CN105324663B - 具有接触面的传感器元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器元件，尤其是用于检测气体的物理性质，尤其是用于检测一种气体组分的浓度或内燃机的废气的温度或固体的组成部分或液体的组成部分，其中，传感器元件(20)例如具有固体电解质膜(21)和在它的纵向上相互相对置地具有第一末端区和第二末端区(202)，其中，传感器元件(20)在第二末端区(202)外部，尤其是在第一末端区中，具有功能元件，该功能元件与在第二末端区(202)中布置在传感器元件(20)的外表面上的接触面(43，44)导电地连接，其特征在于，接触面(43)在它的与第一末端区(201)背离的一侧上具有例如具有半径(R)的倒圆。接触面(43，44)尤其各由三个分区组成：头区(432，442)，颈区(433，443)和躯干区(431，441)。
Description
现有技术
本发明从已知的传感器元件出发，其例如作为废气传感器使用，尤其是作为λ传感器，其在机动车中得到非常广泛的应用。但是本发明也可以应用于其它类型的传感器元件，例如用于检测废气的其它的气态的组成部分的传感器和颗粒物传感器或类似传感器。
本发明尤其涉及一种是被烧结的或可烧结的陶瓷的传感器元件，其例如通过将各单个的必要时被印刷的陶瓷的生膜聚集起来，尤其是相互堆摞起来，进行制造。
传感器元件在一般地面对废气的传感器元件的第一末端区中尤其包括至少一个电的，电化学的和/或电子的功能元件。传感器元件的电的可供给性在此在一般地背离废气的第二区域中通过在传感器元件外表面上的接触面提供。
除了导电性以外，要求接触面在运行中和在制造传感器元件中具有高的耐温性和化学稳定性。因此广泛使用贵金属，例如铂或类似物。由于这种贵金属比较昂贵，因此一般都力图尽可能缩小接触面。
另一方面，如果由于传感器元件的制造公差或者由于与传感器中的传感器元件共同作用的接触元件，如金属线，销子，弹簧或类似物，的制造公差而不再在所有情况下可靠地保证接触（接通），那么接触面的缩小被看作是关键性的。
由DE10208533A1，DE102004047783A1和DE102009055416A1已知具有接触面的传感器元件。该接触面在其与功能元件背离的末端区中矩形地实施。
本发明的优点
按照本发明的具有权利要求1的特征的传感器元件具有优点，它们或者它们的接触面可以以减少的材料使用和由此成本有利地制造，而不会与电接触相关地出现增大的装配误差。
为此按照本发明规定，接触面在它的与第一末端区背离的一侧上具有倒圆。
申请人的针对接触面和所属的接触元件的相对位置的制造波动对尤其是快速节奏的自动化装配的研究已经表明，相对位置波动不仅在纵向上而且在横向上出现，由此在相应的分散宽度下减小接触面的长度和宽度会导致装配误差。
相同的研究也表明，在尤其是自动化的装配之后接触面和所属的接触元件的相对位置的在纵向上的波动与在横向上的波动不相关联或者仅仅可忽略地弱地相关联。
结果因此用于试验目的的正好还足够大的尺寸的矩形的接触面不仅在其在纵向上的边缘区域中而且在其在横向上的边缘区域中以一定的频率被接触元件接触。但是这种矩形的接触面在与废气背离的角部区域中以实际上极小的频率被接触元件接触到。因此在这种背景下清楚的是，为什么接触面在这些区域中的倒圆不增大装配误差的频率。
按照本发明规定的倒圆就此尤其也能够缩小接触面，尤其是也在传感器元件中，其本身不被小型化或者仅仅以一定的程度被小型化并且在其中就此而言提出提高的装配要求。结果，传感器元件的一个接触面，多个接触面或全部接触面的面积(在传感器元件的俯视图中或在传感器元件的最大表面的俯视图中)可以分别减小到传感器元件的最大表面的面积的2%或更小，尤其是甚至减小到传感器元件的最大表面的面积的1.5%或更小。
附加地或备选地，传感器元件的一个接触面，多个接触面或全部接触面的长度可以减小到传感器元件的长度的9%或更小，尤其是甚至减小到传感器元件的长度的8%或更小。附加地或备选地，传感器元件的一个接触面，多个接触面或全部接触面的宽度也可以减小到传感器元件的宽度的35%或更小，尤其是甚至减小到传感器元件的长度31.5%或更小。
本发明尤其是也可以有利地涉及传感器元件，它们的高度(被烧结的)不小于1.2mm和/或它们的长度(被烧结的)不小于50mm和/或它们的宽度(被烧结的)不小于4.5mm，和其中就此而言提出提高的装配要求。未被烧结的传感器元件的尺寸以高出25%。
用语“纵向”，“横向”和“垂直方向”在本申请的范围中原则上仅仅在直角坐标系的意义上使用。但是此外尤其也可以涉及这样的方向，它们通过传感器元件标出，例如在尤其是长方体形的传感器元件的情况下纵向可以是这种方向，即，传感器元件的最长的侧棱边指向这个方向上，垂直方向可以是这样的方向，即传感器元件的最短的侧棱边指向这个方向上和/或横向可以是这样的方向，即传感器元件的具有平均长度的侧棱边指向这个方向上。例如在棒形的传感器元件情况下纵向可以指向一个轴线的方向上，棒形的传感器元件围绕该轴线是旋转对称的或者基本上旋转对称。
在仅仅基本上提到一个方向时，除了这个方向以外在狭义上也考虑这样的方向，这些方向与该方向稍微偏离，例如以不大于15°和/或这样的方向，这些方向至少与该方向不是正交的。通过一个结构附加地也在这样的时候基本上实现一个方向，即当相关的结构仅仅在一个小的部分区域中偏离时，该部分区域例如包括不多于该结构的10%。
在本申请的范围中，“传感器元件的长度”理解为传感器元件在纵向上的延伸长度，“传感器元件的宽度”理解为传感器元件在横向上的延伸长度，和“传感器元件的高度”理解为传感器元件在垂直方向上的延伸长度。该方向对于传感器元件的俯视图也是决定性的。
用语“传感器元件的末端区”理解为与纵向相关地在本申请的范围中原则上仅仅是传感器元件的一个相关联的分区，它包括传感器的相关的末端并且不超过传感器元件的长度的50%。就此而言一个末端区和一个相对置的末端区例如仅仅在一个面上相交。有些受限地，传感器元件的一个末端区尤其也可以理解为传感器元件的一个相关联的分区，它包括传感器的相关的末端并且不超过传感器元件的长度的三分之一或甚至不超过传感器元件的长度的四分之一。
用语“功能元件”在此原则上不应该窄义地理解。例如它可以涉及一种与传感器元件的外部空间通讯的贵金属电极或金属陶瓷电极和/或电的电阻加热器，其在20°C时具有尤其最大30欧姆的电阻，和/或类似物。
用语“在一侧上倒圆的接触面”在本申请的范围中，原则上仅仅理解为，该接触面可以考虑为由相同的长度和相同的宽度的矩形接触面产生，从该接触面上在相关的一侧上在至少一个角部区域中材料被去掉。
尽管在此情况下产生的轮廓，尤其是在狭义数学意义上，完全或部分地可以是圆弧形的并且尤其是可以包括90°或180°的弧度，但是原则上仅仅从角部区域中去除材料。在这个意义上“倒圆”也包括切斜面或倒棱。
在第一种情况下用语“曲率半径”以自然方式和方法产生，而在非狭义数学意义上圆弧形的倒圆的情况下它是通过圆弧形的倒圆的曲率半径给出的，它与实际的轮廓在中心上偏移最小。这在下面还要借助于示例进行解释。
本发明的有利的设计结构规定，曲率半径具有或超过一定的最小尺寸。本发明的有利作用此时特别地显著。在被烧结的传感器元件中除了米制的最小尺寸，例如0.3mm；0.4mm；0.5mm或0.6mm，以外，备选地或附加地还考虑这样的最小尺寸，它们以占传感器元件的宽度的比例的方式测量，例如6%；8%；10%或12%，和/或以占接触面的宽度的方式测量，例如15%；23%；30%或45%。
在有利的极端情况下倒圆是最大的，即接触面的末端段是半圆形的或近似于半圆形的。曲率半径此时通过接触面的半个宽度给出。
本发明的特定的实施方案涉及传感器元件，其中在与功能元件相对置的末端区中除了接触面以外还附加地布置另一个接触面，例如相互并排地布置。
该另一个接触面可以或者与接触面一样接触相同的功能元件，例如电加热器，或者与接触面不一样接触另一个功能元件，例如另一个电极。
该另一个接触面原则上也可以按照在本申请的范围中针对接触面给出的特征或在本申请的范围中针对接触面给出的特征组合来设计。该接触面和该另一个接触面尤其可以相对于应该轴线镜像是对称的或基本上镜像对称的，该轴线在传感器元件的纵向上，尤其是在相对于传感器元件的横向上中心地延伸。
在两个接触面的情况下在接触面之间形成一个间距，它一般地如此地足够大地设计，即在制造波动和不完整性（“填补”)的范围中也可靠地排除在接触面之间的并联。通常在接触面之间要求一个绝缘电阻，其数量级在室温20°C下为兆欧姆，和其数量级在最大运行温度下，例如400°C下，为十万欧姆。
申请人的研究表明，通过按照本发明的方式和方法对一个或甚至两个接触面倒圆，尤其是接触面的相互面对的角部区域中，在接触面之间的抗并联性进一步提高。甚至在接触面之间的间距(最短的连接)通过设想的倒圆工艺没有减小时也是这种情况。估计这个效果应该归因于在尖锐的角部中出现的电位峰值或场强最大值等等。
在这一点上也优选的是，曲率半径为或者超过一定的最小尺寸。本发明的有利的作用此时特别显著。优选为曲率半径优选为大于在传感器元件上构成的接触面之间的间距或大于在传感器元件上构成的接触面之间的间距的一个比例，例如10%；30%或50%。
本发明的特定的实施例涉及具有至少一个接触面的传感器元件，接触面与布置在传感器元件内部的功能元件和/或与布置在传感器元件内部的导体线路共同作用。接触面与位于传感器元件内部的区域的电连接经由通道实现，该通道从接触面出发，例如垂直于接触面，通到传感器元件的内部中并且其由现有技术，例如DE102009028194A1，本身是已知的。
重要的是，通道形成在接触面和功能元件之间的电连接的在制造技术上机械地和电地敏感的区域。由于这个原因希望该区域，在该区域中通道碰到接触面上，不与接触元件机械地相互作用，接触元件例如传力配合地从传感器元件外部在接触面处电接触传感器元件。
因此尤其规定，接触面包括第一区域(以下称为躯干区)，它被设置用于与接触元件的机械的相互作用，和包括第二区域(以下称为头区)，它不是被设置用于与接触元件的机械的相互作用，而是形成与通道的连接。
躯干区尤其构造成椭圆形的，具有直的侧棱边，而头区尤其构造成圆形的或圆环形的。在躯干区和头区之间构成第三区域(以下称为颈区)，它的功能是，使躯干区和头区在最小的材料需求下电连接地相间隔。为了使材料需求最小化在保证在接触面和功能元件之间的可接通性和电连接的情况下规定，在其中接触面的宽度比在躯干区和头区中的较小并且是相对于头区最好小至少5%或甚至25%和/或相对于躯干区最好小至少15%或甚至50%。
为了使通道不过度远地在功能元件的方向上移动，在此一般地存在提高的温度和因此降低的绝缘强度，有利的是限制颈区的纵向延伸长度，例如限制到一种长度上，其小于躯干区和/或头区的纵向延伸长度。
此外已经证明有利的是，通道从在传感器元件的横向上偏离中心地布置的接触面出发，朝着传感器中心在横向上定向。相应地，接触面的头区也朝着传感器中心在横向上定向。
在本发明的一个特别的扩展方案中，这是由此实现的，附加地接触面的躯干区具有第一对称轴线，其尤其是在传感器元件的纵向上延伸，和接触面的头区和颈区具有一个公共的第二对称轴线并且第一对称轴线和第二对称轴线之间夹成一个角度，尤其是5°至25°。
与本发明相关联地，用于导体线路，供给线，通道和接触面的专门的材料选择可以进一步实现目标。原则上在此优选具有83%重量百分比或更大的贵金属比例的材料，由此可以实现具有最小贵金属使用量的预先给定的欧姆电阻。对于至少一个通向加热装置的供给线，甚至优选贵金属比例为95%重量百分比或更大，例如98%重量百分比。为了这种结构的电阻的精确的可调整性，比例为至少1%重量百分比Al2O3，更好甚至至少1.5%重量百分比Al2O3，优选最大2.5%重量百分比Al2O3，已经证明是有利的。通向加热装置的至少一个供给线可以与加热装置一体地和由相同的材料构造成。
附加地或备选地，对于通向金属陶瓷电极的供给线和/或对于至少一个接触面，规定贵金属比例比用于通向加热装置的至少一个供给线较小，优选例如83%重量百分比至87%重量百分比，其中，尤其是在通向金属陶瓷电极的供给线中ZrO2和Y2O3的比例规定一起为12%重量百分比至16%重量百分比。有利的是，通向金属陶瓷电极的供给线与金属陶瓷电极可以一起在一个工艺步骤中并且由相同的材料制造。对于供给线通向金属陶瓷电极或对于金属陶瓷电极，Al2O3的比例为优选0.2%重量百分比至1%重量百分比也是有利的。
附加地或备选地，对于至少一个通道，规定贵金属比例比用于通向加热装置的至少一个供给线小，优选例如83%重量百分比至87%重量百分比，其中，在通道中ZrO2和Y2O3的比例规定一起为3%重量百分比至8%重量百分比和附加地规定Nb2O5的比例为6%重量百分比至12%重量百分比。有利的是，该通道在制作过程中能够更好地操控。尤其地，相应的膏具有更好的流变学特性并且能够实现通道在传感器元件内部的更好的陶瓷连接。与主要由YSZ构成的传感器元件相关联地，由此在通道的边缘区域中此外形成一个减小的氧离子传导能力，这改善传感器元件的功能。
上述的贵金属部分尤其可以由铂构成。备选地，尤其针对至少一个通道，为了稳定金属相，相对于材料的总组成，优选0.2%重量百分比至0.8%重量百分比的比例可以由铑构成和/或，相对于材料的总组成，优选0.2%重量百分比至1%重量百分比的比例可以由钯构成。
其它的贵金属比例可以随时规定。
附图
图1以分解图透视地和示意地示出按照本发明的传感器元件。
其它的图示出放大的细节图。
实施例的描述
作为本发明的一个实施例，图1示出传感器元件20的总体视图，它可以布置在一个气体测量探测器（没有示出）的外壳中，它用于确定内燃机(没有示出)的废气中的氧浓度。通过配设相应的功能元件，本发明当然也可以适合于用于其它的传感器，例如用于颗粒物测量的传感器的传感器元件。
传感器元件在图1中在纵向上从左向右延伸，其中，传感器元件20的第一末端区201在右侧和传感器元件20的第二末端区202在左侧构成。在按照规定的安装和运行下，传感器元件20的第一末端区201面对废气和传感器元件20的第二末端区202背离废气。
此外在图1中传感器元件20在横向上从前向后延伸和在垂直方向上从下向上延伸。
传感器元件20由印刷的陶瓷的层构造成，其在本示例中由第一，第二和第三固体电解质膜21，22，23构成并且含有氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)。固体电解质膜21，22，23在示例中在烧结工艺之前具有长度72mm，宽度5mm和高度540μm。被烧结的传感器元件20的膜具有减小了20%的棱边长度。
第一固体电解质膜21在其从传感器元件20的角度看向外指向的大表面上，在图1中在下面，在传感器元件20的第二末端区202中设置接触面43和另一个接触面44，在此处是被印刷的；也参见图3。
第一固体电解质膜21在其从传感器元件20的角度看向内指向的大表面上，在图1中在上面，在传感器元件20的第一末端区201中设置回形的加热装置311作为功能元件31，其用于加热传感器元件20的第一末端区201。在回形的加热装置311的延伸部分中在其末端上各连接一个导体线路321，322，其中，从加热装置311到导体线路321，322的过渡部通过结构宽度和/或高度的增大或每长度的电阻的减小表征。
导体线路321，322在废气侧具有称为供给线323，325的部段，其在本例中具有恒定的宽度。导体线路321，322此外在背离废气侧具有称为凸缘324，326的部段，其在本例中环形地构造成；也参见图4。
第一固体电解质膜21在其从传感器元件20的角度看向内指向的大表面上，在图1中在上面，此外设置有绝缘层330和密封框331，以及膜粘合剂层333，在此处是被印刷的。
第一固体电解质膜21在第二末端区202中具有两个通道501，502，其在垂直方向上通过第一固体电解质膜21延伸并且分别将接触面43，44与导体线路321，322的凸缘324，326导电连接；参见图6。
第二固体电解质膜22在两侧各设有膜粘合剂层333，此外第二固体电解质膜22具有参考气体通道35，其沿着与废气背离地布置的参考气体开口351一直延伸到传感器元件20的第一末端区201中和在此在横向上位于中心地延伸。参考气体通道35是未被填充地构造成的，尤其是在它里面不设置任何多孔的填充物。
第三固体电解质膜23在其从传感器元件20的角度看向内指向的大表面上，在图1中在下面，在参考气体通道35对面，设置有金属陶瓷电极312作为用于测量氧浓度的功能元件31。在金属陶瓷电极312的延续部分中在其末端上连接有导体线路328，其中，从金属陶瓷电极到导体线路328的过渡部通过结构宽度的减小表征。
导体线路328在废气侧具有称为供给线327的部段，其在本例中具有恒定的宽度。导体线路328此外在背离废气侧具有称为凸缘329的部段，其在本例中环形地构成；也参见图5。在第三固体电解质层23的这一侧上，至少在此处除此之外是为被印刷的，设置有膜粘合剂层333。
第三固体电解质膜23在其从传感器元件20的角度看向外指向的大表面上，在图1中在上面，在传感器元件20的第二末端区202中设置有接触面45和另一个接触面46，在此处是被印刷的；也参见图2。
在该另一个接触面46上连接一个具有例如恒定的宽度的导体线路320，其一直延伸到布置在传感器元件20的第一末端区域201中的另一个金属陶瓷电极313。导体线路320用例如密封的覆盖层361覆盖，该另一个金属陶瓷电极313配有多孔的层362，由此保证在外部空间和另外的金属陶瓷电极313之间的通讯。
第三固体电解质膜23在第二末端区域中具有通道503，其在垂直方向上通过第三固体电解质膜23延伸并且将接触面45与凸缘329导电连接；参见图6。
在图2中在第三固体电解质膜23的俯视图中示出传感器元件20的背离废气的第二末端区202。在那里在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角上，接触面45布置在左侧。
接触面45由三个分区组成，即躯干区451，头区452和颈区453。躯干区451布置在接触面45的与废气背离的一侧上。它具有长形的基本形状，其由一个相同的长度和宽度的矩形通过角部的最大的倒圆产生，即通过具有曲率半径R的倒圆，该曲率半径对应于躯干区451或接触面45的一半宽度。通过这种方式由此在接触面45的背离废气的一侧上形成躯干区451或接触面45的半圆形的末端区。
相对于未被烧结的传感器元件20(被烧结的：-20%)，为躯干区451的长度在本例中为2.5mm或以上，躯干区451的宽度为1.5mm或以上。躯干区451与传感器元件20的左外棱边相间隔0.4mm或更小和与传感器元件20的前外棱边相间隔1.3mm或更小。
头区452布置在接触面45的与废气面对的一侧上。头区452例如环形地构成，具有内直径0.5mm或更小和外直径1mm或更大，相对于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
颈区453在躯干区451和头区452之间构成。它相对于躯干区451和头区452形成接触面45的一个收缩部，其在示例中具有最小宽度0.3mm和长度0.3mm，相对于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
躯干区451在示例中具有关于一个轴线的镜面对称性，该轴线在传感器元件20的纵向上指向。头区452和颈区453也具有镜面对称性，但是关于一个轴线，该轴线相对于传感器元件20的纵轴线在传感器元件20的俯视图上在数学上负的旋转方向上被转动9°，由此头区452和颈区453总体上朝着传感器中心方向上稍微倾斜。
接触面45的头区452与通过第三固体电解质层23的通道503导电地共同作用。
在图2中此外在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角上另一个接触面46布置在接触面45的右侧旁边。另一个接触面46的布置和尺寸在这种意义上，即在从左向右的交换下，对应于接触面45的躯干区451的布置和尺寸，其条件是，在接触面45和另一个接触面46之间存在至少0.6mm的间距，相对于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
另一个接触面46仅仅由一个对应于接触面45的躯干区451的部分组成，即没有头区和颈区。它也不与一个通道共同作用，相反它直接地与导体线路328接触，该导体线路通向另一个金属陶瓷电极313。在纵向上的导体线路328的中轴线在此相对于在纵向上的另一个接触面46的中轴线横向向内地移动0.1mm至0.4mm，在示例中0.2mm，相对于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
接触面45，46具有贵金属比例为83%重量百分比至87%重量百分比，以及ZrO2和Y2O3的比例一起为12%重量百分比至16%重量百分比。
在图3中在图1中的向下指向的第一固体电解质膜21下面的底视图中示出传感器元件20的背离废气的第二末端区202。在那里在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角上接触面43被布置在左侧。
接触面43由三个分区组成，即躯干区431，头区432和颈区433。躯干区431布置在接触面43的背离废气的一侧上。它具有长形的基本形状，其由相同的长度和宽度的矩形通过角部的最大的倒圆产生，即通过具有曲率半径R的倒圆，曲率半径对应于躯干区431或接触面43的半个宽度。通过这种方式由此在接触面43与废气背离的一侧上形成躯干区431或接触面43的半圆形的末端区。
关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)躯干区431的长度在本例中为2.5mm或以上，躯干区431的宽度为1.5mm或以上。躯干区431与传感器元件20的左外棱边相间隔0.4mm或更小和与传感器元件20的前外棱边相间隔1.3mm或更小。
头区432布置在接触面43与废气面对的一侧上。头区432例如环形地构成，具有内直径0.5mm或更小和外直径1mm或更大，关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
颈区433在躯干区431和头区432之间构成。它相对于躯干区431和头区432形成接触面43的收缩部，在示例中具有最小宽度0.9mm和长度0.3mm，关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
接触面43的颈区433，在此处以大于2的倍数，比图2中的接触面45的颈区451宽得多。背景是，经由加热装置311的接触面43输入高的电流，而金属陶瓷电极312的接触面45仅仅输入较小的电流。接触面43因此以减小的欧姆电阻或扩大的颈区433构造成。
躯干区431在示例中具有关于一个轴线镜面对称性，该轴线在传感器元件20的纵向上指向。头区432和颈区433也具有镜面对称性，但是是关于一个轴线，该轴线相对于传感器元件20的纵轴线在传感器元件20的俯视图中在数学上负的旋转方向上被转动9°，由此头区432和颈区433总体上稍微朝着传感器中心倾斜。
接触面43的头区432与通过第一固体电解质层21的通道501导电地共同作用。
在图3中此外在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角上另一个接触面44布置在接触面43右侧旁边。另一个接触面46的布置和尺寸，在这种意义上，即在从左向右和从正的旋转方向与负的旋转方向的交换下，对应于接触面43的布置和尺寸，其条件是，在接触面43和另一个接触面44之间存在至少0.6mm的间距，关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。
接触面43，44具有贵金属比例为83%重量百分比至87%重量百分比，和ZrO2和Y2O3的比例一起为12%重量百分比至16%重量百分比。
在图4中在从上方看图1中的第一固体电解质膜21的俯视图中示出传感器元件20的背离废气的第二末端区202。在那里在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角上导体线路322布置在右侧。导体线路322由两个分区组成，即供给线325和凸缘326。
供给线325形成导体线路322的废气侧的部分和从加热装置311在废气侧一直延伸到与供给线325废气背离地布置的凸缘326。在本例中供给线325具有宽度B 1.2mm和在废气侧以在横向上的间距0.25mm延伸传感器元件20的中间的纵轴线，分别关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。在一个背离废气的末端区中供给线325向右即向外在18°的角度下弯曲。
凸缘326环形地构成和在本例中画出一个180°的弧，它的外直径与供给线325的宽度B相同和它的内直径为0.4mm。因此凸缘的宽度为0.3mm，分别关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。凸缘宽度b与供给线宽度B的宽度比为0.33。
关于在传感器运行中出现或通常可能出现的温度分布而言，通道501的电阻等于或约等于导体线路322的电阻。除了均匀的温度分布以外，例如20°C，在此备选地也可以产生非均匀的温度分布。例如可以将在加热装置311的区域中的1100°C和在通道501的区域中的200°C，300°C或甚至400°C的在纵向上的均匀的温度升高作为基础。
功能元件，尤其是加热装置311与接触面43的电连接的电阻例如在20°C时在2.5欧姆的范围中。
在图4中此外在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角下导体线路321关于导体线路322的中心纵轴线对称地布置。导体线路321的布置和尺寸在这种意义上，即在左边和右边的交换下，对应于导体线路322的布置和尺寸。
供给线325，323具有大于95%重量百分比例如98%重量百分比的贵金属比例和至少1%重量百分比的Al2O3。
关于在传感器运行中出现或通常可能出现的温度分布而言，通道502的电阻等于或约等于导体线路321的电阻。除了均匀的温度分布以外，例如20°C，在此备选地也可以产生非均匀的温度分布。例如可以将在加热装置311的区域中的1100°C和在通道501的区域中的200°C，300°C或甚至400°C的在纵向上的均匀的温度升高作为基础。
作为变型方案，图4a示出具有稍微修改的供给线323，325的传感器元件20，其中，该修改仅仅在于，供给线323，225的宽度B仅仅为1.08mm而不是1.2mm，即与凸缘324，326相比较稍微减小了(10%)。该公制尺寸是关于未被烧结的传感器元件20而言的(被烧结的-20%)。
在图5中示出在图3中从下方看的第三固体电解质膜23的底视图中的传感器元件20的背离废气的第二末端区202。在那里在朝着传感器元件20的面对废气的第一末端区201的视角下导体线路322布置在右侧。导体线路322由两个分区组成，即供给线327和凸缘329。
供给线327形成导体线路的废气侧的部分和从金属陶瓷电极312在废气侧一直延伸到与供给线327废气背离地布置的凸缘329。在本例中供给线具有宽度B 0.4mm(未被烧结的；被烧结的：-20%)并且在废气侧如此地延伸，即它，在传感器元件20的俯视图中的垂直投影上，布置在参考气体通道35内部。供给线327的这个部分在制造过程中因此在很大程度上被保护免受挤压。
在背离废气的末端区中供给线327向右，即向外，在不大于25°，在此处为8°，的角度下被弯曲。在这个背离废气的末端区中，在传感器元件20的俯视图中的垂直投影上，供给线与参考气体通道35的棱边相交。通过较小的交割角度，在导体线路328和参考气体通道35的棱边之间产生长的重叠区并且由此也很好地在制造过程中保护供给线327免受挤压。
凸缘329环形地构成。凸缘b的宽度为0.3mm，关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%)。凸缘宽度b与供给线宽度B的宽度比为0.75。
供给线327具有83%重量百分比至87%重量百分比的贵金属比例，和ZrO2和Y2O3的比例一起为12%重量百分比至16%重量百分比。
关于在传感器运行中出现或通常可能出现的温度分布而言，通道503的电阻等于或约等于导体线路328的电阻。除了均匀的温度分布以外，例如20°C，在此备选地也可以产生非均匀的温度分布。例如可以将在金属陶瓷电极3121的区域中的750°C和在通道503的区域中的200°C，300°C或甚至400°C的在纵向上的均匀的温度升高作为基础。
作为变型方案，图5a示出具有稍微修改的供给线328的传感器元件20，其中，该修改仅仅在于，供给线328的宽度B在背离废气的末端区中相对于供给线328的面对废气的区域被提高50%，从0.4mm提高到0.6mm。该公制尺寸是关于未被烧结的传感器元件20而言的(被烧结的-20%)。
在一个通过通道501，502，503的、垂直于传感器元件20的纵向的平面中，一个通过在前面的图1至5中示出的传感器元件20的截面在图6中纯示意地示出。
通道501，502，503构造成传感器元件20的镀通孔601，602，603的径向壁的可导电的覆层。镀通孔601，602，603的直径在示例中为0.6mm，关于未被烧结的传感器元件20而言(被烧结的：-20%，即0.48mm)。
可以看见通道501，502，503分别与参考气体通道35在传感器元件20的俯视图中无重叠地实施。
通道501，502，503具有83%重量百分比至87%重量百分比的贵金属比例，和ZrO2和Y2O3的比例一起为3%重量百分比至8%重量百分比和附加地Nb2O5的比例为6%重量百分比至12%重量百分比。
在一个垂直于传感器元件20的纵向的平面中，大致在传感器元件20的半个纵向延伸长度的范围中，一个通过在前面的图1至5中示出的传感器元件20的截面在图7中纯示意地示出。
如可以看见的，在传感器元件20的俯视图中，导体线路328或供给线327，其通向金属陶瓷电极312，在其整个宽度上与参考通道35重叠703。此外，导体线路321，322，或供给线323，325，其通向电阻加热器，在其宽度的分别约10%上与参考通道35重叠701，702。
Claims (22)
1.传感器元件，其中，传感器元件(20)在它的纵向上相互相对置地具有第一末端区(201)和第二末端区(202)，其中，传感器元件(20)在第一末端区(201)中具有功能元件(31，311，312，313)，该功能元件与在第二末端区(202)中布置在传感器元件(20)的外表面上的接触面(43，44，45，46)导电地连接，其中，金属的接触元件在所述接触面(43，44，45，46)处传力配合地和/或形状配合地从所述传感器元件(20)外部电接触所述传感器元件(20)，其特征在于，接触面(43)在它的与第一末端区(201)背离的一侧上具有倒圆。
2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，倒圆的曲率半径(R)不小于传感器元件(20)的宽度的6%。
3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其特征在于，倒圆的曲率半径(R)为不小于0.3mm。
4.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，倒圆的曲率半径(R)不小于接触面(43，44，45，46)的宽度的15%。
5.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，接触面(43，44，45)具有躯干区(431，441，451)，头区(432，442，452)和颈区(433，443，453)，其中，躯干区(431，441，451)布置在接触面(43，44，45)的与第一末端区(201)背离的一侧上，其中，头区(432，442，452)布置在接触面(43，44，45)的与第一末端区(201)面对的一侧上，其中，在躯干区(431，441，451)和头区(432，442，452)之间布置颈区(433，443，453)，在颈区中接触面(43，44，45)的宽度比在躯干区(431，441，451)中和在头区(432，442，452)中较小。
6.根据权利要求5所述的传感器元件，其特征在于，接触面(43，44，45)的躯干区(431，441，451)具有第一对称轴线，和接触面(43，44，45)的头区(432，442，452)和颈区(433，443，453)具有公共的第二对称轴线，和第一对称轴线和第二对称轴线之间夹成5°至25°的角度。
7.根据权利要求6所述的传感器元件，其特征在于，接触面(43，44，45)在传感器元件(20)的横向上偏离中心地布置并且头区和颈区(432，442，452；433，443，453)从躯干区(431，441，451)来看相对于中心在传感器元件(20)的横向上倾斜地布置。
8.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，在传感器元件(20)的第二末端区(202)中除了所述接触面(43，44，45，46)以外还布置另一个接触面(43，44，45，46)，其中，所述另一个接触面(43，44，45，46)与所述功能元件(31，311，312，313)和/或与另一个功能元件(31，311，312，313)导电地连接，其中，在所述接触面(43，44，45，46)和所述另一个接触面(43，44，45，46)之间形成一个间距，其中，倒圆的曲率半径(R)不小于在所述接触面(43，44，45，46)和所述另一个接触面(43，44，45，46)之间的间距的10%。
9.根据权利要求8所述的传感器元件，其特征在于，倒圆的曲率半径(R)不小于在所述接触面(43，44，45，46)和所述另一个接触面(43，44，45，46)之间的间距。
10.根据权利要求8或9所述的传感器元件，其特征在于，所述接触面(43，44)和所述另一个接触面(43，44)相对于在传感器元件(20)的纵向上延伸的一个轴线是镜像对称的。
11.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，功能元件(31，311，312)布置在传感器元件(20)内部中，其中，在功能元件(31，311，312)和接触面(43，44，45)之间的导电连接具有在传感器元件(20)内部中基本上在纵向上延伸的导体线路(321，322，328)和具有通道(501，502，503)，所述通道基本上垂直于传感器元件(20)的纵向和横向延伸。
12.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述传感器元件用于检测气体的物理性质。
13.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述传感器元件用于检测一种气体组分的浓度或内燃机的废气的温度或固体的组成部分或液体的组成部分。
14.根据权利要求2所述的传感器元件，其特征在于，所述倒圆的曲率半径(R)不小于所述传感器元件(20)的宽度的12%。
15.根据权利要求3所述的传感器元件，其特征在于，所述倒圆的曲率半径(R)为不小于0.6mm。
16.根据权利要求4所述的传感器元件，其特征在于，所述倒圆的曲率半径(R)不小于接触面(43，44，45，46)的宽度的30%。
17.根据权利要求16所述的传感器元件，其特征在于，所述倒圆的曲率半径(R)通过所述接触面(43，44，45，46)的半个宽度给出。
18.根据权利要求5所述的传感器元件，其特征在于，所述躯干区(431，441，451)是椭圆形的。
19.根据权利要求5所述的传感器元件，其特征在于，所述头区(432，442，452)是圆形的或圆环形的。
20.根据权利要求6所述的传感器元件，其特征在于，所述第一对称轴线在所述传感器元件(20)的纵向上延伸。
21.根据权利要求8所述的传感器元件，其特征在于，所述倒圆的曲率半径(R)不小于在所述接触面(43，44，45，46)和所述另一个接触面(43，44，45，46)之间的间距的30%。
22.传感器，其具有根据权利要求1至21中任一项所述的传感器元件(20)和具有一个金属的接触元件，所述接触元件在接触面(43，44，45，46)处传力配合地和/或形状配合地从传感器元件(20)外部电接触传感器元件(20)。
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