CZ153198A3

CZ153198A3 - Elektrické kontaktování snímacího elementu a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ153198A3
Application number: CZ981531A
Authority: CZ
Inventors: Rolf Mayer; Theodor Graser; Johann Wehrmann; Heinz Eisenschmid
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-16
Also published as: DE19638208C2; WO1998012549A1; DE19638208A1; US6231348B1; EP0861435A1; JP2000500876A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká elektrického kontaktování snímacího elementu s alespoň jedním připojovacím kontaktem, který je s kontaktním dílem spojen spojovacím materiálem. Vynález se dále týká způsobu výroby tohoto elektrického kontaktování.

Dosavadní stav techniky

Planární snímací elementy k určování obsahu kyslíku ve spalinách spalovacích motorů potřebují kontakty pro odvedení signálu ze snímacího elementu a pro přívod napětí na jejich povrch. Na základě použití snímacího elementu v zařízeních pro vedení spalin u spalovacích motorů jsou kontakty vystaveny teplotám až do 700 °C. Kontakty musí v této oblasti vysokých teplot zaručit bezpečné elektrické a mechanické spojení a musí rovněž umožnit jednoduchou a bezpečnou manipulaci při výrobě.

Ze spisu WO 95/18965 je znám elektrický kontakt snímacího elementu měřicího čidla na měření plynu, u něhož jsou kontaktní díly spojeny s připojovacími kontakty snímacího elementu prostřednictvím materiálu laserovým svařováním. Přitom se holý kovový kontaktní díl přivarí na připojovací kontakt.

· ·· · · « W * ··· « · · ··· ·· • » · ··

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektrické kontaktování snímacího elementu s alespoň jedním připojovacím kontaktem, který je s kontaktním dílem spojen spojovacím materiálem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že kontaktní díl je alespoň na části spojené s připojovacím kontaktem opatřen vrstvou, pomocí níž je uskutečnitelné spojení spojovacím materiálem mezi kontaktním dílem a připojovacím kontaktem.

Řešení podle vynálezu má tu výhodu, že je vyrobitelné bezpečné elektrické a mechanické spojení, které je odolné vůči teplotám o hodnotě nejméně 700 °C. S kontakty je možno při výrobě jednoduše manipulovat.

Výše uvedené nedostatky dále odstraňuje způsob výroby elektrického kontaktování podle vynálezu, jehož podstatou je, že kontaktní díl se opatří difuzně aktivní vrstvou, a že kontaktní díl s difuzně aktivní vrstvou se spojí s příslušným kontaktním místem snímacího elementu difuzním pájením, popřípadě difuzním svařováním.

Ve vedlejších nárocích jsou uvedena opatření představující výhodná provedení a vylepšení elektrického kontaktování podle vynálezu. Zvlášť jednoduchá manipulace při výrobě kontaktních dílů je umožněna tím, že se kontaktní díly při pájení, popřípadě svařování, spoji s připojovacími kontakty pomocí pásu, to znamená, že jednotlivé kontaktní díly jsou navzájem spojeny pomocí kovového pásu a po provedení pájení nebo svařování se od tohoto kovového pásu oddělí. Zvlášť bezpečného spojení se dosáhne difuzním svařováním, popřípadě difuzním pájením.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje řez měřicím čidlem na měření plynu, obr. 2 půdorys kontaktování podle prvního příkladného provedení, obr. 3 ve zvětšeném měřítku bokorys kontaktování z obr. 2, obr. 4 v perspektivním pohledu kontaktování snímacího elementu podle druhého příkladného provedení a obr. 5a až 5d průběh výroby kontaktování podle obr. 2 a 3.

Příklady provedení vynálezu

Do výfukové trubky 11 je vloženo elektrochemické čidlo 10. kyslíku, které sestává z kovového dílu 12 na straně měření plynu a z kovového dílu 13 na připojovací straně, které společně tvoří pouzdro

14. V pouzdru 14 je uspořádán planární snímací element 16 s částí 17 na straně měření plynu a částí 18 na připojovací straně. Kovový díl 12 na straně měření plynu je proveden například jako oboustranně otevřený trubkový element, v němž dva keramické výlisky 33 a jeden těsnicí element 34. například z práškového steatitu, plynotěsně upevňují snímací element 16. Snímací element 16 je na straně měření plynu obklopen dvoustěnnou ochrannou trubkou 26 s otvory 27 pro vstup a/nebo výstup plynu.

Kovový díl 13 na připojovací straně je rovněž proveden ve tvaru trubky a je opatřen těsnicí přírubou 19. Na konci přivráceném k měření plynu je kovový díl 13 na připojovací straně plynotěsně svařen obvodovým svarovým švem s kovovým dílem 12 na straně měření plynu. Na protilehlém konci odvráceném od měření plynu je na kovovém dílu 13 na připojovací straně provedena zužující se část 36 s otvorem 37. V otvoru 37 je přivařena například kovová plášťová • ·

trubka 38.. V kovové plášťové trubce 38 jsou vedeny připojovací kabely 40 vždy s jedním elektrickým vodičem 41 a izolací 42. Vodiče 41 připojovacích kabelů 40 jsou spojeny s kontaktními díly 50. viz obr. 2.

Ve výfukové trubce 11 je upraven otvor 15, v němž je plynotěsnČ privařen válcový připojovací díl 21. Připojovací díl 21 má prstencovou plochu 22, na kterou dosedá těsnicí příruba 19. Na připojovacím díle 21 je našroubována převleČná matice 23, která působí na těsnicí přírubu 19 a přitlačuje ji k prstencové ploše 22 připojovacího dílu 21.

První příkladné provedení kontaktních dílů 50 vyplývá z obr. 2 a

3. Snímací element 16 má na části 18 na připojovací straně na povrchu vytvořená kontaktní místa 52 pro neznázorněné elektrody, integrované do snímacího elementu 16. a pro rovněž neznázorněný odporový topný element, rovněž integrovaný do snímacího elementu 16. Kontaktní místa 52 sestávají například ze slinované platiny-cermetu s obsahem alespoň 95 % hmotnostních platiny. U příkladu provedení, znázorněného na obr. 2 a 3, jsou upravena čtyři kontaktní místa 52., přičemž na každé straně snímacího elementu 16 jsou upraveny vždy dvě kontaktní místa 52..

Čtyři kontaktní místa 52 jsou spojena vždy s jedním kontaktním dílem 50. Kontaktní díly 50 mají vždy jednu část 55 na straně snímacího elementu 16 a jednu část 56 na připojovací straně, přičemž mezi nimi je uspořádán obloukový mezikus 57. Na části 56 na připojovací straně jsou přivařeny elektrické vodiče 41 připojovacích kabelů 40. Obloukový mezikus 57 slouží k vyrovnání tepelného a/nebo mechanického prodloužení a pohybů. Kontaktní díly 50 sestávají například z niklu nebo ze slitiny niklu.

U příkladného provedení, znázorněného na obr. 2 a 3, jsou části 56 na připojovací straně umístěny tak, že odpovídají uspořádání částí 55 na straně snímacího elementu 16, přičemž jsou protilehlé vždy dvěma částem 56 na připojovací straně.

Kontaktní díly 50 jsou podle obr. 3 alespoň na ploše spojené s kontaktním místem 52 opatřeny vrstvou 60. Tato vrstva 60 sestává podle použitého způsobu spojování ze stříbra, zlata, mědi nebo palladia nebo ze slitiny těchto kovů nebo ze slitiny palladia a niklu. Tloušťka vrstvy 60 je 1 až 50 μηι. V daném příkladu provedení sestává vrstva 60 ze zlata a je nanesena galvanicky, přičemž její tloušťka je 1 až 2 μπΊ.

Druhé příkladné provedení k uskutečnění kontaktních dílů 50 vyplývá z obr. 4. Zde jsou rovněž navzájem spojeny vždy protilehle dva kontaktní díly 50 s kontaktními místy 52 snímacího elementu 1.6. Na rozdíl od příkladného provedení podle obr. 2 jsou části 56 na připojovací straně uspořádány v zákrytu vedle sebe. Uspořádání kontaktních dílů 50 podle obr. 4 je zvoleno tak, aby kladná přípojka elektrody a kladná přípojka topného elementu neležely vedle sebe.

Spojení pomocí spojovacího materiálu se s výhodou provede difuzním svařením, popřípadě difuzním pájením. V úvahu však rovněž připadá i uskutečnění spojení spojovacím materiálem pájením natvrdo, přičemž vrstva 60 je tvořena pájkou odolnou proti vysokým teplotám, která se nanese například plátováním.

Způsob výroby kontaktů vyplývá z obr. 5a až 5d. Na obr. 5a je znázorněn snímací element 16 s kontaktními místy 52 uspořádanými na části 18 na připojovací straně. Na protilehlé straně snímacího elementu 16 jsou upravena další kontaktní místa, která však na vyobrazení

nejsou vidět. Podle obr. 5b jsou kontaktní díly 50 sdruženy do párů 65. a spojeny kovovým pásem 66, čímž je umožněn přívod kontaktních dílů 50 k místu spojování ve spojeném stavu, části 55 na straně snímacího elementu 16 jednoho páru 65 kontaktních dílů 50 se podle obr. 5c umístí na kontaktní místa 52 snímacího elementu 16. V této poloze se kontaktní díly 50 spojí spojovacím materiálem s kontaktními místy 52. Po skončení svařování nebo pájení se pár 65 kontaktních dílů 50 v dělicím místě 67 oddělí od kovového pásu 66.. Tímto doposud popsaným způsobem výroby se snímací element 16 opatří kontaktními díly 50 nejprve pouze na jedné straně. Potom se stejným způsobem kontaktní místa 52 na protilehlé straně snímacího elementu 16 spojí s kontaktními díly 50..

Další možnost výrobně technického provedení kontaktů spočívá v tom, že kontaktní díly 50 se v předmontovaném stavu navzájem spojí a vytvarují do alespoň jednoho navzájem protilehlého páru kontaktních dílů 50 tak, že do nich může být vložen snímací element 16 s předpětím. Takto předem vyrobené kontaktní díly 50 se nasunou na snímací element 16. přičemž v důsledku pružného působení jsou kontaktní díly 50 přitlačovány ke kontaktním místům 52. Tím je umožněno aretování kontaktních dílů 50 na snímacím elementu 16 pro provedení spojení.

Snímací element 16 spojený s kontaktními díly 50 se nakonec vloží do kovového dílu 12 na straně měření plynu a v tomto vestavěném stavu se spojí s připojovacími kabely.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Elektrické kontaktování snímacího elementu s alespoň jedním připojovacím kontaktem, který je s kontaktním dílem spojen spojovacím materiálem, vyznačující se tím, že kontaktní díl (50) je alespoň na části spojené s připojovacím kontaktem (52) opatřen vrstvou (60), pomocí níž je uskutečnitelné spojení spojovacím materiálem mezi kontaktním dílem (50) a připojovacím kontaktem (52).
2. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaktní díl (50) obsahuje část (55) na straně snímacího elementu (16) a připojovací Část (56) na připojovací straně, mezi nimiž je uspořádán obloukový mezikus (57), přičemž část (55) na straně snímacího elementu (16) alespoň částečně dosedá naplocho na připojovací kontakt (52).
3. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že více kontaktních dílů (50) je v predmontovaném stavu navzájem spojeno pomocí kovového pásu (66), přičemž mezi kovovým pásem (66) a kontaktními díly (50) je upraveno dělicí místo (67).
4. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaktní díly (50) v predmontovaném stavu jsou navzájem spojeny a vytvarovány alespoň do jednoho navzájem protilehlého páru tak, že snímací element (16) na základě pružného účinku páru kontaktních dílů (50) může být sevřen mezi kontaktními díly (50) tohoto páru.
5. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že vrstva (60) sestává ze stříbra, zlata, mědi nebo palladia nebo ze slitiny těchto kovů nebo ze slitiny palladia a niklu.

·· φ
6. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že tloušťka vrstvy (60) je 1 až 50 pm, zejména 2 až 10 pm.
7. Elektrické kontaktování podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaktní místa (52) sestávají z cermetového materiálu, který po slinování obsahuje alespoň 95 % hmotnostních platiny.
8. Způsob výroby elektrického kontaktování podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kontaktní díl (50) se opatří difuzně aktivní vrstvou (60), a že kontaktní díl (50) s difuzně aktivní vrstvou (60) se spojí s příslušným kontaktním místem (52) snímacího elementu (16) difuzním pájením, popřípadě difuzním svařováním.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že více kontaktních dílů (50) je spojeno s kovovým pásem (66), takže se mohou přivádět na kontaktní místa (52) ve spojeném stavu, přičemž po vytvoření kontaktů se kontaktní díly (50) od kovového pásu (66) oddělí.