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JPS6255620B2 - - Google Patents
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JPS6255620B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6255620B2
JPS6255620B2 JP55048808A JP4880880A JPS6255620B2 JP S6255620 B2 JPS6255620 B2 JP S6255620B2 JP 55048808 A JP55048808 A JP 55048808A JP 4880880 A JP4880880 A JP 4880880A JP S6255620 B2 JPS6255620 B2 JP S6255620B2
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JP
Japan
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lean
thimble
sputtering
platinum
rich
Prior art date
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Expired
Application number
JP55048808A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55141666A (en
Inventor
Jee Goorudo Terii
Jee Sumisu Robaato
Eru Uoto Randeii
Ui Uiruherumu Junya Rarufu
Deii Hanfuree Kaato
Ee Penii Keisu
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.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
General Motors 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Motors Corp filed Critical General Motors Corp
Publication of JPS55141666A publication Critical patent/JPS55141666A/en
Publication of JPS6255620B2 publication Critical patent/JPS6255620B2/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体電解質による電気化学的型式の排
気ガス酸素センサ(solid electrolyte
electrochemical−type exhaust gas oxygen
sensor)に関する。より詳しくは、この種のセン
サ用熔化ジルコニア製シンブル(vitried
zirconia thimble)上に白金排気電極
(platimium exhaust electrode)を析出
(depositing)するためのスパツタリング法
(sputtering process)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is an electrochemical type exhaust gas oxygen sensor using a solid electrolyte.
electrochemical−type exhaust gas oxygen
(sensor) related. For more information, please refer to the vitried zirconia thimble for this type of sensor.
A sputtering process for depositing a platinum exhaust electrode on a zirconia thimble.

典型的な自動車用固体電解質排気ガス酸素セン
サ(automotive−type solid electrolyte
exhaust gas oxygen sensor)はバーゲツト
(Burgett)らの米国特許第3844926号に開示され
ている。それは、テーパつきシンブル(tapered
thimble)状のジルコニア製感知素子(zirconia
sensing element)を具備している。一端は開い
ていて円周状フランジ(circumferential
flange)を具備している。他端は閉じていて素子
の最も活性な部分を形成している。シンブルの内
部および外部は別々の白金多孔質電極被膜を具備
している。照合電位(reference potential)を決
定するために、内部電極は空気または混合金属酸
化物の如き酸素源にさらされている。一般に電極
は、ジルコニア製シンブル上に白金インキの塗料
を塗布し、塗料を乾燥し、次に被覆されたシンブ
ルを高温において焼成してつくられた。シンブル
に適用可能である改良技術は本出願と同時係属出
願の米国特許出願番号第080449号(特公昭62−
10383号公報)に記載され、特許請求されてい
る。
A typical automotive solid electrolyte exhaust gas oxygen sensor
An exhaust gas oxygen sensor is disclosed in Burgett et al., US Pat. No. 3,844,926. It is a tapered thimble.
Thimble-shaped zirconia sensing element (zirconia)
sensing element). One end is open and has a circumferential flange.
flange). The other end is closed and forms the most active part of the device. The interior and exterior of the thimble are provided with separate platinum porous electrode coatings. To determine the reference potential, the internal electrodes are exposed to an oxygen source such as air or mixed metal oxides. Generally, electrodes were made by coating a zirconia thimble with platinum ink, allowing the paint to dry, and then firing the coated thimble at a high temperature. The improved technology applicable to the thimble is disclosed in U.S. Patent Application No. 080449 (Japanese Patent Publication No.
10383) and is claimed as a patent.

外部電極すなわち“排気電極”は、排気ガス酸
素濃度によつて決定される電位を決定するために
排気ガスにさらされる。外部電極は内部電極と同
様に白金の多孔質の厚い膜である。しかし、この
外部電極が蒸着(evaporation)、スパツタリング
(sputtering)、化学気相析出(chemical vapor
deposition)またはその他の薄膜析出技術によつ
てつくられる薄膜であるのが好適である。他方、
薄膜電極における多孔性および電気的パラメータ
−(electrical parameter)の如き所望の性質を終
始変ることなく再現することは困難であつた。そ
の結果、満足すべき電極性質の収率は制限され、
それらを改良するいろいろな補助的処理が開発さ
れた。たとえば、米国特許第3978006号〔トツプ
(Topp)ら〕は、電極析出後、固体電解質体を加
熱することによつて、もし析出した電極被膜が多
孔質でないならば電極被膜中に細孔を形成するこ
とを開示している。米国特許第4136000号〔デー
ビス(Davis)ら〕は電極を被覆された感知素子
(sensor element)を化学的および電解的に処理
してセンサ特性を向上することを開示している。
本発明の同時係属出願米国特許出願番号第089264
号(特開昭54−141667号公報)は、析出時に多孔
質白金電極を製造するための改良スパツタリング
法を開示している。後者の方法によつて製造した
スパツタリング電極を具備するセンサは、特に使
用前に純窒素中大気圧において800℃に約45分間
1回または2回加熱すると、終始変ることなく
600ミリ秒以下の実質的に安定な応筒時間を示
す。この窒素熟成処理は、本出願の同時係属出願
米国特許出願番号第030747号(特開昭55−141664
号公報)に開示されている。
An external electrode or "exhaust electrode" is exposed to the exhaust gas to determine a potential determined by the exhaust gas oxygen concentration. The outer electrode, like the inner electrode, is a thick porous membrane of platinum. However, this external electrode is not suitable for evaporation, sputtering, chemical vapor deposition.
Preferably, it is a thin film produced by deposition or other thin film deposition techniques. On the other hand,
It has been difficult to consistently reproduce desired properties such as porosity and electrical parameters in thin film electrodes. As a result, the yield of satisfactory electrode properties is limited and
Various auxiliary treatments have been developed to improve them. For example, U.S. Pat. No. 3,978,006 [Topp et al.] discloses that by heating a solid electrolyte body after electrode deposition, pores are formed in the electrode coating if the deposited electrode coating is not porous. Discloses that. US Pat. No. 4,136,000 (Davis et al.) discloses chemically and electrolytically treating an electrode coated sensor element to improve sensor properties.
Co-pending application of the present invention U.S. Patent Application No. 089264
No. 54-141667 discloses an improved sputtering method for producing porous platinum electrodes during deposition. Sensors with sputtering electrodes manufactured by the latter method remain unchanged throughout, especially if heated once or twice to 800°C for approximately 45 minutes at atmospheric pressure in pure nitrogen before use.
It exhibits a substantially stable response time of less than 600 milliseconds. This nitrogen aging treatment is described in co-pending U.S. Patent Application No. 030747 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-141664).
Publication No.).

本発明は、よりさらに改良された方法によつて
ジルコニア本体上に白金電極をスパツタリングす
る方法を開示するものである。本発明は、析出し
たものの電極多孔性および微細構造における改良
された一定性(consistency)を提供する。いず
れにしても、成型されたものとして、高速かつ実
質的に安定なセンサを提供する。高速応答センサ
(fact acting sensor)を得るために、活性化お
よび/または熟成のための析出電極後処理が不必
要である。さらに、リツチ・ツウ・リーン(rich
−to−lean)とリーン・ツウ・リツチ(lean−to
−rich)との転移時間(transition time)が、つ
くられたセンサ内でよく釣り合いがとれていて、
センサは改良された可制御性(controllability)
を示す。他方、高速応答センサの収率を向上する
には特に、熟成がなお有利である。
The present invention discloses a method of sputtering platinum electrodes onto a zirconia body by a still further improved method. The present invention provides improved consistency in electrode porosity and microstructure of the deposit. Either way, as molded, it provides a fast and substantially stable sensor. In order to obtain a fact acting sensor, post-treatment of the deposited electrode for activation and/or aging is unnecessary. In addition, rich to lean (rich
-to-lean) and lean-to-rich (lean-to-lean) and lean-to-rich (lean-to-lean)
-rich) is well balanced within the fabricated sensor,
Sensors have improved controllability
shows. On the other hand, aging is still advantageous, especially to improve the yield of fast-response sensors.

本発明の目的は、電気化学的型式の排気ガス酸
素センサ用ジルコニア製固体電解質体上に白金排
気電極を析出するための改良されたスパツタリン
グ法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide an improved sputtering method for depositing platinum exhaust electrodes on zirconia solid electrolyte bodies for electrochemical type exhaust gas oxygen sensors.

本発明は、好適には基本的に65ないし75容量パ
ーセントの窒素および/または酸素と残りはアル
ゴンとより成る雰囲気において、10ないし20ミリ
トル(1.33322ないし2.66644パスカル)の圧力に
おいてジルコニア製シンブル上に白金をスパツタ
リングすることを包含する。ターゲツト面積につ
いて13ないし22ワツト/cm2の高スパツタリング電
力と共に3.8cmのターゲツト・シンブル間の間隔
を使用する。電力条件は前記の米国特許出願第
089264号に記載し、特許したのと同じである。
The present invention preferably involves depositing platinum on a zirconia thimble at a pressure of 10 to 20 mTorr (1.33322 to 2.66644 Pascals) in an atmosphere consisting essentially of 65 to 75 volume percent nitrogen and/or oxygen and the balance argon. This includes sputtering. A target-to-thimble spacing of 3.8 cm is used with a high sputtering power of 13 to 22 watts/cm 2 of target area. Power requirements are described in the aforementioned U.S. Patent Application No.
It is the same as that described and patented in No. 089264.

本発明は前記の米国特許出願第089264号に記載
し、特許請求したスパツタリング法の改良であ
る。使用するスパツタリング雰囲気が主に窒素お
よび/または酸素である点において主に異つてい
る。本発明の利点を達成するためには、50容量パ
ーセントと65容量パーセントの範囲の窒素およ
び/または酸素がスパツタリング零囲気中に必要
である。約50パーセント以上の窒素および/また
は酸素が必要であり、約65パーセントにおいて、
本発明の改良結果を終始提供するようである。し
かし、これらの結果を終始変ることなく得ること
を確実にするためには、75容量パーセントの窒素
および/または酸素と25容量パーセントのアルゴ
ンとを使用するのが好適である。窒素および/ま
たは酸素の比率が75%を越えて増加することは不
必要であり、かつ生産性に逆効果を与える。析出
速度が低下する。また、膜の接着が低下し、およ
び/または下層のジルコニアの強度が最適条件で
なくなる。
The present invention is an improvement on the sputtering process described and claimed in the aforementioned US patent application Ser. No. 089,264. The main difference is that the sputtering atmosphere used is mainly nitrogen and/or oxygen. To achieve the advantages of the present invention, a range of 50 to 65 volume percent nitrogen and/or oxygen is required in the sputtering atmosphere. About 50 percent or more nitrogen and/or oxygen is required, and at about 65 percent,
The present invention appears to provide improved results throughout. However, to ensure that these results are consistently obtained, it is preferred to use 75 volume percent nitrogen and/or oxygen and 25 volume percent argon. Increasing the proportion of nitrogen and/or oxygen beyond 75% is unnecessary and has an adverse effect on productivity. Deposition rate decreases. Also, the adhesion of the membrane is reduced and/or the strength of the underlying zirconia is not optimal.

窒素および酸素は、本発明の長所をつくり出す
のに同等に有効なようである。しかし、酸素を使
用することは、装置、特にポンプ系統を、酸素使
用のように変える必要がある。そうしないと、シ
ール(seal)および同等な部品が功撃を受け、安
全上の問題を引き起こす。従つて、酸素の代りに
窒素を使うのが好適である。同様に、アルゴンの
代りに他の不活性ガスを使用することが予想され
る。しかし、そうすることはそれ程実際的ではな
い。
Nitrogen and oxygen appear to be equally effective in producing the advantages of the present invention. However, the use of oxygen requires changes in equipment, especially the pump system. Otherwise, seals and similar components may be attacked, creating a safety hazard. Therefore, it is preferable to use nitrogen instead of oxygen. Similarly, it is envisioned that other inert gases may be used in place of argon. However, doing so is not very practical.

10ないし20ミリトル(1.33322ないし2.66644パ
スカル)という高いスパツタリング圧が終始変ら
ない白金の多孔性と微細構造とを確実にすると信
じられる。析出室における10ミリトル(1.33322
パスカル)以下の圧においては、被膜は多孔性が
貧しいようである。20ミリトル(2.66644パスカ
ル)以上においては、析出速度が減少し、不必要
な領域への析出が始まり、所望の多孔質微細構造
の生成を抑制する。
It is believed that high sputtering pressures of 10 to 20 mTorr (1.33322 to 2.66644 Pascals) ensure consistent platinum porosity and microstructure throughout. 10 mTorr (1.33322
At pressures below 100 Pascal), the coating appears to have poor porosity. Above 20 mTorr (2.66644 Pascal), the precipitation rate decreases and precipitation begins in unnecessary areas, suppressing the formation of the desired porous microstructure.

前記米国特許出願第089264号に関する本発明の
改良スパツタリングにより、併合出願米国特許出
願通し番号第030747号の中性雰囲気熟成工程を省
略することができる。他方、以下に詳しく説明す
る理由によつて、そのような熟成を省略すること
は好適ではない。米国特許出願通し番号第089264
号の方法に対する本発明の1つの主要な長所は、
後続の熱処理に無関係な、改良された初期応答時
間(response time)である。他の利点は、一般
に本発明が、電極板が析出するシンブルの所与の
バツチ(batch)内におけるセンサ特性の挾い変
化を提供することにある。本発明はセンサの平均
応答時間を短かくするのみでなく、応答時間から
の標準偏差をも低減し、センサの収率を向上す
る。しかし、本発明は、長期間にわたる使用に起
因する正常なゆつくりしたセンサの劣化をはばむ
ことが知られていないことを理解すべきである。
The improved sputtering of the present invention with respect to said US patent application Ser. No. 089,264 allows the neutral atmosphere aging step of the combined application US Pat. On the other hand, it is not suitable to omit such ripening for reasons explained in detail below. U.S. Patent Application Serial No. 089264
One major advantage of the present invention over the method of
Improved initial response time independent of subsequent heat treatment. Another advantage is that the present invention generally provides for a gradual change in sensor characteristics within a given batch of thimbles on which electrode plates are deposited. The present invention not only reduces the average response time of the sensor, but also reduces the standard deviation from the response time, increasing the yield of the sensor. However, it should be understood that the present invention is not known to prevent normal sagging sensor degradation due to long-term use.

自動車用排気ガス酸素センサ用固体電解質シン
ブル状感知素子は、次の方法で、その上に析出電
極を具備することができる。素子は、4ないし8
モルパーセントのイツトリア(yttria)の混在に
よつて、球形に部分的にかまたは完全に安定化さ
れた熔化ジルコニアのテーパつきシンブル
(tapared thimble)である。最良の結果は、約5
モルパーセントのアルミナと5モルパーセントの
イツトリアを含む部分安定化ジルコニアを使つた
時に得られる。シンブルは、前記の同時係属出願
米国特許出願番号第080449号と同じ寸法であり、
かつそれと同じ方法で析出させた内部電極をその
内に具備している。一般に長さは3ないし5cmで
ある。各シンブルは好適には約3.7cmの長さであ
り、約3度38分のテーパを有している。その広い
端部は開いていて、1.32cmの外径を有する円形状
の肩で囲まれている。その密閉された狭い端部は
丸く、その外面は約3mmの曲率半径を有してい
る。肩付近の直径は0.82cmである。丸い端部付近
の直径は0.4cmである。丸い先端上およびその付
近へのスパツタリング析出を制御することが最も
重要であり、その部分が感知素子の最も活性な部
分であるようである。
A solid electrolyte thimble sensing element for an automobile exhaust gas oxygen sensor can be provided with a deposited electrode thereon in the following manner. The number of elements is 4 to 8.
A tapered thimble of fused zirconia partially or fully stabilized into a spherical shape by the inclusion of a mole percent of yttria. Best results are around 5
obtained when using partially stabilized zirconia containing mole percent alumina and 5 mole percent ittria. The thimble has the same dimensions as the aforementioned co-pending U.S. Patent Application No. 080449;
and has internal electrodes deposited in the same manner. Generally the length is 3 to 5 cm. Each thimble is preferably about 3.7 cm long and has a taper of about 3 degrees and 38 minutes. Its wide end is open and surrounded by a circular shoulder with an outer diameter of 1.32 cm. Its closed narrow end is rounded and its outer surface has a radius of curvature of approximately 3 mm. The diameter near the shoulder is 0.82cm. The diameter near the rounded end is 0.4 cm. Controlling sputtering deposition on and near the round tip is most important, as that appears to be the most active part of the sensing element.

内部電極をシンブル内部に塗布し、焼成した
後、外部電極を析出する。任意の薄膜析出法を用
いることができるので、その上に白金電極を析出
する前にジルコニウム面をよく洗浄しておかなけ
ればならない。任意の通常の使用可能な洗浄方法
が、本発明のスパツタリング用面の製造に用いら
れると考えられる。たとえば、最初にフレオン
(Freon)を基材とする溶剤を用い超音波脱脂機
中でセンサを洗浄し、次に空気中で少くとも600
℃の温度で1時間加熱する。次に、センサを再び
約150℃の温度で45分ないし2時間加熱する。こ
のように処理されたジルコニア本体をスパツタリ
ング用の真空室内に直接置く。もし、上記の最後
の加熱後72時間以内に外部電極がスパツタリング
されないならば、ジルコニア本体を既述の如く、
もう一度600℃と150℃とに加熱しなければならな
い。
After the internal electrode is applied inside the thimble and fired, the external electrode is deposited. Since any thin film deposition method can be used, the zirconium surface must be thoroughly cleaned before depositing the platinum electrode thereon. It is contemplated that any commonly available cleaning method may be used in making the sputtering surfaces of the present invention. For example, first clean the sensor in an ultrasonic degreaser using a Freon-based solvent, then clean it for at least 600 min in air.
Heat for 1 hour at a temperature of °C. The sensor is then heated again at a temperature of about 150° C. for 45 minutes to 2 hours. The zirconia body thus treated is placed directly into a vacuum chamber for sputtering. If the outer electrode is not sputtered within 72 hours after the last heating described above, the zirconia body may be
It must be heated again to 600°C and 150°C.

一般に、電極はニユー・ヨーク州オレンジバー
ク(Orangeburg、New york)の材料研究社
(Material Research Corparation)の型式MRC
−920DCのマグネトロン・スパツタリング装置
(magnetron sputtering apparatus)によつてス
パツタリングされる。この装置は、ターゲツト
(target)よりも大きい単一陽極上に配置された
2個の固定ターゲツト用の、拡大するがしかしか
なり狭い準備真空室を具備している。以下、ター
ゲツトについてより完全に説明する。しかし、基
本的には、ターゲツトは、矩形のステンレス鋼陽
極に対し横方向を向いている互に間隔をおいた2
個の平行な帯状片(strips)である。陽極は巾が
約35cm、長さが約50cm、厚さが2ないし3cmであ
る。陽極の水冷は必要ではないが、サイクル時間
(cycle time)を減少する利点がある。この装置
においては現在ただ1個のターゲツトを使用す
る。ターゲツトと陽極とは、2つのパレツト
(pallets)を重ねることのできるエレベーター
(elevator)機構を具備している前室
(autechamber)に隣接する主室内にあり、前室
は荷重ロツク(load−lock)されている。可動性
シール装置(movable sealing meaus)が前室を
主室から隔離している。スパツタリングのため
と、その戻りとのために、基板のパレツトを前室
から主室へ往復させるための特別なキヤリヤ
(carrier)が準備されている。スパツタリング
時、まずターゲツトと陽極との間に放電を行う。
次に、その間をキヤリヤがパレツトを動かす。タ
ーゲツトの下から外まで同一方向に動かすことを
続け、その後、放電を中断する。キヤリヤの速度
を、所望の被膜厚さを得るように調節する。
Generally, the electrodes are type MRC manufactured by Material Research Corporation, Orangeburg, New York.
- Sputtered by a 920DC magnetron sputtering apparatus. The apparatus includes an enlarged but fairly narrow preparation vacuum chamber for two fixed targets placed on a single anode that is larger than the target. Targets are described more fully below. Basically, however, the targets are two spaced apart objects oriented laterally to a rectangular stainless steel anode.
parallel strips. The anode is about 35 cm wide, about 50 cm long, and 2 to 3 cm thick. Water cooling of the anode is not required, but has the advantage of reducing cycle time. This device currently uses only one target. The target and anode are located in the main chamber adjacent to the antechamber, which is equipped with an elevator mechanism that allows two pallets to be stacked, and the antechamber is equipped with a load-lock. has been done. A movable sealing meaus separates the vestibule from the main chamber. A special carrier is provided for transporting pallets of substrates from the front chamber to the main chamber and back for sputtering and return. During sputtering, first a discharge is generated between the target and the anode.
Next, the carrier moves the pallet between them. Continue moving in the same direction from the bottom to the outside of the target, then discontinue the discharge. Adjust the carrier speed to obtain the desired coating thickness.

基板の1バツチ(batch)を主室内で被覆して
いる間に、他のバツチを前室から取出し、新しい
バツチを前室に置き、前室を低圧に戻す。
While one batch of substrate is being coated in the main chamber, the other batch is removed from the antechamber, a new batch is placed in the antechamber, and the antechamber is returned to low pressure.

前記の装置を使用している時、装置の修理の場
合を除いて、ターゲツトは実際的に常にスパツタ
リング雰囲気条件または高真空下に保たれてい
る。装置に基板を装着するためには、前室が主室
からシールされ常圧下にある間に前室内のパレツ
ト上に前記のジルコニア製シンブルを置く。次に
前室を常圧にシールし、100ミリトル(13.3322パ
スカル)の圧に排気する。主室内のスパツタリン
グを中断した後、主室と前室との間のシールを開
く。丁度先にスパツタされた被加工物のパレツト
を前室エレベーターの1水準に返し、それをキヤ
リヤからエレベーターに移す。エレベーターを次
の水準に動かし丁度装着されたパレツトをパレツ
ト・キヤリヤ上に置く。次に、前室−主室間のシ
ールが閉まるに充分な所まで、パレツト・キヤリ
ヤを主室の中へ入れる。
When using the apparatus described above, the target is virtually always kept under sputtering atmospheric conditions or high vacuum, except in the case of equipment repair. To load the substrate into the apparatus, the zirconia thimble is placed on a pallet in the vestibule while the vestibule is sealed from the main chamber and under atmospheric pressure. Next, the antechamber is sealed to normal pressure and evacuated to a pressure of 100 mTorr (13.3322 Pascals). After interrupting the sputtering in the main chamber, open the seal between the main chamber and the front chamber. The pallet of the workpiece that has just been sputtered is returned to one level in the front elevator and is transferred from the carrier to the elevator. Move the elevator to the next level and place the just loaded pallet onto the pallet carrier. The pallet carrier is then moved into the main chamber far enough to close the vestibule-to-main chamber seal.

主室を前室からシールした後、前室を乾燥窒素
で常圧にまで戻し、再装実のために常圧に開く。
主室を5×10-6トル(133.322×10-6パスカル)
以下にポンプで排気する。次に、75容量パーセン
トの窒素と25容量パーセントのアルゴンとの流れ
を、ポンプ排気を続けながら、75ないし100c.c./
分の速度で主室へ導入する。次に、主室内の圧力
を10ないし20ミリトル(1.33322ないし2.66644パ
スカル)に動的に維持するに充分な速度にポンプ
排気を絞る。一端、主室内の圧力を安定させ、タ
ーゲツトと陽極との間に放電を行う。普通、スパ
ツタリング中、この方法でこの水準に圧力を維持
する。
After sealing the main chamber from the antechamber, the antechamber is brought back to normal pressure with dry nitrogen and opened to normal pressure for reloading.
The main chamber is 5×10 -6 Torr (133.322×10 -6 Pascal)
Exhaust with a pump below. Next, a flow of 75 volume percent nitrogen and 25 volume percent argon is applied, with continued pumping, from 75 to 100 c.c./
Introduced into the main room at a speed of 1 minute. The pump exhaust is then throttled to a rate sufficient to dynamically maintain the pressure within the main chamber between 10 and 20 millitorr (1.33322 and 2.66644 Pascals). At one end, the pressure in the main chamber is stabilized and a discharge is generated between the target and the anode. Typically, pressure is maintained at this level during sputtering in this manner.

現在では、約280個のシンブルを1バツチとし
てシンブルを被覆するのが好適である。シンブル
をパレツト上に置く時、それらを総て垂直に向け
る、従つて軸が平行である。密閉端を上向きに配
置し、広い方の端部をパレツト内のくぼみに直接
的に置く。現在使われているパレツトは、長さ約
32cm、巾約32cmの2個の四角なステンレス鋼板よ
りつくられている。底板(bottom plate)は厚さ
約0.4cmである。親板(top plate)は厚さ約0.6cm
であつて、シンブルを受け、かつそれを均一に密
な間隔にするために、親板内にずらりと列んだ穴
を具備している。もし、これらの穴がシンブルの
周りを密に固定すると、これらの穴は、シンブル
のフランジ円周面上への白金の析出を制限するマ
スク(mask)としても役立つ。たとえば、穴の
直径は1.33cmであり、好適には穴は均一な縦列と
それに直角な横列とをなし、各列は互に0.5ない
し0.6cmの間隔である。現在の装置においては横
列当り15穴、縦列当り18穴である。また下板は複
数の平行なグループ(groove)をその頂面に有
し、上記横列とそろつている。グループはシンブ
ル内部をより良く排気するのに役立つ。パレツト
の2つの板はU字型のパレツト保持具上に載つて
いて、保持具は5個のアルミナ製シリンダ
(cylinder)で支えられていて、各シリンダの長
さは約1.3cm、直径は0.6cmであり、シリンダは
“スタンド・オフ”(“stand−off”)と称される。
次にスタンド・オフは、パレツト・キヤリヤとし
て役立つ旋回枠状集合体(wheeled frame−like
assembly)上に支持されている。パレツト・キ
ヤリヤは、パレツトをスパツタリング陽極上0.5
ないし1.5cmに支持する。
It is currently preferred to coat the thimble in batches of about 280 thimble. When placing the thimbles on the pallet, they are all oriented vertically, so their axes are parallel. Place the closed end facing up and the wide end directly into the well in the pallet. The pallets currently in use are approximately
It is made from two square stainless steel plates measuring 32cm wide and approximately 32cm wide. The bottom plate is approximately 0.4 cm thick. The top plate is approximately 0.6cm thick.
It has an array of holes in the parent plate for receiving the thimbles and spacing them evenly and closely together. If these holes are tightly secured around the thimble, they also serve as a mask to limit the deposition of platinum onto the circumferential surface of the thimble flange. For example, the diameter of the holes is 1.33 cm, and preferably the holes are arranged in uniform columns and perpendicular rows, each row being 0.5 to 0.6 cm apart from each other. Current equipment has 15 holes per row and 18 holes per column. The lower plate also has a plurality of parallel grooves on its top surface, aligned with the rows. The group helps to better vent the inside of the thimble. The two plates of the pallet rest on a U-shaped pallet holder supported by five alumina cylinders, each approximately 1.3 cm long and diameter 0.6 cm and the cylinder is referred to as a "stand-off".
The standoff is then a wheeled frame-like assembly that serves as a pallet carrier.
assembly). The pallet carrier sputters the pallet onto the anode 0.5
Support to 1.5 cm.

パレツト・キヤリヤは、スパツタリング室の金
属基準板(metal base plate)上を直接転がる金
属ホイール(metal wheel)を具備している。キ
ヤリヤのホイールは陽極にまたがつている。陽極
は室の基準板上3.01cmの所にあり、金属スタン
ド・オフ上に支持されていて、金属スタンド・オ
フは次に室の基準板上に支持されている。
The pallet carrier includes a metal wheel that rolls directly on a metal base plate in the sputtering chamber. The carrier wheel straddles the anode. The anode was located 3.01 cm above the chamber datum and was supported on metal standoffs, which in turn were supported on the chamber datum.

前室のシールを開いた後、パレツトをパレツ
ト・キヤリヤ上に移し、パレツト・キヤリヤをタ
ーゲツトの前のその最初の位置に戻す。このよう
に位置を決めた時、シンブルの密閉端は陰極の板
状白金ターゲツト面から約3.8cm下に離れてい
て、パレツトは陽極から0.5ないし1.5cm上に離れ
ている。
After opening the vestibule seal, the pallet is transferred onto the pallet carrier and the pallet carrier is returned to its initial position in front of the target. When positioned in this manner, the sealed end of the thimble is spaced approximately 3.8 cm below the platinum target surface of the cathode and the pallet is spaced 0.5 to 1.5 cm above the anode.

スパツタリング・ターゲツトは支持銅裏付ち板
(supporting Copper backing Plate)に結合さ
れている約12cm×38cm×0.6cmの矩形の白金シー
ト(sheet)である。本発明に関し、白金ターゲ
ツトの性質は、任意の他の白金スパツタリング法
における以上には臨界的でない。ターゲツトは任
意の工業的供給者から入手可能であり、好適には
高純度白金表面を提供する。ある例においては、
白金ターゲツト中に純白金と共に少量の他の金
属、さとえば、5重量パーセントまでのパラジウ
ムおよび/またはロジウムを含んでいるのが望ま
しいことが判つていると認められている。ターゲ
ツトは、水冷装置およびマグネツト・アレイ
(magnet array)を包含する陰極で組立てられ
る。
The sputtering target is a rectangular platinum sheet approximately 12 cm x 38 cm x 0.6 cm bonded to a supporting copper backing plate. For the present invention, the nature of the platinum target is no more critical than for any other platinum sputtering process. Targets are available from any commercial supplier and preferably provide a high purity platinum surface. In one example,
It has been recognized that it has been found desirable to include pure platinum in the platinum target along with small amounts of other metals, such as up to 5 weight percent palladium and/or rhodium. The target is assembled with a water cooler and a cathode containing a magnet array.

500ないし800ボルトの直流電圧をターゲツトと
陽極との間に印加する。次に、スパツタリング電
力供給を調節して、ターゲツトの面積について約
13ないし22ワツト/cm2のターゲツトと陽極との間
の直流電力を提供する。スパツタリング中は、パ
レツト・キヤリヤまたはシンブルを加熱または冷
却する陽極中に、特別の装置を使用しない。ま
た、パレツト集合体に、電気的バイアス(bias)
または接地(grounding)を使用しない。パレツ
ト集合体は電気的に浮動することを許される、す
なわち、スパツタリング装置の残りの部分と特別
には電気的に接続していない。プラズマ放電
(plasma discharge)が安定した後、パレツト・
キヤリヤが4ないし5cm/分の均一速度で、プラ
ズマ放電を通つてパレツトを動かす。上記の如
く、キヤリヤの移動速度を調節して、所望の被膜
厚さを得る。
A DC voltage of 500 to 800 volts is applied between the target and the anode. Next, adjust the sputtering power supply to approximately
Provides 13 to 22 watts/cm 2 of DC power between the target and the anode. During sputtering, no special equipment is used in the anode to heat or cool the pallet carrier or thimble. Additionally, an electrical bias is applied to the pallet assembly.
or not using grounding. The pallet assembly is allowed to float electrically, ie, has no specific electrical connection with the rest of the sputtering apparatus. After the plasma discharge has stabilized, the pallet
A carrier moves the pallet through the plasma discharge at a uniform speed of 4 to 5 cm/min. As described above, the speed of carrier movement is adjusted to obtain the desired coating thickness.

上記の条件下において、ジルコニア製シンブル
の頂端上に1.0ないし1.5マイクロ・メートルの多
孔質白金被膜が形成される。シンブルの密閉端は
明らかに最大厚さの白金析出を得る。素子の側壁
は相応的により少い厚さの白金析出を得る。シン
ブルの密閉端から約0.5cmの距離の点において
0.65ないし1.0マイクロ・メートルの厚さの被膜
を、シンブルの密閉端から約2cmの距離において
0.3ないし0.55マイクロ・メートルの厚さの被膜
と共につくるに充分な長の時間、スパツタリング
を行なう。
Under the above conditions, a porous platinum coating of 1.0 to 1.5 micrometers is formed on the top of the zirconia thimble. The closed end of the thimble clearly obtains the greatest thickness of platinum deposit. The side walls of the element obtain a correspondingly less thick platinum deposit. At a point approximately 0.5 cm from the sealed end of the thimble.
Apply a coating 0.65 to 1.0 micrometers thick at a distance of approximately 2 cm from the sealed end of the thimble.
Sputtering is carried out long enough to produce a coating with a thickness of 0.3 to 0.55 micrometers.

前記の米国特許出願番号第089264号の特許請求
の範囲の方法において述べている如く、電極接着
を増加するために、白金電極をスパツタした後、
ジルコニウム製シンブルを加熱することは好適で
ある。被覆されたシンブルを800℃において、空
気中、大気圧下で約1時間加熱することによつて
接着が増加する。この接着の増加は、空気中にお
いて、600℃から1200℃までのやや広い温度範囲
で加熱処理することによつて得られる。しかし、
800℃以上の温度は、被膜に0.5ないし5マイク
ロ・メートル径の大きな孔を開ける傾向があるこ
とを認めなければならない。もし、過度に加熱処
理されると、そのような加熱は、独立の白金の島
が形成される程度にまで電極膜を焼結する。これ
は明らかに好ましくない。また、加熱処理は、見
掛電極表面積をその幾何学的表面積近くにまで減
少する。見掛面積は、ガス吸着法によつて測定さ
れた表面積を意味する。幾何学的表面積はシンブ
ルの図面から計算された表面積を意味する。前記
の米国特許出願番号第089264号および第030747号
に述べた如く、熱処理が過酷でない限り、電極析
出後の熱処理による高見掛表面積から低表面積へ
の減少は、どういうわけか、最初の高見掛表面積
の長所を損わない。
After sputtering the platinum electrode to increase electrode adhesion, as described in the claimed method of the aforementioned U.S. Patent Application No. 089,264,
It is preferred to heat the zirconium thimble. Adhesion is increased by heating the coated thimble at 800° C. in air under atmospheric pressure for about 1 hour. This increase in adhesion is obtained by heat treatment in air over a rather wide temperature range from 600°C to 1200°C. but,
It must be acknowledged that temperatures above 800°C tend to create large pores of 0.5 to 5 micrometers in diameter in the coating. If excessively heat treated, such heating will sinter the electrode film to the extent that independent platinum islands are formed. This is clearly not desirable. Heat treatment also reduces the apparent electrode surface area to near its geometric surface area. Apparent area means the surface area measured by gas adsorption methods. Geometric surface area means the surface area calculated from the drawing of the thimble. As discussed in the aforementioned U.S. patent application Ser. without compromising the advantages of

次に、低抵抗電極接続をつくるために被覆され
ない電極部分を残すように、アルミン酸マグネシ
ウム・スピネル(magnesium−aluminate
spinel)の多孔質塗料を白金電極上に火炎溶射
(flame spray)する。次に、その後さらに処理
を行なうことなく、作動センサにシンブルを直接
組み込み、集合体として使用される。
Magnesium-aluminate spinel is then applied, leaving uncovered electrode portions to create a low resistance electrode connection.
A porous paint of spinel is flame sprayed onto the platinum electrode. The thimble is then directly incorporated into the actuation sensor and used as an assembly without further processing.

薄膜電極上へのセラミツク保護被覆(ceramic
overcoat)を火炎溶射は薄膜の物理的外観を激烈
に変える。しかし、本発明によつて得られる切換
応答時間(switching response time)の可制御
性(controllability)に有害な影響を及ぼすこと
はないようである。電極が最初に析出した時の電
極の性質に起因する電極特性はなお明らかに残つ
ている。組み立てて得られるセンサは終始変らな
い迅速な切換転換時間(switching transition
time)を示し、リツチ・ツウ・リーン(rich−to
−lean)とリーン・ツウ・リツチ(lean−to−
rich)とに関し同じであつて、化学量論に近い可
制御性を示す。たとえば、600ミリ秒以下のリツ
チ・ツウ・リーン時間応答(time response)
が、組みたてられたセンサにおいて得られる。さ
らに、そのセンサの半分以上が、200ミリ秒以下
のリツチ・ツウ・リーン応答時間を集合体として
終始一定に有している。最近の試験においては、
組み立てられた時に平均120ミリ秒の値を有する
切換応答時間を示すセンサがつくられた。これら
のセンサのリツチ・ツウ・リーン応答時間はリー
ン・ツウ・リツチ応答時間の1.5倍よりは大きく
なかつた。たとえば、可制御性は、化学量論のリ
ーン側(lean−side)に0.1空/燃比(air/fuel
ratio)以下の範囲で規則的に得られる。化学量
論は標準条件下において14.55:1である。それ
故、センサは集合体として約14.65において制御
する。さらに、センサの切換転換時間および可制
御性は、センサを最初に使用した時においても著
しい変化を表わさない。従つて、本発明のセンサ
は、安定性、低応答時間またはより良い可制御性
を得るために運転条件または人工的条件下で熟成
される必要がない。
Ceramic protective coating on thin film electrodes (ceramic protective coating on thin film electrodes)
Flame spraying (overcoat) drastically changes the physical appearance of the thin film. However, this does not appear to have a detrimental effect on the controllability of switching response time obtained with the present invention. The electrode characteristics that result from the nature of the electrode when it was first deposited still remain evident. The assembled sensor has a fast switching transition time that does not change from beginning to end.
time) and rich-to-lean (rich-to-lean).
-lean) and lean-to-rich (lean-to-)
rich) and exhibits controllability close to stoichiometry. For example, a rich-to-lean time response of 600 ms or less
is obtained in the assembled sensor. Additionally, more than half of the sensors collectively have a consistent rich-to-lean response time of less than 200 milliseconds. In recent exams,
Sensors were created that, when assembled, exhibited switching response times with an average value of 120 milliseconds. The rich-to-lean response time of these sensors was not greater than 1.5 times the lean-to-rich response time. For example, controllability is 0.1 air/fuel on the lean side of stoichiometry.
(ratio) can be obtained regularly within the following range. The stoichiometry is 14.55:1 under standard conditions. Therefore, the sensors collectively control at about 14.65. Furthermore, the switching time and controllability of the sensor do not exhibit significant changes even during the first use of the sensor. Therefore, the sensor of the invention does not need to be aged under operating or artificial conditions to obtain stability, low response time or better controllability.

電極被覆シンブルを空気中で加熱して電極接着
を増加すると否とに拘らず、また電極に多孔質被
膜を与えると否とに拘らず、本発明の利点を得る
ことができる。なおさらに、たとえば米国特許第
4116883号〔ローデス(Rodes)〕に開示されてい
るガンマ・アルミナ被膜の如き、その他の多孔質
保護被膜(overcoat)も使用可能である。多孔質
保護被膜がシンブルを被覆しない部分には、少く
とも、スパツタされる電極下のジルコニア製シン
ブルの外面上に白金サーメツト・ストライプ
(cermet stripe)を使用することが耐久性の改良
のために望ましい。もしそうすれば、サーメツ
ト・ストライプは内部電極と同時に焼成される。
次に、スパツタされた排気電極に本発明の方法を
適用する。
The advantages of the present invention can be obtained whether or not the electrode coated thimble is heated in air to increase electrode adhesion and whether or not the electrode is provided with a porous coating. Still further, e.g.
Other porous overcoats can also be used, such as the gamma alumina coating disclosed in Rodes No. 4,116,883. At least in areas where the porous protective coating does not cover the thimble, it is desirable to use a platinum cermet stripe on the outer surface of the zirconia thimble below the sputtered electrode to improve durability. . If so, the cermet stripes are fired at the same time as the inner electrodes.
Next, the method of the invention is applied to the sputtered exhaust electrode.

さらに、本発明の結果は、照合電極の性質また
はその塗布方法とは無関係に得られると予測され
る。同様に、本発明の結果は、上記以外の安定化
剤を有する部分的または完全に安定化されたジル
コニア上においても得られ、かつ他の固体電解質
についてさえ得られる。さらに本発明の方法は、
マグネトロン、スパツタリング以外の高周波スパ
ツタリングまたは直流スパツタリングにも同等に
適用可能である。さらにまた、本発明のスパツタ
リング条件は、前室を具備しない単一回分式装
置、または、スパツタリング室の前または後に1
つまたはそれ以上の制御された零囲気の室を包合
する連続方式装置にも有効である。
Furthermore, the results of the present invention are expected to be obtained independent of the nature of the reference electrode or the method of its application. Similarly, the results of the invention are obtained on partially or fully stabilized zirconia with stabilizers other than those mentioned above, and even for other solid electrolytes. Furthermore, the method of the present invention
It is equally applicable to high frequency sputtering or direct current sputtering other than magnetron and sputtering. Furthermore, the sputtering conditions of the present invention may be applied to a single-batch apparatus without a prechamber or with a single batch before or after the sputtering chamber.
It is also useful in continuous systems containing one or more controlled zero atmosphere chambers.

なおまた、本発明は、米国特許出願番号第
089264号の方法によつて製造されたセンサより
も、形成されたものとして低い平均応答時間を有
するセンサを高収率で製造することを先に説明し
た。しかし、センサを本発明の方法で形成し、か
つ米国特許出願番号第030747号において記載され
かつ特許請求されている如き窒素熟成処理をすれ
ば、より早い平均切換転換時間とより大きな再現
性とを入手することが可能である。
Additionally, the present invention is disclosed in U.S. Patent Application No.
It has been previously described that a high yield of sensors are produced that have lower average response times as formed than the sensors produced by the method of the '089264 patent. However, if the sensor is formed with the method of the present invention and subjected to a nitrogen aging process as described and claimed in U.S. Patent Application Ser. It is possible to obtain it.

これに関連して、数百箇の素子を1バツチ
(batch)として同時に電極を被覆した時、あるも
のは他のもののようには良くなかつた。大部分の
素子は非常に良いセンサをつくるが、あるものは
そうではない。米国特許出願番号第030747号の前
記の熟成処理は限界ぎりぎりのセンサを多分救う
であろうが、限界よりほんの僅か良いものを改良
する。しかし、センサがそのような処理で良くな
くなるか、良くならないかを見分けることは困難
である。熟成処理は比較的安価であるから、総て
のセンサを熟成し、そうして総てのセンサについ
て最善の特性を得ることを確実にするのが好適で
ある。
In this regard, when hundreds of devices were coated on the electrode simultaneously in a batch, some were not as good as others. Most devices make very good sensors, but some do not. The aging process described above in US patent application Ser. However, it is difficult to tell whether the sensor will become better or not better after such treatment. Since the aging process is relatively inexpensive, it is preferable to age all sensors, thus ensuring that the best characteristics are obtained for all sensors.

既述の如く、パレツトに特別に別箇の電気的バ
イアスを印加することに何等の利点もないようで
あるので、パレツトは電気的に浮動のままであ
る。しかし、ステンレス鋼スタンド・オフをアル
ミナ製スタンド・オフに置き換えると改善された
センサ素子の収率が減少することに気が付いた。
As previously mentioned, there appears to be no benefit to applying a special separate electrical bias to the pallet, so the pallet remains electrically floating. However, it has been noticed that replacing stainless steel standoffs with alumina standoffs reduces the yield of improved sensor elements.

前記の如く、ジルコニア製シンブルの密閉端に
おける析出条件が最も重要であると信じられてい
る。もし析出条件を調節して、ジルコニアの密閉
端上に薄い黒い析出物を得ると、最も迅速な応答
時間が得られるようである。黒色物は化学的に還
元されたジルコニアであるかまたはそれを含んで
いると思われる。析出物は密閉端から僅か2ない
し4mmの距離に広がつていて、元のジルコニア面
内へ僅か約0.5mm入つている。この黒色層の効果
は長期間、すなわち約80450Km(50000マイル)
であり、センサの耐久性はまだ測定されていな
い。しかし、シンブルがその厚さを通して完全に
かつ/またはその軸方向に完全に黒色化される
と、応答に貧しいセンサが製造されることが認め
られる。スタンド・オフをセラミツクから金属に
換えると生成されるこの黒色析出物が余りに多く
なるようである。これは、本質的に、アルミナ製
スタンド・オフにも拘らず、スパツタリング中の
パレツトからの電流短絡量が制御されていること
を示す。従つて、ここに開示した以外の他の装置
については、パレツトから大地への制御された抵
抗路(Controlled resistaoce path)を追加する
か、電気的バイアスを印加するか、黒色先端の正
しい量を得るために電気的絶縁を増加するかする
のが好適である。振り返つてみると、ここに引用
したスパツタリング条件は、適当であるがしかし
まだ定義されていない電極微細構造を同時的に製
造し、その場で電極を人工的に熟成し、かつ空気
焼鈍工程後にセンサ性能を改良するに丁度充分な
だけジルコニアを管理可能に還元することである
らしい。
As mentioned above, it is believed that the deposition conditions at the closed end of the zirconia thimble are most important. The fastest response time appears to be obtained if the deposition conditions are adjusted to obtain a thin black deposit on the closed end of the zirconia. The black material appears to be or contain chemically reduced zirconia. The precipitate extends a distance of only 2 to 4 mm from the closed end and extends only about 0.5 mm into the original zirconia plane. The effect of this black layer lasts for a long time, approximately 80,450 km (50,000 miles).
However, the durability of the sensor has not yet been measured. However, it has been observed that if the thimble is completely blackened through its thickness and/or completely in its axial direction, a sensor with poor response is produced. Changing the standoff from ceramic to metal appears to produce too much of this black deposit. This essentially indicates that despite the alumina standoff, the amount of current shunting from the pallet during sputtering is controlled. Therefore, for other devices other than those disclosed herein, it is necessary to add a controlled resistive path from the pallet to ground, apply an electrical bias, or obtain the correct amount of black tip. Therefore, it is preferable to increase the electrical insulation. In retrospect, the sputtering conditions cited here simultaneously produce a suitable but as yet undefined electrode microstructure, artificially age the electrode in situ, and allow the sensor to mature after the air annealing process. The goal appears to be to manageably reduce the zirconia just enough to improve performance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 リツチ・ツウ・リーンおよびリーン・ツウ・
リツチ切換応答時間が600ミリ秒より短い電気化
学的型式の排気ガス酸素センサ用排気ガス電極を
製造するための、熔化ジルコニア固体電解質体上
に白金をスパツタリングする方法において、該固
体電解質体から少なくとも3.0cm離した白金ター
ゲツトを用い、10乃至20ミリトル(1.33322乃至
2.66644パスカル)の圧力下、50容量パーセント
より多くの、窒素と酸素とよりなる群から選ばれ
た少なくとも1つのガスと、50容量パーセントよ
り少ない不活性ガスとより実質的になる雰囲気下
にて、ターゲツト面積当りのスパツタリング電力
13乃至22ワツト/cm2で、スパツタリングすること
を特徴とする方法。 2 少なくとも65容量パーセントの窒素または酸
素を含有するアルゴン雰囲気を用いてスパツタリ
ングすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の方法。 3 前記固体電解質体がシンブルであり、ほぼ平
らな白金ターゲツトを該ジルコニア製シンブルの
軸に垂直に向け、ターゲツトをシンブルの密閉端
から少なくとも3.0cm離し、これによりセンサの
可制御性を増加し、250ミリ秒より短いリツチ・
ツウ・リーンおよびリーン・ツウ・リツチ切換応
答時間を再現性よく得ることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 4 ターゲツトをシンブルの密閉端から3.0ない
し5.0cm離し、実質的に65ないし75容量パーセン
トの窒素と残りはアルゴンとよりなる雰囲気にお
いて、直流電力にてスパツタリングして、シンブ
ル端部の膜厚を少なくとも0.65マイクロメートル
とし、これによりセンサの可制御性を増加し、電
極析出後さらに電気化学的処理または熱処理を行
うことなく250ミリ秒より短い低くて対称的なセ
ンサのリツチ・ツウ・リーンおよびリーン・ツ
ウ・リツチ切換応答時間を再現性よく得ることを
特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の方法。 5 窒素を主成分としこれを不活性ガスとから成
る雰囲気下にてスパツタリングを行い、これによ
り高多孔質白金析出物と部分的に黒くなつた白金
析出物下のジルコニア面とをジルコニア本体上に
提供することを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の方法。
[Claims] 1 Rich-to-lean and lean-to-lean
A method of sputtering platinum onto a fused zirconia solid electrolyte body for producing an exhaust gas electrode for an electrochemical type exhaust gas oxygen sensor with a rich switching response time of less than 600 milliseconds, comprising: Using a platinum target separated by 10 to 20 mTorr (1.33322 to
2.66644 Pascals) and an atmosphere consisting essentially of more than 50 volume percent of at least one gas selected from the group consisting of nitrogen and oxygen and less than 50 volume percent of an inert gas, Sputtering power per target area
A method characterized by sputtering at 13 to 22 watts/cm 2 . 2. A method according to claim 1, characterized in that sputtering is carried out using an argon atmosphere containing at least 65 volume percent nitrogen or oxygen. 3. the solid electrolyte body is a thimble, a substantially flat platinum target is oriented perpendicular to the axis of the zirconia thimble, and the target is at least 3.0 cm from the closed end of the thimble, thereby increasing the controllability of the sensor; Rich time shorter than 250 ms
A method according to claim 1, characterized in that lean-to-lean and lean-to-rich switching response times are obtained with good reproducibility. 4 Place the target 3.0 to 5.0 cm from the sealed end of the thimble and sputter with DC power in an atmosphere consisting essentially of 65 to 75 volume percent nitrogen and the remainder argon to reduce the film thickness at the thimble end to at least 0.65 micrometer, which increases the controllability of the sensor and allows rich-to-lean and lean-to-lean measurements of low, symmetrical sensors in less than 250 ms after electrode deposition without further electrochemical or heat treatment. 4. A method according to claim 3, characterized in that the time-to-rich switching response time is obtained with good reproducibility. 5 Sputtering is carried out in an atmosphere consisting mainly of nitrogen and an inert gas, whereby the highly porous platinum precipitates and the partially blackened zirconia surface under the platinum precipitates are transferred onto the zirconia body. A method according to claim 1, characterized in that it provides:
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