内側電極とを設けてなる（図示略）。固体電解質体２１の内部は大気室２１０として使用され、大気室２１０の内部に、ガスセンサ素子２と別体として構成したセラミックヒータ１が配置される。   The gas sensor element 2 includes an outer electrode and an inner electrode (not shown) on the outer surface and the inner surface of the bottomed cylindrical solid electrolyte body 21, respectively. The interior of the solid electrolyte body 21 is used as an atmosphere chamber 210, and the ceramic heater 1 configured separately from the gas sensor element 2 is disposed inside the atmosphere chamber 210.

また、ガスセンサ素子２には、外側電極、内側電極とそれぞれ電気的に導通する接触端子２２１、２２２が設けてあり、接触端子２２１、２２２は大気側絶縁碍子７４２内部において、接続端子２３１、２３２を介して外部リード線２０１、２０２に接続される。なお、接触端子２２２は、セラミックヒータ１を保持するヒータホルダ２４を設けてなる。   Further, the gas sensor element 2 is provided with contact terminals 221 and 222 that are electrically connected to the outer electrode and the inner electrode, respectively. The contact terminals 221 and 222 are connected to the connection terminals 231 and 232 in the atmosphere-side insulator 742, respectively. To the external lead wires 201 and 202. The contact terminal 222 is provided with a heater holder 24 that holds the ceramic heater 1.

次に本例のセラミックヒータ１の作用効果につき説明する。
セラミックヒータ１は、リード部５が、端子部４に対してその接合端５０を立設した状態で接合されている。これにより、リード部５の熱膨張の方向を、端子部４を含む基材３の軸方向に対して垂直方向に向かわせることができ、さらに、リード部５と端子部４との接合範囲を縮小することもできる。そのため、端子部４を介する基材３とリード部５との接合部分における、熱膨張差に起因する熱応力を低減させることができ、その結果、ろう材６、端子部４、基材３の亀裂、剥離等の発生を防止することができる。 Next, the effect of the ceramic heater 1 of this example is demonstrated.
In the ceramic heater 1, the lead part 5 is joined to the terminal part 4 with the joint end 50 standing upright. Thereby, the direction of thermal expansion of the lead part 5 can be made to be perpendicular to the axial direction of the base material 3 including the terminal part 4, and the joining range of the lead part 5 and the terminal part 4 can be further increased. It can also be reduced. Therefore, it is possible to reduce the thermal stress caused by the thermal expansion difference at the joint portion between the base material 3 and the lead portion 5 via the terminal portion 4, and as a result, the brazing material 6, the terminal portion 4, and the base material 3. Generation of cracks, peeling, etc. can be prevented.

また、ろう材６のなすフィレット形状は、端子部４からの高さＨと、リード部５の接合端５０の外周からろう材６の外周端６０までの径方向距離Ｍとが、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍの関係を満たすように形成されている。これにより、上述した熱応力をさらに効果的に低減することができ、ろう材６、端子部４、基材３の亀裂、剥離等の発生を確実に防止することができると共に、ろう材６の使用量も低減できる。そのため、セラミックヒータの製造コストを低減することもできる。   Further, the fillet shape formed by the brazing material 6 is such that the height H from the terminal portion 4 and the radial distance M from the outer periphery of the joining end 50 of the lead portion 5 to the outer peripheral end 60 of the brazing material 6 are H / M. It is formed to satisfy the relationship of ≦ 1.0 and H ≧ 0.4 mm. As a result, the above-described thermal stress can be further effectively reduced, and the occurrence of cracks, delamination, and the like of the brazing material 6, the terminal portion 4, and the base material 3 can be reliably prevented. The amount used can also be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the ceramic heater can be reduced.

なお、具体的には、後記する実験例１から得られた、ろう材６のなすフィレット形状における高さＨと径方向距離Ｍとの関係、すなわち、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍの関係を満たさない場合においては、以下の問題を生じ易い。
すなわち、Ｈ／Ｍ＞１．０の場合には、端子部４を介する基材３とリード部５との接合部分における熱応力を低減することが困難となり、ろう材６、端子部４、基材３に亀裂、剥離等が生じやすくなってしまうおそれがある。一方、Ｈ＜０．４ｍｍの場合には、基材３とリード部５及びろう材６との接合強度の低下を招くおそれがある。 Specifically, the relationship between the height H and the radial distance M in the fillet shape formed by the brazing material 6 obtained from Experimental Example 1 described later, that is, H / M ≦ 1.0 and H ≧ When the relationship of 0.4 mm is not satisfied, the following problems are likely to occur.
That is, in the case of H / M> 1.0, it becomes difficult to reduce the thermal stress at the joint portion between the base material 3 and the lead portion 5 through the terminal portion 4, and the brazing material 6, the terminal portion 4, the base There is a possibility that the material 3 is likely to be cracked or peeled off. On the other hand, in the case of H <0.4 mm, there is a possibility that the bonding strength between the base material 3, the lead portion 5 and the brazing material 6 is lowered.

また、端子部４の表面にはＮｉを主成分とするＮｉ層４０が形成されている。これにより、端子部４の耐熱性、耐久性を向上させることができる。   Further, a Ni layer 40 containing Ni as a main component is formed on the surface of the terminal portion 4. Thereby, the heat resistance of the terminal part 4 and durability can be improved.

以上のごとく、本発明によれば、基材とリード部との間に生じる熱応力を低減すると共に、ろう材の使用量を少なくすることができるガスセンサ用のセラミックヒータを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a ceramic heater for a gas sensor that can reduce the thermal stress generated between the base material and the lead portion and reduce the amount of brazing material used.

（比較例１）
本例は、図５に示すごとく、基材３に設けた端子部９４に対して、リード部９５をその接合端９５０が基材３の軸方向に平行となる状態で接合したセラミックヒータ９０の例である。なお、リード部９５の形状等、主な構成は、図１４〜図１６に示すセラミックヒータ９と同様である。 (Comparative Example 1)
In this example, as shown in FIG. 5, a ceramic heater 90 in which a lead portion 95 is joined to a terminal portion 94 provided on the base material 3 in a state where the joint end 950 is parallel to the axial direction of the base material 3. It is an example. The main configuration such as the shape of the lead portion 95 is the same as that of the ceramic heater 9 shown in FIGS.

本例のセラミックヒータ９０においても、リード部９５の接合端９５０は、端子部９４に対して、ろう材９５１によって接合されている。
なお、接合端９５０の長さ（基材３の軸方向と略平行となる部分の長さ）は０．５〜１．５ｍｍに設定されており、リード部９５の直径は０．６ｍｍに設定されている。 Also in the ceramic heater 90 of this example, the joining end 950 of the lead part 95 is joined to the terminal part 94 by the brazing material 951.
The length of the joining end 950 (the length of the portion substantially parallel to the axial direction of the base material 3) is set to 0.5 to 1.5 mm, and the diameter of the lead portion 95 is set to 0.6 mm. Has been.

そして、本例のセラミックヒータ９０について、実際の使用環境において最も高温となる温度（４００℃）まで加熱したときに、リード部９５と端子部９４との接合部付近のセラミック（基材３）にかかる応力分布をＦＥＭ解析によって解析した。その結果、ろう材９５１と端子部９４との接合部のうちの、軸方向両端部付近（図５の矢印に示すＡ部分、Ｂ部分）において、特に大きい応力がかかることがわかった。そして、この中でも、特に接合部のうちの基端側の端部付近（Ｂ部分）において、最大の応力が発生することがわかった。   When the ceramic heater 90 of this example is heated to the highest temperature (400 ° C.) in the actual use environment, the ceramic (base material 3) in the vicinity of the joint between the lead portion 95 and the terminal portion 94 is applied. Such stress distribution was analyzed by FEM analysis. As a result, it has been found that particularly large stress is applied in the vicinity of both end portions in the axial direction (A portion and B portion indicated by arrows in FIG. 5) in the joint portion between the brazing material 951 and the terminal portion 94. And among these, it turned out that the largest stress generate | occur | produces especially in the edge part vicinity (B part) of the base end side of a junction part.

（実験例１）
本例においては、図６に示すごとく、上記実施例１のセラミックヒータ１のろう材６のなすフィレット形状の高さＨと、ろう材６の破断強度（以下、これを適宜にろう材破断強度という）との関係を調べた。
セラミックヒータ１のろう材６は、リード部５の破断強度以上の破断強度を確保することが望まれる。ここで、一般的なリード部５として、直径０．６ｍｍのＮｉリードの破断強度を測定した結果、リード部５の破断強度は２２０Ｎであった。そのため、ろう材破断強度は２２０Ｎ以上確保することが望まれる。
そこで、本例においては、ろう材破断強度を２２０Ｎ以上得ることができるろう材６のフィレット高さＨの条件を導くべく、以下の試験を行った。 (Experimental example 1)
In this example, as shown in FIG. 6, the height H of the fillet shape formed by the brazing material 6 of the ceramic heater 1 of Example 1 and the breaking strength of the brazing material 6 (hereinafter referred to as brazing material breaking strength as appropriate). I investigated the relationship.
It is desirable for the brazing material 6 of the ceramic heater 1 to ensure a breaking strength equal to or higher than the breaking strength of the lead portion 5. Here, as a result of measuring the breaking strength of a Ni lead having a diameter of 0.6 mm as a general lead portion 5, the breaking strength of the lead portion 5 was 220N. Therefore, it is desirable to secure a brazing material breaking strength of 220 N or more.
Therefore, in this example, the following test was performed in order to derive the condition of the fillet height H of the brazing material 6 that can obtain the brazing material breaking strength of 220 N or more.

具体的には、ろう材６のフィレット形状の高さＨを種々変更し、それぞれの場合のろう材６とリード部５との接合面積及びろう材６の機械的特性からろう材破断強度を算出した。
以下、その詳細を説明する。 Specifically, the height H of the fillet shape of the brazing material 6 is variously changed, and the brazing material breaking strength is calculated from the joining area between the brazing material 6 and the lead portion 5 and the mechanical properties of the brazing material 6 in each case. did.
Details will be described below.

評価対象として、図４に示すろう材６における、ろう材６とリード部５の接合端５０の外周面及び端面５１との総接合面積を基に、図６のグラフの横軸に示すろう材６とリード部５との密着面の長さｈ（図４参照）を０ｍｍ〜１．０ｍｍの間で、０．１ｍｍ刻みで種々設定した１０種類のセラミックヒータ１を用意した（以下、これを試料１〜１０という）。また、リード部５の直径は０．６ｍｍである。
そして、上記試料１〜試料１０のセラミックヒータ１のそれぞれにおける、ろう材破断強度の算出を行った。その結果を図６に示す。なお、図６における符号Ｄで示した直線は、基準となるろう材破断強度２２０Ｎを示す。 The brazing material shown on the horizontal axis of the graph of FIG. 6 is based on the total joining area of the brazing material 6 and the outer peripheral surface of the joining end 50 of the lead portion 5 and the end face 51 in the brazing material 6 shown in FIG. 10 kinds of ceramic heaters 1 were prepared in which the length h (see FIG. 4) of the contact surface between the lead 6 and the lead 5 was set in various increments of 0.1 mm between 0 mm and 1.0 mm (hereinafter referred to as “this”). Samples 1-10). Moreover, the diameter of the lead part 5 is 0.6 mm.
Then, the brazing filler metal breaking strength in each of the ceramic heaters 1 to 10 was calculated. The result is shown in FIG. In addition, the straight line shown with the code | symbol D in FIG. 6 shows the brazing filler metal breaking strength 220N used as a reference | standard.

試料１〜１０について、ろう材破断強度の測定を行ったところ、図６からわかるように、試料３（長さｈ＝０．３ｍｍ）〜試料１０（長さｈ＝１．０ｍｍ）は、ろう材破断強度２２０Ｎ以上を得ることができている。すなわち、ろう材６のフィレット形状において、ろう材６とリード部５との密着面の長さｈがｈ≧０．３ｍｍの関係を満たすことで、ろう材破断強度２２０Ｎ以上確保できることがわかる。   When brazing material breaking strength was measured for samples 1 to 10, as can be seen from FIG. 6, samples 3 (length h = 0.3 mm) to sample 10 (length h = 1.0 mm) were brazed. A material breaking strength of 220 N or more can be obtained. That is, in the fillet shape of the brazing material 6, it can be seen that the brazing material breaking strength of 220 N or more can be secured when the length h of the contact surface between the brazing material 6 and the lead portion 5 satisfies the relationship of h ≧ 0.3 mm.

ここで、実施例１で示したごとく、通常、リード部５の接合端５０は、端面５１を端子部４の表面には当接させずに所定間隔（以下、ギャップＧという）を保持した状態で、ろう材６を介して端子部４に接合されている（図３、図４参照）。それゆえ、ろう材６のフィレット形状における高さＨは、上記長さｈと上記ギャップＧを含んだ関係、つまり、Ｈ＝ｈ＋Ｇの関係となる。このギャップＧは通常０．１ｍｍ以下とされる。そのため、上記の高さＨがＨ≧０．４ｍｍの関係を満たせば、ろう材破断強度を２２０Ｎ以上確保すること充分に可能であることがわかる。   Here, as shown in the first embodiment, the joining end 50 of the lead portion 5 normally maintains a predetermined interval (hereinafter referred to as a gap G) without bringing the end face 51 into contact with the surface of the terminal portion 4. Thus, it is joined to the terminal portion 4 via the brazing material 6 (see FIGS. 3 and 4). Therefore, the height H of the brazing material 6 in the fillet shape has a relationship including the length h and the gap G, that is, a relationship of H = h + G. This gap G is usually 0.1 mm or less. Therefore, it can be seen that if the height H satisfies the relationship of H ≧ 0.4 mm, it is sufficiently possible to secure a brazing filler metal breaking strength of 220 N or more.

以上のごとく、本例によれば、Ｈ≧０．４ｍｍとすることにより、ろう材６におけるろう材破断強度を充分に確保することができることがわかる。   As described above, according to this example, it is understood that the brazing filler metal breaking strength in the brazing filler metal 6 can be sufficiently ensured by setting H ≧ 0.4 mm.

（実験例２）
本例においては、図７、図８に示すごとく、上記実施例１のセラミックヒータ１における、ろう材６のフィレット形状による、ろう材６に生じる下記に示す熱歪の低減効果を調べた。
まず、ろう材６に生じる熱歪が、ろう材６の耐久性に与える影響を調べ、ろう材６に生じる熱歪の大きさの許容範囲を確保する試験を行った。すなわち、同材料のろう材６を異なるフィレット形状に形成した試料を試料Ｅ１〜Ｅ３として用意し、これらを室温から４００℃に加熱した後、室温に戻すことにより、この１回の冷熱ストレスによって生じた歪（本例においては、これを「熱歪」という）を測定した。この熱歪の大きさが、図７のグラフにおいて、Ｅ１〜Ｅ３のプロットの縦軸方向の位置として示されている。
そして、これらの試料について上記の冷熱ストレスを、各試料が破断するまで繰り返し行う。そして、各試料が破断したときの冷熱ストレス回数が、図７のグラフにおいて、Ｅ１〜Ｅ３のプロットの横軸方向の位置として示されている。 (Experimental example 2)
In this example, as shown in FIGS. 7 and 8, the effect of reducing the thermal strain shown below in the brazing material 6 due to the fillet shape of the brazing material 6 in the ceramic heater 1 of Example 1 was examined.
First, the influence of the thermal strain generated in the brazing material 6 on the durability of the brazing material 6 was examined, and a test was performed to ensure an allowable range of the magnitude of the thermal strain generated in the brazing material 6. That is, a sample in which the brazing material 6 of the same material is formed in different fillet shapes is prepared as samples E1 to E3, and these are heated from room temperature to 400 ° C. and then returned to room temperature. The strain (in this example, this is called “thermal strain”) was measured. The magnitude of this thermal strain is shown as the position in the vertical axis direction of the plots E1 to E3 in the graph of FIG.
Then, the above thermal stress is repeatedly performed on these samples until each sample breaks. And the frequency | count of the thermal stress when each sample fractures | ruptures is shown as a position of the horizontal axis direction of the plot of E1-E3 in the graph of FIG.

同図のグラフの直線Ｉに示されるとおり、上記熱歪の値が小さいほど上記冷熱ストレスに対する耐久性が向上することがわかり、上記熱歪と冷熱ストレス回数とは、直線的な関係にあることがわかる。このグラフから、実施例１のセラミックヒータ１に要求される耐冷熱ストレス回数である４５００回（図中に示す直線Ｆ）においても、ろう材６が破断しないための条件は、上記熱歪の値が、４．３２×１０−３％以下であると判断できる（図中に示す直線Ｊ）。つまり、直線Ｆと直線Ｊで囲まれた符号Ｋを付した領域が、実施例１で示されるセラミックヒータ１の目標領域となる。 As shown by the straight line I in the graph of the figure, it can be seen that the smaller the thermal strain value, the more the durability against the thermal stress is improved, and the thermal strain and the number of thermal stresses are in a linear relationship. I understand. From this graph, the condition for preventing the brazing material 6 from breaking even at 4500 times (the straight line F shown in the figure), which is the number of cold heat stress required for the ceramic heater 1 of Example 1, is the value of the above-described thermal strain. Can be determined to be 4.32 × 10 −3 % or less (straight line J shown in the figure). That is, the region denoted by the symbol K surrounded by the straight line F and the straight line J is the target region of the ceramic heater 1 shown in the first embodiment.

そこで、ろう材６の熱歪として、４．３２×１０−３％以下を満たすような、ろう材６のフィレット形状における高さＨと径方向距離Ｍとの関係（Ｈ／Ｍ）について、解析を行った。つまり、Ｈ／Ｍと熱歪との関係を調べ、図８のグラフにプロットした。なお、ここで、径方向距離Ｍは、セラミックヒータ１の軸方向に沿った方向の距離である。 Therefore, the relationship (H / M) between the height H and the radial distance M in the fillet shape of the brazing material 6 that satisfies 4.32 × 10 −3 % or less as the thermal strain of the brazing material 6 is analyzed. Went. That is, the relationship between H / M and thermal strain was examined and plotted in the graph of FIG. Here, the radial distance M is a distance in a direction along the axial direction of the ceramic heater 1.

図８のグラフにおいて、プロット「◆」は、ろう材６の使用量を比較例１と同程度（片側使用量が４ｍｇ）とした場合の値であり、プロット「●」は、ろう材６の使用量を比較例１の７０％としたの場合の値であり、プロット「○」は、ろう材６の使用量を比較例１の５０％としたの場合の値である。なお、同図のグラフに示す符号Ｌを付した曲線は、上記プロット「◆」の近似曲線である。
また、同図のグラフにおいて、上記熱歪の値、４．３２×１０−３％を直線Ｊで示し、比較例１の上記熱歪の値、５．６６×１０−３％を直線Ｎで示す。 In the graph of FIG. 8, the plot “♦” is a value when the amount of brazing material 6 used is the same as that of Comparative Example 1 (the amount used on one side is 4 mg). The amount used is 70% of Comparative Example 1, and the plot “◯” is the value when the amount of brazing material 6 used is 50% of Comparative Example 1. In addition, the curve which attached | subjected the code | symbol L shown in the graph of the same figure is an approximated curve of the said plot "♦".
Moreover, in the graph of the figure, the value of the said thermal strain, 4.32 * 10 < -3 >% is shown by the straight line J, and the value of the said thermal strain of the comparative example 1 and 5.66 * 10 < -3 >% are shown by the straight line N. Show.

図８のグラフから、ろう材６のフィレット形状における高さＨと径方向距離Ｍとの比（Ｈ／Ｍ）が小さいほど、上記熱歪の値が小さいことがわかる。また、ろう材６の使用量が比較例１と同等である場合（◆）については、Ｈ／Ｍ≦１．０であれば、充分に熱歪を４．３２×１０−３％（直線Ｊ）以下とすることができている。
また、ろう材６の使用量を少なくすると、熱歪が大きくなる傾向にあるが、ろう材６の使用量が比較例１の７０％である場合（●）、ろう材６の使用量が比較例１の５０％である場合（○）についても、Ｈ／Ｍ≦１．０とすれば、少なくとも、比較例１の５．６６×１０−３％（直線Ｎ）よりも熱歪を小さくできることがわかる。
なお、ろう材６の使用量（ｍｇ）については、ろう材６の片側使用量、すなわち、一対のリード部５（端子部４）のうちの一方のリード部５の接合部分におけるろう材６の使用量である。 From the graph of FIG. 8, it can be seen that the smaller the ratio (H / M) of the height H to the radial distance M in the fillet shape of the brazing material 6 is, the smaller the value of the thermal strain is. When the amount of brazing material 6 used is the same as that in Comparative Example 1 (♦), if H / M ≦ 1.0, the thermal strain is sufficiently 4.32 × 10 −3 % (straight line J ) Can be as follows.
Further, when the amount of brazing material 6 used is reduced, thermal strain tends to increase, but when the amount of brazing material 6 used is 70% of Comparative Example 1 (●), the amount of brazing material 6 used is compared. In the case of 50% of Example 1 (◯), if H / M ≦ 1.0, the thermal strain can be made at least smaller than 5.66 × 10 −3 % (straight line N) of Comparative Example 1. I understand.
In addition, about the usage-amount (mg) of the brazing material 6, the one-side usage-amount of the brazing material 6, ie, the brazing material 6 in the junction part of one lead part 5 of a pair of lead parts 5 (terminal part 4). It is the amount used.

（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、ろう材６の表面にろう材６を保護するための保護メッキ層８を形成した例である。
保護メッキ層８は、Ｎｉを主成分とするＮｉ層８１を備えていると共に、Ｃｒを主成分とするＣｒ層８２を備えている。また、具体的には、図９に示すごとく、保護メッキ層８は、下層となるＮｉ層８１と上層となるＣｒ層８２との二層構造を有する。なお、図９に示すごとく、保護メッキ層８は、ろう材６の表面を含んだ状態で、端子部４とリード部５の接合端５０との接合部分を覆うように形成されている。すなわち、リード部５の表面にも保護メッキ層８が形成されている。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 9, a protective plating layer 8 for protecting the brazing material 6 is formed on the surface of the brazing material 6.
The protective plating layer 8 includes a Ni layer 81 mainly composed of Ni and a Cr layer 82 mainly composed of Cr. Specifically, as shown in FIG. 9, the protective plating layer 8 has a two-layer structure of a Ni layer 81 as a lower layer and a Cr layer 82 as an upper layer. As shown in FIG. 9, the protective plating layer 8 is formed so as to cover the joint portion between the terminal portion 4 and the joint end 50 of the lead portion 5 in a state including the surface of the brazing material 6. That is, the protective plating layer 8 is also formed on the surface of the lead portion 5.

本例においては、ろう材６の表面において、下層にＮｉ層８１を形成することにより、ろう材６の耐熱性を向上させることができる。また、上層にＣｒ層８２を形成することにより、ろう材６の表面における耐硝酸性を向上させることができる。
その他は、実施例１と同様であり、本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。 In this example, the heat resistance of the brazing material 6 can be improved by forming the Ni layer 81 in the lower layer on the surface of the brazing material 6. Further, by forming the Cr layer 82 as the upper layer, the nitric acid resistance on the surface of the brazing material 6 can be improved.
Others are the same as those of the first embodiment, and the present embodiment also has the same effects as the first embodiment.

（実施例３）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、基材３を、軸方向に直交する断面が長方形をなす四角柱形状に構成したセラミックヒータ１の例である。
基材３は、基端部における互いに反対側の平坦な両主面にそれぞれ端子部４を設けてなる。そして、各端子部４に対して、それぞれリード部５がろう材６によって接合されている。
その他は、実施例１と同様であり、本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。 (Example 3)
This example is an example of the ceramic heater 1 in which the base material 3 is formed in a quadrangular prism shape in which a cross section orthogonal to the axial direction forms a rectangle, as shown in FIGS.
The base material 3 is provided with terminal portions 4 on both flat main surfaces opposite to each other at the base end portion. The lead portions 5 are joined to the respective terminal portions 4 by brazing material 6.
Others are the same as those of the first embodiment, and the present embodiment also has the same effects as the first embodiment.

また、上記実施例１及び実施例３においては、軸方向に直交する断面が略円形をなす丸棒状或いは軸方向に直交する断面が長方形をなす四角柱状に形成された基材３を示したが、これらに限定するものではない。すなわち、例えば、基材３を、上記の形状以外にも、軸方向に直交する断面が六角形や八角形をなす多角柱状とするなど、種々の形状とすることができる。   Moreover, in the said Example 1 and Example 3, although the cross section orthogonal to an axial direction showed the base material 3 formed in the shape of a round rod which makes a substantially circle, or the cross section orthogonal to an axial direction makes a rectangle, the base material 3 was shown. However, the present invention is not limited to these. That is, for example, in addition to the above-described shape, the base material 3 can have various shapes such as a polygonal column shape in which a cross section perpendicular to the axial direction forms a hexagon or an octagon.

１ セラミックヒータ
２ ガスセンサ素子
３ 基材
４ 端子部
５ リード部
５０ 接合端
６ ろう材
６０ 外周端 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic heater 2 Gas sensor element 3 Base material 4 Terminal part 5 Lead part 50 Joining end 6 Brazing material 60 Outer peripheral end

Claims (4)

被測定ガス中の特定ガスの濃度を測定するためのガスセンサ素子を加熱するためのガスセンサ用のセラミックヒータであって、
Ａｌ２Ｏ３を主成分とする基材と、
該基材の表面に設けられた端子部と、
該端子部に対して、その接合端が立設した状態で接合されたＮｉを主成分とするリード部と、
該リード部を上記端子部に接合するＣｕを主成分とするＡｕ−Ｃｕ合金からなるろう材とを備え、
該ろう材のなすフィレット形状は、上記端子部からの高さＨと、上記リード部の上記接合端の外周から上記ろう材の外周端までの径方向距離Ｍとが、Ｈ／Ｍ≦１．０且つ、Ｈ≧０．４ｍｍを満たしていることを特徴とするガスセンサ用のセラミックヒータ。 A ceramic heater for a gas sensor for heating a gas sensor element for measuring a concentration of a specific gas in a gas to be measured,
A base material mainly composed of Al 2 O 3 ;
Terminal portions provided on the surface of the substrate;
A lead portion mainly composed of Ni bonded to the terminal portion in a state where the bonding end is erected, and
A brazing material made of an Au-Cu alloy mainly composed of Cu for joining the lead part to the terminal part,
The fillet shape formed by the brazing material is such that the height H from the terminal portion and the radial distance M from the outer periphery of the joining end of the lead portion to the outer peripheral end of the brazing material are H / M ≦ 1. A ceramic heater for a gas sensor, wherein 0 and H ≧ 0.4 mm are satisfied. 請求項１に記載のガスセンサ用のセラミックヒータにおいて、上記端子部は、少なくともその表面にＮｉを主成分とするＮｉ層を備えていることを特徴とするガスセンサ用のセラミックヒータ。   2. The ceramic heater for a gas sensor according to claim 1, wherein the terminal portion includes a Ni layer containing Ni as a main component at least on a surface thereof. 請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ用のセラミックヒータにおいて、上記ろう材の表面には、ろう材を保護するための保護メッキ層が形成されており、該保護メッキ層は、少なくともＮｉを主成分とするＮｉ層を備えていることを特徴とするガスセンサ用のセラミックヒータ。   The ceramic heater for a gas sensor according to claim 1 or 2, wherein a protective plating layer for protecting the brazing material is formed on the surface of the brazing material, and the protective plating layer contains at least Ni. A ceramic heater for a gas sensor comprising a Ni layer as a main component. 請求項３に記載のガスセンサ用のセラミックヒータにおいて、上記保護メッキ層は、Ｃｒを主成分とするＣｒ層を備えていることを特徴とするガスセンサ用のセラミックヒータ。   4. The ceramic heater for a gas sensor according to claim 3, wherein the protective plating layer includes a Cr layer containing Cr as a main component.
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