CH647330A5 - Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen und verfahren zu seiner herstellung. - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrochemischen Messfühler nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Ein solcher Messfühler ist in seiner einfachsten Art schon aus der DE-OS 2 547 683 bekannt: Auf einem plat-tenförmigen Festelektrolyten sind mit Abstand zwei Elektroden angeordnet, welche beide dem Messgas ausgesetzt sind; dieser Messfühler arbeitet nach dem potentiometrischen Prinzip. Bekannt ist auch ein nach dem potentiometrischen Prinzip arbeitender Sauerstoffsensor, der einen Träger mit darauf aufgebrachtem schichtförmigen Festelektrolyten aufweist, dessen eine Elektrode dem Messgas und dessen zweite Elektrode einem Material mit bestimmtem Sauerstoffpartial-druck ausgesetzt ist und der ausserdem auch ein schichtför-miges Heizelement besitzt: DE-OS 27 42 278. Auch polaro-graphisch wirkende Sauerstoffsensoren sind an sich schon bekannt, z.B. aus der DE-OS 27 11 880: Der in dieser DE-OS beschriebene Sauerstoffsensor setzt seine Bezugselektrode einem Bezugsgas aus (Luftsauerstoff) und seine Messelektrode ist mit einer Diffusionsbarriere für Sauerstoffmoleküle bedeckt. Ein nach dem polarographischen Messprinzip arbeitender Sauerstoffsensor, dessen beide Elektroden dem Messgas ausgesetzt sind und der eine Heizung hat, ist aus der DE-OS 1 954663 bekannt.

Der erfindungsgemässe Messfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass er neben seiner industriell einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit, einer infolge seiner geringen Wärmekapazität kurzen Anspringzeit und einer infolge seiner kleinen Gasräume kurzen Ansprechzeit die Möglichkeit aufweist, ein Referenzgas zuzuführen und/ oder einen definierten Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle auszubilden und/oder den Temperaturwechseln von Messgas ausgesetzte Elektroden von den Temperaturwechseln weitgehend zu entkoppeln. Durch in den abhängigen Ansprüchen aufgeführte Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Messfühlers möglich; als bemerkenswert vorteilhaft ist dabei anzusehen, dass bei Bedarf bei derartigen Messfühlern die zusätzliche Möglichkeit besteht, ihren Messbereich besonders intensiv katalytisch wirksam zu machen und demzufolge das Gasgleichgewicht weitestgehend einzustellen.

Ausserdem werden für die industrielle Fertigung erfin-dungsgemässer Messfühler zwei besonders geeignete Verfahren in den Ansprüchen 15 und 18 definiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in vergrösserter Darstellung:

Figur 1 das Explosionsschaubild eines Sensors von einem potentiometrischen Messfühler mit Elektroden, die am messgasseitigen Endabschnitt auf beiden Seiten des Trägers angeordnet sind, mit einem schichtförmigen Heizelement und gepressten Flachkanälen für die Zuführung von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode,

Figur 1 a einen Querschnitt durch den Sensor nach Figur 1 im Bereich der Leiterbahnen in noch weiter vergrösserter Darstellung,

Figur 2 das Explosionsschaubild eines Sensors ähnlich dem nach Figur 1, jedoch mit einem auf einer einzigen Seite des Trägers aufgebrachten Elektrodenpaar,

Figur 3 das Explosionsschaubild eines Sensors für einen polarographischen Messfühler mit Elektroden, die am messgasseitigen Endabschnitt auf beiden Seiten des Trägers angeordnet sind, mit einem schichtförmigen Heizelement und mit gepressten Flachkanälen als definierten Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle vor der Messelektrode und gepressten Flachkanälen für die Zuführung von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode,

Figur 4 das Explosionsschaubild eines Sensors ähnlich dem nach Figur 3, jedoch mit einem auf eine einzigen Seite des Trägers aufgebrachten Elektrodenpaar,

Figur 5 das Explosionsschaubild eines Sensors für einen polarographischen Messfühler mit Elektroden, die am messgasfernen Endabschnitt auf beiden Seiten des Trägers angeordnet sind, mit einem schichtförmigen Heizelement und mit gepressten Flachkanälen als definierten Diffusionswiderstand für die Sauerstoffmolkeküle vor der Messelektrode und gepressten Flachkanälen für die Zuführung von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode,

Figur 6 bis 8 Draufsichten auf die erste Grossseite des plat-tenförmigen Trägers eines Sensors für einen potentiometrischen Messfühler mit der Messelektrode, zu dieser Messelektrode führende, katalytisch wirksame Flachkanäle und einem schichtförmigen Heizelement (verschiedene Fertigungsstufen),

Figur 9 die Draufsicht auf die zweite Grossseite des Trägers des Sensors nach den Figuren 6 bis 8 mit der Bezugselektrode, Flachkanälen für die Zuführung von Luftsauerstoff zu dieser Bezugselektrode und einem schichtförmigen Heizelement,

Figur 10 den Schnitt durch den Sensor nach der Linie A/B in Figur 8 bzw. nach der Linie A'/B' in Figur 9,

Figur 11 die Draufsicht auf eine Grossseite des plattenför-migen Trägers des Sensors für einen polarographischen Messfühler mit der Messelektrode und einem schichtförmigen Heizelement (die Deckschichten sind nicht dargestellt),

Figuren 12 bis 16 Draufsichten und Schnitte von einem plättchenförmigen Träger eines Sensors für einen polarographischen Messfühler mit einem auf einer einzigen Grossseite angeordneten Elektrodenpaar, von dem die Messelektrode mit als Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle dienenden Flachkanäle überdeckt ist und die Bezugselektrode dem Messgas ausgesetzt ist (verschiedene Fertigungsstufen).

Der in den Figuren 1 und la dargestellte Sensor 10 zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdruckes in Gasen, insbesondere in Abgasen von Brennkraftmaschinen, ist in der

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Längsbohrung eines (nicht gezeigten) bevorzugt aus Metall bestehenden Gehäuses fest und dicht eingebaut, wie es prinzipiell z.B. in der DE-OS 2 547 683 offenbart ist. Der im wesentlichen aus dem Gehäuse und dem Sensor 10 bestehende Messfühler wird mittels des Gehäuses in einer (nicht dargestellten) Messgasleitung bevorzugt derart befestigt, dass der Sensor direkt in das Innere der Messgasleitung hineinragt; er kann für andere Anwendungsfälle aber auch in einem Abzweig der Messgasleitung angeordnet sein. Dieser Sensor 10, der in bekannter Weise elektrochemisch nach dem potentiometrischen Messprinzip arbeitet, hat einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten 11 und zwei mit Abstand voneinander auf dem Festelektrolyten 11 angeordnete, bevorzugt schichtförmige Elektroden 12 und 13, nämlich die Messelektrode 12 und die Bezugselektrode 13. Der Festelektrolyt 11, der im vorliegenden Beispiel aus stabilisiertem Zirkondioxid besteht, die Form eines Plättchens hat und gleichzeitig den Träger 14 dieses Sensors 10 bildet, ist etwa 0,8 mm dick, 6 mm breit und hat eine Länge von etwa 50 mm; diese Abmessungen sind dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. Die Messelektrode 12, die sich als Schicht auf dem messgasseitigen Endabschnitt der ersten Grossseite 15 des Trägers 14 befindet, besteht aus einem die Einstellung des Messgases katalysierenden, porösen Material wie Platin oder anderen Platin-Metallen und hat eine Dicke von 10 jim. Die Bezugselektrode 13, die als etwa 10 sxm dicke Schicht auf dem messgasseitigen Endabschnitt der zweiten Grossseite 16 des Trägers 14 aufgebracht ist, besteht dagegen in bevorzugter Weise aus einem die Einstellung des Gasgleichgewichtes weniger als die Messelektrode 12 katalysierenden Material, hier z.B. aus Gold; die beiden Elektroden 12 und 13 sind dabei im wesentlichen deckungsgleich auf dem Träger 14 angeordnet und durch ein bekanntes Verfahren wie Aufdrucken, aufdämpfen oder ähnliches auf dem Festelektrolyten 11 aufgebracht. Auf der Bezugselektrode 13 und auf dessen zum messgasfernen Endabschnitt des Trägers 14 führende Leiterbahn 13' ist eine elektrisch isolierende Deckplatte 17 von 0,6 mm Dicke angeordnet, die breiter als die Bezugselektrode 13 ist, den freien Endabschnitt der Leiterbahn 13' jedoch für eine (nicht dargestellte) elektrische Verbindung unbedeckt lässt und beispielsweise aus Aluminiumoxid besteht; die der Bezugselektrode 13 zugewendete Grossseite 18 dieser Deckplatte 17 ist mit einer Anzahl längs verlaufender Riefen 19 versehen, die nur am messgasfernen Ende der Deckplatte 17 offen sind und bis über die von der Bezugselektrode 13 bedeckte Fläche führen. Im Bereich der Bezugselektrode 13 werden die auf der Deckplatte 17 befindlichen Abschnitte der Längsriefen 19 von Querriefen 20 gekreuzt, welche jedoch vor den Seitenrändern 21 und 21 ' der Deckplatte 17 enden. Die Längsriefen 19 und Querriefen 20 haben eine Tiefe von 30 (im, eine Breite von 0,3 mm und sind durch irgendein bekanntes Verfahren wie Pressen, Schleifen, durch Sandstrahlen, mittels Laserstrahlen oder ähnliches hergestellt. Infolge des bei der Montage des Sensors 10 stattfindenden Zusammensinterns aller Bauteile bilden diese in der Deckplatte 17 befindlichen Riefen 19 und 20 gemeinsam mit dem Träger 14 und der Bezugselektrode 13 einschliesslich ihrer Leiterbahn 13' ein System von abgedeckten Kanälen 22 (siehe Figur la), die den Zutritt von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode 13 erlauben; derartige Riefen 19,20 können wahlweise auch in den Träger 14 eingearbeitet sein, je nach Anwendungsfall können derartige Riefen gleichzeitig in Träger 14 und Deckplatte 17 angeordnet sein. Das Querschnittsprofil der Riefen 19,20 kann - wie im Beispiel - rechteckig sein, kann aber auch von anderer Gestalt sein, z.B. trapezförmig oder halbrund; auch der im Beispiel dargestellte, parallel zu den Längskanten des Trägers 14 gezeigte Verlauf der Längsriefen 19 oder der rechtwinklig zu den Längskanten des Trägers 14 gezeigte Verlauf der Querriefen 20 ist nicht zwingend, sondern kann auch durch wellen-, zickzackförmigen oder ähnlichen Verlauf variiert werden. Diese Kanäle 22 können bei Anwendung als Luftzuführkanäle auch grösseren Querschnitt haben als vorstehend angegeben ist.

Auf der ersten Grossseite 15 des Festelektrolyten 11 ist eine Elektroisolierschicht 23 nach einem bekannten Verfahren wie Aufdrucken, Aufdampfen oder ähnlichem aufgebracht, die beispielsweise aus Aluminiumoxid besteht, etwa 20 um dick ist und mit einem fensterartigen Durchbruch 24 versehen ist; in diesem Durchbruch 24 ist die schichtförmige Messelektrode 12 angeordnet. Die Leiterbahn 12' dieser Messelektrode 12 liegt auf der Elektroisolierschicht 23 und ist demzufolge auch bei erhitztem, und damit bedingt elektrisch leitfähigem Festelektrolyten 11 gegenüber der Bezugselektrode-Leiterbahn 13' elektrisch isoliert; mittels dieser Massnahme werden diesbezügliche Fehlmessungen in diesem Bereich verhindert.

Auf dem den Durchbruch 24 umgebenden Elektroisolier-schicht-Rahmen 25 ist nach einem bekannten Verfahren wie Aufdrucken, Aufdampfen oder ähnlichem ein schicht- und mäanderförmiges Heizelement 26 aufgebracht, das die Messelektrode 12 mit Abstand umgibt, beispielsweise aus Platin besteht, etwa 10 um dick ist und über Leiterbahnen 26' mit dem messgasfernen Endabschnitt des Sensors 10 zum Zwecke des (nicht dargestellten) elektrischen Anschlusses verbunden ist.

Auf die Messelektrode 12 und das Heizelement 26 wird nach einem bekannten Aufdruck-, Aufdampfverfahren oder ähnlichem eine alles abdeckende, poröse, elektrisch isolierende Schutzschicht 27 aufgebracht, die auch die betroffenen Leiterbahnen 12', 26' ausschliesslich deren messgasfernen Anschlussbereichen mit überdeckt; diese Schutzschicht 27 besteht beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Magnesiumspinell, ist 15 jim dick und soll die Messelektrode 12, das Heizelement 26 und deren Leiterbahnen 12', 26' vor Heissgaskor-rosion bewahren.

Durch Sintern der vorstehend beschriebenen Anordnung werden die einzelnen Bauteile fest miteinander verbunden und bilden den Sensor 10, welcher in bekannter Weise als Sauerstoffkonzentrationskette nach dem potentiometrischen Messprinzip mit einem Bezugsstoff bekannten Sauerstoffpar-tialdruckes arbeitet (Luftsauerstoff).

Erwähnt sei zudem, dass nicht für jeden Anwendungsfall ein Heizelement 26 für einen solchen Sensor 10 erforderlich ist, dass es jedoch für andere Fälle sogar vorteilhaft ist, auch noch zwischen der Deckplatte 17 und dem Festelektrolyten 11 ein (nicht dargestelltes) zweites elektrisch isoliertes Heizelement anzuordnen; letzteres ist dann sinnvoll, wenn die Messgase am Einbauort des Messfühlers nicht mehr hinreichend warm sind oder beim Anfahren einer messgaserzeu-genden Anlage sofort ein Messsignal erwünscht oder erforderlich ist.

Verwiesen sei auch noch auf eine Abwandlung dieses Sensors 10: Wird nämlich anstelle der Schutzschicht 27 eine poröse, elektrisch isolierende Schicht mit definiertem Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle verwendet, dann kann dieser Sensor auch nach dem polarographischen Messprinzip arbeiten; für eine solche Schicht ist z.B. auch Aluminiumoxid oder Magnesiumspinell geeignet.

In Figur 2 ist als Explosionsschaubild ein potentiometrisch arbeitender Sensor 28 dargestellt, der sich von dem in den Figuren 1 und 1 a insbesondere dadurch unterscheidet, dass er seine Messelektrode 29 und seine Bezugselektrode 30 mit Abstand voneinander auf einer einzigen Seite eines Schichtförmigen Festelektrolyten 31 angeordnet hat, welcher auf einem elektrisch isolierenden Träger 32 nach einem bekannten Verfahren (z.B. durch Aufdrucken) aufgebracht s

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und 0,1 mm dick ist und nur einen Abschnitt am messgasseitigen Endabschnitt des Trägers 32 bedeckt. Dieser Träger 32 besteht im Beispiel aus einem metallischen Trägerblech 33 (z.B. aus einer Nickel-Legierung wie Inconel), das 0,3 mm dick ist und mit einer Elektroisolierschicht 34 (z.B. aus Aluminiumoxid, 30 (im dick) umgeben ist. Diese Elektroisolierschicht 34 kann auf das Trägerblech 33 nach irgendeinem geeigneten bekannten Verfahren aufgebracht werden. Anstelle eines derart aufgebauten Trägers 32, der nur eine relativ kleine Menge an teurem Festelektrolytmaterial trägt, kann alternativ auch ein kompakter Träger Verwendung finden, der z.B. aus Aluminiumoxid oder einem anderen elektrisch isolierenden Material besteht. Die Messelektrode

29 mit ihrer Leiterbahn 29' ist mit einer porösen, elektrisch isolierenden Schutzschicht 35 bedeckt, die nur die messgasfernen Endabschnitte der Leiterbahn 29' unbedeckt lässt -wie bei dem Beispiel in den Figuren 1 und la. Die Bezugselektrode 30 ist - ebenfalls wie im Beispiel nach den Figuren 1 und la - mit einer Deckplatte 36 bedeckt, welche Längsriefen 37 und Querriefen 38 aufweist, die Bezugselektroden-Leiterbahn 30' unbedeckt lässt und im zusammengesinterten Zustand des Sensors 28 gemeinsam mit der Bezugselektrode

30 bzw. dem Festelektrolyten 31 und demTräger 32 Kanäle für die Zuführung von Luftsauerstoff bilden. Auf der anderen Grossseite des Trägers 32 ist ein schichtförmiges Heizelement 39 aufgebracht, das von einer porösen, elektrisch isolierenden Schutzschicht 40 gegen Korrosion abgedeckt ist, wie es auch aus dem Beispiel nach den Figuren 1 und 1 a dargestellt ist; auf der von dem Heizelement 39 begrenzten Fläche des Trägers 32 kann bei Bedarf auch noch ein zweites Messelement (z.B. Temperaturmessfühler) aufgebracht werden. Die weiteren Merkmale dieses Sensors 28 entsprechen denen des Sensors 10, der in den Figuren 1 und la gezeigt ist. Auch dieser Sensor kann alternativ als polarogra-phisch arbeitender Sensor ausgebildet werden: Anstelle der Schutzschicht 35 auf der Messelektrode ist dann eine poröse, elektrisch isolierende Schicht aufzubringen, die für Sauerstoffmoleküle einen bestimmten Diffusionswiderstand besitzt.

In der Figur 3 ist als Explosionsschaubild ein nach dem polarographischen Messprinzip arbeitender Sensor 41 dargestellt, der dem Sensor 10 in den Figuren 1 und 1 a im Aufbau sehr ähnlich ist: Er hat nämlich (in der Figur von unten nach oben) eine Deckplatte 42 mit Längsriefen 43 und Querriefen 44, eine Bezugselektrode 45, einen plattenförmigen Festelektrolyten als Träger 46, eine Elektroisolierschicht 47 mit Durchbruch 48, eine von einem Heizelement 49 umgebene Messelektrode 50 und eine im vorliegenden Fall bevorzugt poröse, elektrisch isolierende Schutzschicht 51. Zusätzlich ist jedoch noch eine zweite Deckplatte 52 am Sensor 41 angeordnet, und zwar auf der über der Messelektrode 50 und demHeizelement 49 angeordneten Schutzschicht 51; diese Deckplatte 52 entspricht in Form und Material der Deckplatte 42 und ist auf der der Schutzschicht 51 zugewendeten Seite mit einer Anzahl von Querriefen 53 versehen, die nur zu den Längsseiten der Deckplatte 52 hin offen sind und von einer Anzahl die Querriefen 53 verbindender, jedoch nicht an den Stirnseiten der Deckplatte 52 austretender Längsriefen 54 gekreuzt werden. Diese Riefen 53,54 sind 20 p.m tief und 0,2 mm breit und stellen für die Sauerstoffmoleküle im Messgas einen definierten Diffusionswiderstand dar, der praktisch vom Gasdruck unabhängig ist. Je nach Anwendungsfall kann die von den Riefen 53,54 bedeckte Fläche auch noch mit einem die Einstellung des Gasgleichgewichtes katalysierenden (nicht dargestellten) Platinmetalls oder ähnlichem beschichtet werden. Die gesamte vorbeschriebene Anordnung wird durch Sintern zusammengesetzt.

Für den Fall, dass für einen derartigen Sensor 41 keine

Luftreferenz erforderlich ist, kann die Deckplatte 42 auf der Bezugselektrode 45 durch eine poröse, elektrisch isolierende (nicht dargestellte) Schicht zum Schutze gegen Korrosion ersetzt werden. Auch dieser in Figur 3 gezeigte Sensor 41 bzw. die Alternative ohne Luftreferenz kann als potentiometrisch arbeitender Sensor Verwendung finden.

In der Figur 4 ist als Explosionsschaubild ein nach dem polarographischen oder potentiometrischen Messprinzip arbeitender Sensor 55 dargestellt, der dem Sensor 28 in Figur 2 sehr ähnlich ist: Er hat nämlich (in der Figur von oben nach unten) eine Schutzschicht 56, ein Heizelement 57, eine Elektroisolierschicht 58, einen Träger 59 (der hier jedoch gleichzeitig Festelektrolyt ist), eine Bezugselektrode 60 mit Leiterbahn 60' und eine danebenliegende Messelektrode 61, bedarfsweise eine die Messelektrode 61 und ihre Leiterbahn 61 ' abdeckende Schutzschicht 62 gegen Korrosion und eine Deckplatte 63; in dieser Deckplatte 63, die ebenso breit ist wie der Träger 59, befinden sich über der Bezugselektrode 60 - wie bei der Deckplatte 42 in Figur 3 - ebenfalls entsprechende Längsriefen 64 und Querriefen 65, zusätzlich aber auch noch über der Messelektrode 61 bzw. über deren Schutzschicht 62 ein nicht mit den Längs- und Querriefen 64,65 verbundenes zweites System von Längsriefen 66 und Querriefen 67. Diese Längsriefen 66 und Querriefen 67 bilden gemeinsam einen bestimmten Diffusionswiderstand für die Sauerstoffmoleküle des Messgases und können bei Bedarf auch noch mit einer die Einstellung des Gasgleichgewichts katalysierenden (nicht dargestellten) Beschichtung versehen sein, z.B. mit einem Platinmetall; die Querriefen 67 treten dabei an der naheliegenden Längskante der Deckplatte 63 ins Freie und die Längsriefen 66 stellen nur kreuzende Verbindungskanäle zwischen den Querriefen 67 dar. Diese Riefen 66,67 sind 20 um tief und 0,2 mm breit; die Riefen 64,65 über der Bezugselektrode 60 können tiefer und auch breiter gestaltet sein, z.B. 100 (im tief und 1 mm breit.

Wird für einen derartigen Sensor 55 keine Luftreferenz gewünscht, dann kann ein den Längsriefen 66 und Querriefen 67 entsprechendes System auch über der Bezugselektrode 60 in der Deckplatte 63 eingeformt werden, dessen (nicht dargestellte) Querriefen zur entgegengesetzten Längskante der Deckplatte 63 ins Freie treten. Bei einer Alternative kann der die Riefen 64 und 65 tragende Teil der Deckplatte 63 entfallen und durch eine (nicht dargestellte) poröse Schutzschicht gegen Korrosion ersetzt werden.

In der Figur 5 ist das Explosionsschaubild eines bevorzugt für das polarographische Messprinzip geeigneten Sensors 68 dargestellt. Prinzipiell ist er auch für das potentiometrische Messprinzip geeignet. Der grosse Vorteil dieses Sensors 68 liegt in der Zurücknahme der Messelektrode 69 und der Bezugselektrode 70 aus dem unmittelbaren Gasstrom, wodurch der Einfluss der Messgastemperatur und gegebenenfalls der Temperaturwechsel verringert wird, und demzufolge in der geringeren Beanspruchung der Messelektrode 69, der Bezugselektrode 70 und deren Leiterbahnen 69' und 70'. Bei diesem Sensor 68 dient der plattenförmige Festelektrolyt 71 gleichzeitig wieder als Träger, auf dessen (in der Figur) oberer Grossseite 72 eine Anzahl von Längsriefen 73 eingeformt sind, welche 10 |i.m tief und 0,2 mm breit sind, von der messgasseitigen Stirnkante 74 bis in den messgasfernen Bereich des Festelektrolyten 71 führen und in diesem messgasfernen Abschnitt von einer Anzahl Querriefen 75 untereinander verbunden sind. Auf dieser von Längs- und Querriefen 74,75 bedeckten Fläche ist die Messelektrode 69 aufgebracht, die noch mit einer porösen Schutzschicht 76 gegen Korrosion abgedeckt ist; diese Schutzschicht 76 kann beispielsweise aus Magnesiumspinell bestehen. Dieser Schutzschicht 76 folgt eine die Riefen 73, 75 abdeckende Deckplatte 77, deren den Riefen 73, 75 zugewendete Seite mit Riefen 73'

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bzw. 75'-versehen ist, welche mit den Riefen 73,75 auf der Festelektrolytplatte 71 bevorzugter Weise deckungsgleich sind; die Abmessungen der Riefen 73' und 75' in Tiefe und Breite entsprechen denen der Riefen 73 und 75. Für den Fall, dass die Einstellung des Gasgleichgewichts stärker katalysiert werden soll, ist auf den von den Riefen 73' und 75' bedeckten Bereich, eventuell auch auf dem Bereich der Riefen 73 gegebenenfalls auch nur auf dem der Messelektrode 69 gegenüberliegenden Bereich auf der anliegenden Deckplatte 77 eine (nicht dargestellte) Schicht aus einem Platinmetall aufzubringen.

Die untere Grossseite 78 der Festelektrolytplatte 71 ist mit einer Elektroisolierschicht 79 bedeckt, die gegenüber der Messelektrode 69 einen Durchbruch 80 aufweist; der den Durchbruch 80 umgebende Teil der Elektroisolierschicht 79 ist als Rahmen 81 bezeichnet. In den Durchbruch 80 ist die Bezugselektrode 70 nach einem bekannten Verfahren, bevorzugt durch Aufdrucken, eingebracht und mit der auf der Elektroisolierschicht 79 verlaufenden Leiterbahn 70' versehen. Je nach Anwendungsfall des Sensors 68 kann auch ein schichtförmiges Heizelement 82 mit entsprechenden Leiterbahnen 82' auf dem Rahmen 81 der Elektroisolierschicht 79 mit aufgebracht werden. Zum Abschluss folgt der Bezugselektrode 70 bzw. dem Heizelement 82 und deren Leiterbahnen 70', 82' noch eine untere Deckplatte 83; in dieser Deckplatte 83 sind auf der der Bezugselektrode 70 zugewendeten Seite ebenfalls Längsriefen 84 und Querriefen 85 mit eingeformt, die den von der Bezugselektrode 70 eingenommenen Bereich überdecken und 30 (im tief und 0,3 mm breit sind. Die Längsriefen 84 treten nur an der messgasfernen Stirnseite 86 aus der Deckplatte 83 und ermöglichen gemeinsam mit den Querriefen 85 die Zuführung von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode 70. Die gesamte Anordnung ist durch Sintern miteinander verbunden.

Für den Fall, dass die Bezugselektrode 70 so weit am messgasfernen Endabschnitt angeordnet ist, dass sie sogar weit ins (nicht dargestellte) Messfühler-Gehäuse ragt, kann auf die untere Deckplatte 83 verzichtet und anstelle dessen bedarfsweise nur eine (auch nicht dargestellte) Korrosionsschutzschicht auf die Bezugselektrode 70 mit Leiterbahn 70' und das Heizelement 82 mit Leiterbahn 82' aufgebracht werden. Die Deckplatte 83 bzw. die Korrosionsschutzschicht lassen die Leiterbahnen 70' und 82' in ihrem messgasfernen Anschlussbereich unbedeckt.

Wenn dieser Sensor 68 nichtmit Luftsauerstoff als Referenz arbeiten soll, dann sind die Längsriefen 84 zur messgasseitigen Stirnseite 87 zu führen und an der messgasfernen Stirnseite 86 geschlossen zu halten.

Anstelle der beschriebenen beidseitigen Anordnung der Elektroden 69,70 im mittleren Längenbereich oder im messgasfernen Endabschnitt der Festelektrolytplatte 71 ist auch die Anordnung der Elektroden auf einer einzigen Grossseite der Festelektrolytplatte möglich; die passende Deckplatte bedarf dann nur getrennter Riefen-Bereiche für die Mess-und Bezugselektrode und ein gegebenenfalls erforderliches Heizelement wäre dann auf einer Deckplatte korrosionsgeschützt anzuordnen (ähnlich der Deckplatte 63 in Figur 4). Die Anordnung der beiden Elektroden auf einer einzigen Seite des Trägers mit darauf aufgebrachter Festelektrolytschicht hat den Vorteil, dass eine geringere Menge an relativ teurem Festelektrolytmaterial genügt und die zweite Grossseite des Trägers für eventuell zusätzliche Messelemente (z.B. Temperaturfühler) zur Verfügung steht.

Die Figuren 6 bis 9 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines bevorzugt nach dem polarographischen Messprinzip arbeitenden (aber prinzipiell auch für das potentiometrische Messprinzip geeigneten) Sensor 88, der als Träger 89 einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten in

Plättchenform besitzt und auf jeder seiner Grossseiten 90 und 91 eine Elektrode 92 bzw. 93 aufweist, die von additiv aufgebrachten Kanälen 94 bzw. 94' bedeckt ist. Die Figur 10 zeigt ergänzend einen Querschnitt durch einen derartigen Sensor 88.

In der Figur 6 ist die erste Grossseite 90 des Trägers 89 dargestellt, auf der eine Messelektrode 92 aus Platin aufgedruckt ist; eine ebenfalls aus Platin bestehende Leiterbahn 95 führt von dieser Messelektrode 92 zum messgasfernen Anschlussbereich 96. Um die Messelektrode 92 ist mit Abstand ein mäanderförmiges Heizelement 97 angeordnet, welches über ein Leiterbahn-Paar 97' mit dem messgasfernen Endabschnitt des Trägers 89 verbunden ist; mittels einer Elektroisolierschicht 98 (z.B. aus Aluminiumoxid) ist das Heizelement 97 und das zugehörige Leiterbahn-Paar 97' von dem bei Erwärmung bedingt elektrisch leitfähigen Träger 89 aus sauerstoffionenleitendem Festelektrolyt (z.B. aus Zirkon-dioxid) elektrisch isoliert. Die Materialien und Abmessungen der verschiedenen Teile entsprechen dabei denen derjenigen Sensoren 10,28,41,55,68, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind. Diese beschriebene Anordnung wird bevorzugter Weise bei entsprechender Temperatur vorgeglüht.

Auf dem von der Messelektrode 92 eingenommenen Bereich auf dem Träger 89 und auch ringsum darüber hinaus, sind eine Anzahl von Stützen 99 und Quer- und Längsstegen 100,100' aus einem gasundurchlässigen Material wie Keramik, Glas oder keramischen Gläsern derart aufgedruckt, dass dazwischen Längsriefen 101 und Querriefen 102 entstehen; diese Riefen 101,102 sind so ausgelegt, dass sie nach dem später folgenden Sintervorgang eine Tiefe von 20 (im und eine Breite von 0,2 mm haben. Die Querstege 100 sind dabei bevorzugt derart angeordnet, dass zwischen den nebeneinanderliegenden Querstegen 100 ein Teil des Heizelementes 97 unbedeckt verläuft und beim fertigen Sensor 88 die Einstellung des Gasgleichgewichts katalysiert; das Heizelement 97 besteht bevorzugt aus Platin, kann aber auch aus einem anderen geeigneten Metall, z.B. aus einem der anderen Platinmetalle oder entsprechenden Legierungen bestehen. Die Stützen 99 und/oder Stege 100,100' aus Keramik, Glas oder keramischem Glas können zusätzlich noch mit Stoffen versehen werden oder sogar im wesentlichen aus solchen Stoffen bestehen, die eine geeignete katalytische Wirkung besitzen; je nach Anwendungsfall des Sensors sind als solche Stoffe die Platinmetalle, Gold, Silber und Nickel geeignet. Da diese katalytisch wirksamen Stege 100,100' leitfähig sind, müssen sie vom Heizmäander 97 durch eine unterlagerte Elektroisolierschicht (nicht dargestellt) isoliert werden, die nur im Heizungsbereich vorhanden und mit den Stegen 100, 100' deckungsgleich ist. Wenn kein Heizelement 97 auf dem Träger 89 benötigt wird, dann können die entsprechenden Stützen 99 und/oder Stege 100, 100' auf dem Träger 89 angeordnet werden.

Die nunmehr erhaltene Anordnung wird bevorzugter Weise gesintert und zwar bei einer Temperatur von ca. 1400°C. Als folgender Verfahrensschritt findet ein Ausfüllen der Riefen 101 und 102 mit einem (nicht dargestellten) Füllstoff (z.B. Russ mit alkoholischen Zusätzen) statt, der beim späteren Sintervorgang oder Einbrennvorgang wieder entweichen kann; damit dieser Füllstoff mit Sicherheit auch entweicht und den Sensor 88 anlässlich des Sintervorganges nicht beschädigt, sind die Querriefen 102 von Bedeutung. Auf den Stützen 99, Stegen 100, 100' und dem die Riefen 101,102 füllenden (nicht dargestellten) Füllstoff wird in der nächsten Verfahrensstufe eine Decke 103 (siehe Figur 7) aufgedruckt, die aus einem sinterfähigen, gasundurchlässigen Material (z.B. keramisches Glas) besteht, gegebenenfalls auch katalytisch wirksame Legierungen (wie die Stege 100, Stützen 99)

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enthält bzw. eine entsprechende (nicht dargestellte) Beschich-tung trägt und 0,4 mm dick ist; diese Decke 103 ist in ihrem Umriss in bevorzugter Weise derart begrenzt, dass sie die zum äusseren Rand des Sensors 88 weisenden Endabschnitte der Stützen 99 und Stege 100,100' nicht vollständig bedeckt, sondern etwa 0,3 mm unbedeckt lässt. Die jetzt erhaltene Anordnung wird auch einem Sintervorgang ausgesetzt, der je nach Deckenmaterial bei 800 bis 1350°C stattfindet, dabei den (nicht dargestellten) Füllstoff entfernt und demzufolge längs-und querverlaufende Kanäle 94 bzw. 94' entstehen lässt. Die Kanäle 94,94' dienen bei diesem polarographisch arbeitenden Sensor 88 als Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle und werden erforderlichenfalls durch Aufdrucken und erneutem Einbrennen mittels einer zweiten Decke 105 abgeglichen (siehe Figur 8), welche die an den nach aussen weisenden Endabschnitten der Stützen 99 und Stege 100,100' befindlichen (nicht bezeichneten) Kanal-Öffnungen je nach Anwendungsfall mehr oder weniger verschliesst. Im vorliegenden Fall hat diese zweite Decke 105, die aus gasundurchlässiger Keramik, keramischem Glas oder Glas besteht, eine Dicke von 0,3 mm und lässt nur die zu den Längsseiten des Sensors 88 weisenden Kanäle 94 für den Eintritt von Messgas offen.

Es sei erwähnt, dass es auch möglich ist, diesen Sensor auf folgende Weise herzustellen: Auf die gesinterten Stützen 99 und Stege 100,100' wird als erste Decke eine 0,2 mm dicke Keramik-, Glas- oder Metallplatte aufgelötet; dazu ist die Keramik-, Glas- bzw. Metallplatte auf der den Stützen 99 und Stegen 100, 100' zugewendeten Fläche mit Glas oder Metall zu bedrucken. Es entfällt demzufolge die Verwendung von Füllstoff und das Aufsintern der ersten Decke; die anderen Verfahrensstufen bleiben unverändert.

In der Figur 9 ist die zweite Grossseite 91 des Sensors 88 dargestellt. Diese Grossseite 91 (siehe auch Figur 10) trägt die Bezugselektrode 93 mit Leiterbahn 93' und Anschlussbereich 96'; auch ist sie mit einem auf der Elektroisolierschicht 98' aufgebrachten Heizelement 97", Stützen 99', Stegen 100/1, 100/1 ', einer Decke 103 ' und einer zweiten Decke 105' versehen. Diese zweite Decke 105' lässt jedoch nur diejenigen Längs-Kanäle 94' offen, die zum messgasfernen Ende des Trägers 89 weisen, und hält alle anderen Kanäle 94' verschlossen. diese Kanäle 94' dienen bei diesem polarographischen Sensor 88 zur Zuführung von Luftsauerstoff zur Bezugselektrode 93; erwähnt sei hinsichtlich der Stützen 99' und der Stege 100/1 bzw. 100/1', dass sie aus Keramik (z.B. Aluminiumoxid), Glas oder ähnlichem bestehen können. Der Querschnitt dieser Luftzuführungskanäle 94' kann grösser gehalten werden als die Kanäle 94 für die Messelektrode 92; sie können z.B. 0,3 bis 1 mm breit und 40 (im hoch sein.

Die Herstellweise für flache Kanäle über Elektroden kann auch für (nicht dargestellte) Sensoren Verwendung finden, deren Elektroden nicht am messgasseitigen Abschnitt des Sensors, sondern weiter in Richtung Mitte oder auch am messgasfernen Bereich des Trägers angeordnet sind; auch zum Herstellen von Sensoren, deren Elektroden sich beide auf einer einzigen Grossseite des Trägers befinden, ist dieses Herstellverfahren ebenso gut anwendbar.

In der Figur 11 ist von einem noch nicht komplettierten Sensor 107 diejenige Grossseite dargestellt, die die Messelektrode 108 und ein Heizelement 109 eines polarographischen Messfühlers trägt; trotz des Heizelementes 109 sollen die aus Keramik, Glas oder keramischem Glas bestehenden Stege 110, die mindestens eine (nicht dargestellte) Decke tragen sollen, mit katalytisch aktiven Legierungen versehen werden (z.B. aus Platinmetall, Gold, Silber, Nickel). In diesem Fall ist es für die sichere elektrische Trennung von Heizelement 109 und Messelektrode 108 zweckmässig, dass die Stege 110

unterbrochen werden, und zwar in denjenigem Abschnitt 110/1, der mit dem Heizelement 109 in Verbindung steht, und in denjenigem Abschnitt 110/2, der nicht mit dem Heizelement 109, jedoch mit der Messelektrode 108 in Verbindung steht. Falls auch die (nicht dargestellte) Decke katalytisch wirksam und damit elektrisch leitend gemacht werden soll, dann müssen die Stege 110/1 mit einer elektrisch isolierten, deckungsgleichen Unterschicht gegen das Heizelement 109 isoliert werden. Der sonstige Aufbau und der Herstellvorgang des Sensors 107 entspricht dem des vorher beschriebenen Sensors 88; auch dieser Sensor 107 ist grundsätzlich für das potentiometrische Messprinzip geeignet.

In den Figuren 12 bis 16 ist eine andere besonders geeignete Herstellungsart für einen Sensor 111 dargestellt. Dieser Sensor 111 besitzt einen plättchenförmigen Träger 112, auf dessen einer Grossseite sowohl die Messelektrode 113 als auch die Bezugselektrode 114 mit Abstand voneinander angeordnet sind und der - zumindest im Bereich seiner beiden Elektroden 113,114 und den zwischen diesen Elektroden 113 und 114 befindlichen Bereich - aus einem sauer-stoffionenleitendem Festelektrolyten (z.B. Zirkondioxid) besteht; die Leiterbahnen dieser Elektroden 113,114 sind mit 113' bzw. 114' bezeichnet. Die Bezugselektrode 114 einschliesslich des anschliessenden Abschnitts ihrer Leiterbahn 114' dieses nach dem polarographischen Messprinzip arbeitenden Sensors 111 ist dem Messgas vorzugsweise über eine nicht dargestellte, poröse Schutzschicht ausgesetzt, die nach einem bekannten Verfahren wie Aufspritzen, Aufdrucken oder ähnlichem aufgebracht ist. Die Messelektrode 113 dagegen soll über Gaszuführkanälen 115 (siehe Figur 16) zugänglich gemacht werden, welche als definierter Diffusionswiderstand für Sauerstoffmoleküle dienen sollen. Zu diesem Zweck wird die aus Platin (oder einem anderen Platinmetall) bestehende Messelektrode 113 (gegebenenfalls einschliesslich ihrer Leiterbahn 113') auf den vorgeglühten und damit porösen Träger 112 aufgedruckt und danach mittels weiterer Druckvorgänge (z.B. drei bis vier Druckvorgänge) mit Platin in denjenigen Bereichen der Messelektrode 113 und erforderlichenfalls auch darüber hinaus verdickt, in denen beim fertigen Sensor 111 die Gaszuführkanäle 115 verlaufen sollen; diese 0,25 mm breiten und 40 (im hohen Verdik-kungen sind mit 116 und die dazwischenliegenden Riefen mit 117 bezeichnet. Diese Riefen 117 werden dann mit einer keramischen oder Keramik enthaltenden Masse ausgefüllt, die gegebenenfalls auch katalytisch wirksame Metalle (Platinmetalle, Gold, Silber) enthalten kann, nach dem späteren Sintervorgang gasundurchlässig ist und Zwischenwände 118 der Kanäle 115 bildet (siehe Figuren 14 und 15). Ausser diesen Zwischenwänden 118 können auch zusätzlich Begrenzungswände 119 auf die Messelektrode 113 und/oder auf sonstige Bereiche des Trägers 112 oder der Leiterbahn 113' aufgebracht werden; im vorliegenden Beispiel schirmt eine solche Begrenzungswand 119 die Messelektrode 113 von der Bezugselektrode 114 ab. In der folgenden Verfahrensstufe wird über den Verdickungen 116, den Zwischenwänden 118 und der Begrenzungswand 119 eine Decke 120 aus Keramik (z.B. aus Aluminiumoxid) gedruckt, die 0,4 mm dick ist. Während des nachfolgenden Sintervorgangs (bei 1300°C) wird der Sensor 111 zusammengesintert und die Verdickungen 116 auf der Messelektrode 113 schmelzen dabei um etwa 20 [im in den porösen Träger 112 hinein und bilden die Kanäle 115.

Nach diesem Verfahren können ebenfalls Kanäle für die Luftsauerstoffzuführung zur Bezugselektrode hergestellt werden, und zwar bei potentiometrischen als auch bei polarographischen Sensoren. Sensoren dieser Art können auch mit Heizelementen versehen werden.

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10 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Elektrochemischer Messfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasen, insbesondere in Abgasen von Brennkraftmaschinen, bei dem in einem metallischen Gehäuse ein Sensor fest und dicht eingebaut ist, der einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten besitzt, welcher einen Träger bildet oder auf einem Träger angeordnet ist und zwei mit Abstand voneinander angeordnete schichtförmige, poröse Elektroden aufweist, von denen mindestens eine dem Messgas ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuführung von Gasen zu mindestens einer der beiden Elektroden (12, 13; 29,30; 45,50; 60,61; 69,70; 92,93; 108; 113,

114) Kanäle (22; 94,94' ; 115) dienen, die zwischen der betreffenden Elektrode (13; 30; 45,50; 60,61; 69,70; 92,93; 113) mit ihrem Träger ( 14; 31 ; 46; 59; 71 ; 89; 108; 112) und einer Deckplatte(17; 36; 63; 77, 83; 103, 103'; 120) verlaufen.

2. Messfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Höhe der Kanäle (22; 94,94' ; 115) bis zu 100 (im beträgt und ihre Breite unter 1 mm liegt.

3. Messfühler nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Höhe der Kanäle (22; 94,94' ; 115) 20 bis 40 jxm beträgt.

4. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Gaszuführkanäle (22) von Riefen (19,20; 37,38; 43,44; 53,54; 64,65; 66,67; 73,75; 73', 75'; 84,85) als Vertiefungen in mindestens einem Bauteil des Sensors (10; 28; 41; 55; 68) gebildet werden.

5. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführkanäle (94,94';

115) additiv auf einem Bauteil des Sensors (88; 111) aufgebaut sind.

6. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführkanäle (94,115) Wände und/oder Boden und/oder Decken (99, 103,118, 120) haben, die zumindest teilweise aus einem Material bestehen oder Stoffe enthalten, welche die Einstellung des Gasgleichgewichts katalysieren.

7. Messfühler nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil eines schichtförmigen Heizelementes (97; 109) einen Teil der katalytisch wirkenden Kanäle (94) bildet.

8. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (12,13; 29,30) am messgasseitigen Endabschnitt des Sensors (10; 28) angeordnet sind, dass die Messelektrode (12; 29) die Einstellung des Gasgleichgewichts stärker katalysiert als die Bezugselektrode (13; 30) und dass die Bezugselektrode (13; 30) mit Kanälen (22) in Verbindung steht, welche nur am messgas-fernen Endabschnitt des Sensors (10; 28) offen sind und dort den Zutritt von Luftsauerstoff erlauben.

9. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (50; 61; 69; 92; 113) mit einer Anzahl von Kanälen (53,54; 66,67; 73,75; 73', 75'; 94; 115) überzogen ist, die zum Messgas hin geöffnet sind und für Sauerstoffmoleküle einen bestimmten Diffusionswiderstand bilden, und dass die zum messgasfernen Endabschnitt des Sensors (41; 55; 68; 88; 111) führenden Leiterbahnen der Elektroden (45,50; 60', 61'; 69', 70'; 92, 93; 113,114) für den Anschluss an eine Gleichstromquelle dienen.

10. Messfühler nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (113,114) des Sensors (111) am messgasseitigen Endabschnitt des Sensors (111) angeordnet sind, und dass die Bezugselektrode (114) dem Messgas ausgesetzt ist.

11. Messfühler nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (45,50; 60,61) am messgasseitigen Endabschnitt des Sensors (41 ; 55; 88) angeordnet sind,

und dass die Bezugselektroden (45; 60; 93) mit Kanälen (43; 64; 94') in Verbindung steht, welche nur am messgasfernen Endabschnitt des Sensors (41,55; 88) offen sind und dort den Zutritt von Luftsauerstoff erlauben.

12. Messfühler nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (69,70) auf dem mittleren oder auf dem messgasfernen Längenbereich des Sensors (68) angeordnet sind und dass mindestens die Messelektrode (69) über Kanäle (73) mit dem Messgas in Verbindung steht.

13. Messfühler nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (69,70) auf dem mittleren oder auf dem messgasfernen Bereich des Sensors (68) angeordnet sind und dass die Messelektrode (69) über Kanäle (73) mit dem Messgas in Verbindung steht und die Bezugselektrode (70) über Kanäle (84) oder direkt dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist.

14. Messfühler nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10; 28; 41; 55; 68; 88; 107) mindestens ein schichtförmiges Heizelement (26; 39; 49; 57; 82; 97,97'; 109) hat.

15. Verfahren zum Herstellen eines Messfühlers mit auf schichtförmigen Elektroden oder Leiterbahnen angeordneten Gaszuführkanälen nach einem der Patentansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a) als erste Verfahrensstufe die betreffenden Elektroden (92,93) und Leiterbahnen (95,93') mittels eines Beschich-tungsverfahrens auf einem Träger (89) aufgebracht werden, der zumindest teilweise aus einem sauerstoffionenleitenden Material besteht,

b) als zweite Verfahrensstufe Stege ( 100,100/1 ) bzw. Stützen (99,99') aus sinterfähigem, gasundurchlässigem Material nach vorgegebenem Muster auf Elektroden (92,93), Leiterbahnen (95,93') und Teile des restlichen Trägers (89) aufgebracht werden,

c) als dritte Verfahrensstufe die zwischen den Stegen (100, 100/1) bzw. Stützen (99,99') befindlichen Riefen (117) mit einem beim Sintervorgang entweichenden oder chemisch auslösbaren Füllstoff ausgefüllt werden,

d) als vierte Verfahrensstufe eine Decke (103, 103') aus einem sinterfähigen, gasundurchlässigen Material auf den Riefen-Füllstoff und die Stege (100,100/1) bzw. Stützen (99, 99') aufgebracht wird und e) als fünfte Verfahrensstufe der nach der vierten Verfahrensstufe erzielte Sensor (88) gebrannt wird und dabei die Kanäle (94,94') vom Füllstoff befreit werden.

16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensstufen b) und c) zusätzlich ein Sintern vorgenommen wird.

17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Verfahrensstufe nach vorgegebenem Muster auf die Decke ( 103,103 ' ) und auf die freiliegenden Endabschnitte der Stege (100, 100/1) bzw. Stützen (99,99') einezweite Decke (105,105') aufgebracht wird, welche auch aus sinterfähigem, gasundurchlässigem Material besteht und dabei nach vorgegebenem Muster Ausgänge von Kanälen (94,94') verschliesst, und dass als folgende Verfahrensstufe der Sensor (88) gesintert wird.

18. Verfahren zum Herstellen eines Messfühlers mit auf schichtförmigen Elektroden oder Leiterbahnen angeordneten Gaszuführkanälen nach einem der Patentansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a) als erste Verfahrensstufe die betreffenden Elektroden (113) bzw. Leiterbahnen (113') mittels eines Beschichtungs-verfahrens auf einem porösen Träger (112) aus Keramik auf5

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PATENTANSPRÜCHE

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gebracht werden, die zumindest teilweise sauerstoffionenlei-tend ist,

b) als zweite Verfahrensstufe diejenigen Bereiche der Elektroden (113) bzw. Leiterbahnen ( 113 ' ), über denen Gaszuführkanäle (1 15) verlaufen sollen, mit Verdickungen (116) versehen werden, die mehrfach dicker ausgebildet werden als diejenigen Bereiche, die keine Gaszuführkanäle tragen,

c) als dritte Verfahrensstufe die zwischen den verdickten Bereichen der Elektroden (113) und Leiterbahnen (113') verbleibenden Riefen (117) mit einer keramischen oder Keramik enthaltenden, Zwischenwände (118) bildenden, gasundurchlässigen Masse ausgefüllt werden und nach vorgegebenem Muster Begrenzungswände (119) für die Gaszuführkanäle (115) auf den Elektroden (113), Leiterbahnen (113') und auf den porösen Träger (112) aufgeformt werden,

d) als vierte Verfahrensstufe über die Verdickungen (116) der Elektroden (113) und Leiterbahnen (113'), Zwischenwände (118) und Begrenzungswände (119) eine aus gasundurchlässiger Masse bestehende sinterfähige Decke (120) aufgebracht wird, und e) als fünfte Verfahrensstufe der gesamte Sensor (111) zusammengesintert wird und dabei die Verdickungen (116) der Elektroden (113) und Leiterbahnen (113') zum Teil in den porösen Träger (112) eingeschmolzen werden.