DE10041554A1 - Schichtverbund mit einer Isolationsschicht - Google Patents

Schichtverbund mit einer Isolationsschicht

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schichtverbund mit mindestens einer Isolationsschicht zur elektrischen Isolation einer ersten Schicht von einer zweiten Schicht, wobei die erste Schicht als eine erste Sauerstoffionen-leitende Festelektrolytschicht oder eine erste elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, und wobei die zweite Schicht als eine zweite Sauerstoffionen-leitende Festelektrolytschicht oder eine zweite elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, wobei die Isolationsschicht aus einem keramischen Pulver und/oder aus einem Glaspulver mittels einer Paste oder einer Suspension auf einem Träger gebildet ist, wobei als Träger zumindest teilweise die erste Schicht oder zumindest teilweise die zweite Schicht dient, und wobei die gesinterte Isolationsschicht eine Schichtdicke 10 mum aufweist. Es stellt sich das Problem, einen weiteren Schichtverbund mit einer Isolationsschicht, insbesondere für einen Abgassensor, bereitzustellen. Das Problem wird für den Schichtverbund dadurch gelöst, dass das für die Isolationsschicht verwendete Pulver ein Nano-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von > 50 m·2·/g ist und dass die maximale Pulverpartikelgröße des Nano-Pulvers 100 nm beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtverbund mit mindestens einer Isolationsschicht zur elektri­ schen Isolation einer ersten Schicht von einer zweiten Schicht, wobei die erste Schicht als eine erste Sauerstoffionen-leitende Festelektrolytschicht oder eine erste elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, und wobei die zweite Schicht als eine zweite Sauerstoffionen-leitende Festelekt­ rolytschicht oder eine zweite elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, wobei die Isolations­ schicht aus einem keramischen Pulver und/oder aus einem Glaspulver mittels einer Paste oder einer Suspension auf einem Träger gebildet ist, wobei als Träger zumindest teilweise die erste Schicht oder zumindest teilweise die zweite Schicht dient, und wobei die gesinterte Isolations­ schicht eine Schichtdicke ≦ 10 µm aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtverbundes, wobei die Isolationsschicht aus einem kerami­ schen Pulver und/oder aus einem Glaspulver mittels einer Paste oder einer Suspension auf dem Träger gebildet wird, wobei als Träger eine als Folie ausgebildete erste Schicht oder eine auf einem Substrat aufgebrachte erste Schicht dient.
Derartige Schichtverbunde sind bekannt. Insbesondere für die Ausbildung einer elektrischen Isolation zwischen einer Festelektrolytschicht, beispielsweise aus Yttrium- oder Scandium- dotiertem ZrO2, HfO3, CeO2 oder ThO2, und einer elektrisch leitenden, stromführenden Schicht wurden im Bereich der Hochtemperatur- und Gassensorik bereits unterschiedlichste Systeme vorgeschlagen. Für leitende Schichten, insbesondere Heizschichten beziehungsweise Heiz­ strukturen, werden in der Abgassensorik üblicherweise oxidationsbeständige Edelmetalle wie beispielsweise Platin eingesetzt. Zur besseren Haftung einer leitenden Schicht am Untergrund kann diese neben dem Edelmetall noch in geringer Konzentration weitere Bestandteile wie an­ organische Bindemittel oder dem Untergrund angepasste Materialen wie ZrO2 oder Al2O3 aufweisen. Um eine elektrolytische Zersetzung des Festelektrolyten infolge einer zu hohen Strom­ belastung zu vermeiden, wurden vor allem hochtemperaturstabile, keramische Oxidverbindun­ gen wie beispielsweise Al2O3 für die elektrische Isolation zwischen Festelektrolyt und stromfüh­ render Schicht eingesetzt.
Dabei müssen allerdings einige Forderungen an die Isolationsschicht gestellt werden, die ein Funktionieren auch über längere Zeiträume garantieren sollen. So muss für den Einsatz bei hohen Temperaturen im Bereich < 300°C zur Ausbildung einer geeigneten Isolationsschicht ein ausreichend hoher elektrischer Widerstand des Schichtmaterials gewährleistet sein. Aber auch das Sinter- bzw. Einbrandverhalten der Isolationsschicht ist von entscheidender Bedeutung. So darf es bei der Herstellung des Schichtverbundes weder zu einem Verzug des Verbundes, noch zu Ablösungen oder zu Rissbildung in der Isolierschicht durch unterschiedliche Wärmeausdeh­ nung der Materialen kommen, wodurch die Isolationsfähigkeit beeinträchtigt werden könnte. Hohe Schichtdicken der Isolierschicht können zudem einen Einsatz einer siebgedruckten, in­ terlaminaren Binderschicht - eines sogenannten "Dichtrahmens" - notwendig machen.
Eine mögliche Isolationsanordnung beschreibt die EP 0 394 272 B1 mit einem PCT-Tempe­ raturfühler in Keramikfolientechnik und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der verwendete PCT-Widerstand und die Leiterbahnen werden dabei hermetisch vom Messgas und der Umge­ bungsluft abgekapselt. Zur elektrischen Isolation einzelner Folien werden Keramikfolien auf Al2O3-Basis mit Dicken im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm eingesetzt. Dabei können haftverbes­ sernde Zusätze wir ZrO2 oder Silikate in der Isolierfolie verwendet werden. Die Verbindung zwi­ schen den Folien wird mit Hilfe einer siebgedruckten, interlaminaren Binderschicht auf Al2O3 - Basis realisiert, die die Funktion eines Dichtrahmens aufweist. Um den elektrischen Widerstand der Festelektrolytfolie in Oberflächenbereichen zu erhöhen, wird anstelle einer zusätzlichen Isolationsschicht auch der Einbau von fünfwertigen Metallionen Nb5+-Ionen oder Ta5+-Io­ nen in das Festelektrolyt-Wirtsgitter vorgestellt.
Dieses Verfahren wird in der DE 37 26 479 C2 oder auch der EP 0 683 895 81 genauer darge­ stellt. Zur galvanischen Trennung von Stromkreisen wird eine Isolationsschicht zwischen einem Festelektrolytmaterial und einer elektrisch leitenden Schicht erzeugt. Die Isolationsschicht, de­ ren Schichtdicke nicht wesentlich dicker als 10 µm gewählt wird, kann dabei auf Al2O3-Basis gebildet werden, wobei fünfwertige Metallionen enthalten sind. Diese Ionen diffundieren beim Sintern in das Festelektrolytmaterial ein und erhöhen dessen elektrischen Widerstand. Proble­ matisch ist hier allerdings, dass sich der Diffusionsvorgang während des Einsatzes des Sensors langsam fortsetzt und der elektrische Widerstand des Festelektrolytmaterials langfristig nicht nur in den Oberflächenbereichen erhöht wird. Dies führt zu einer negativen Beeinflussung der Sensoreigenschaften, insbesondere der Sauerstoffionenleitfähigkeit des Festelektrolytmaterials. Das Verfahren ist dadurch schwer steuerbar.
Die DE 44 00 370 A1 beschreibt eine weitere Möglichkeit für elektrisch isolierende Schutz- be­ ziehungsweise Abdeckschichten für einem elektrochemischen Abgasfühler auf Basis einer Mi­ schung von kristallinem, nichtmetallischem Material wie Al2O3, Magnesium-Spinell, Forsterit, teil- oder nicht stabilisiertem ZrO2 oder HfO2, und einem glasbildenden Material wie Erdalkalilsi­ likat. Der Schichtauftrag wird durch Plasmaspritzen oder in Form einer Engobe empfohlen.
Die DE OS 195 26 074 A1 beschreibt ein solches Pulvergemisch zur Herstellung einer gesin­ terten, elektrisch isolierenden keramischen Schicht für einen Gassensor. Dabei wird neben dem glasbildenden Material vorzugsweise ein kristallines, nichtmetallisches Pulver mit einer Korn­ verteilung von d50 < 0,40 µm und d90 < 0,50 µm eingesetzt.
Die DE 198 34 276 A1 beschreibt eine Abgassonde mit Isolationsschichten auf Al2O3-Basis, wobei in der Schicht vor dem Sintern ein Porenbildner enthalten ist. Dabei wird eine Zusam­ mensetzung der Schicht bevorzugt, bei der mindestens 80% α-Al2O3 mit einer mittleren Teil­ chengröße von ca. 0,3 µm enthalten ist und bei der als Porenbildner fein zerteilter Kohlenstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 10 µm eingesetzt wird.
Die EP 834 487 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von bereits gesinterten Al2O3- Körpern für einen Drucksensor. Dabei wird ein Grundkörper und eine keramische Membran durch ein Fügematerial aus einem nano-skaligen, hochreinen Al2O3 verbunden, das eine Parti­ kelgröße von höchstens 100 nm aufweist. Sinterhilfsmittel werden in einer Höhe zugesetzt, dass diese nach dem Sintern mit maximal 5 Gew.-% im Fügematerial vorliegen. Auf eine hohe elekt­ rische Isolationswirkung der Fügeschicht wird hier nicht geachtet.
Die DE 198 25 094 C1 beschreibt eine keramische, diffusionslimitierende Schicht für Sensoren, bei welcher ein zumindest teilweise thermisch vorbehandeltes oxidkeramisches Pulver mit einer spezifischen Oberfläche nach BET (Brunauer, Emmett und Teller) im Bereich von 5 bis 50 m2/g und einer mittleren Primärteilchengröße von 20 bis 450 nm verwendet wird. Auf eine hohe elektrische Isolationswirkung der Schicht wird allerdings auch hier nicht geachtet.
Es stellt sich damit das Problem, einen weiteren Schichtverbund mit einer Isolationsschicht, insbesondere für einen Abgassensor, und ein Herstellungsverfahren für den Schichtverbund zur Verfügung zu stellen, wobei die Isolationsschicht möglichst inert und dicht sein sowie ein hohes elektrisches Isolationsvermögen besitzen soll.
Das Problem wird für den Schichtverbund dadurch gelöst, dass das für die Isolationsschicht verwendete Pulver ein Nano-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von < 50 m2/g ist und dass die maximale Pulverpartikelgröße des Nano-Pulvers 100 nm beträgt.
Eine Isolationsschicht in einem solchen Schichtverbund weist aufgrund der hohen Sinteraktivität des Nano-Pulvers eine hohe Sinterdichte auf. Die niedrige Porosität der Isolationsschicht und ein geringer Gehalt an Verunreinigungen im Pulver ermöglichen geringe Schichtdicken bei gleichzeitig hohem elektrischem Isolationsvermögen. Trotz unterschiedlicher Wärmeausdeh­ nungen der für einen Schichtverbund verwendeten Materialien treten keine oder kaum Verwöl­ bungen auf. Somit kann auch ein sogenannter "unsymmetrischer" Schichtverbund erzeugt wer­ den, bei welchem eine Isolationsschicht unsymmetrisch im Schichtverbund angeordnet ist (bei­ spielsweise nur auf einer Seite eines Festelektrolytmaterials). So ist die Gesamtdicke des Schichtverbundes im Vergleich zu herkömmlichen Schichtsystemen reduzierbar. Dennoch ist die mechanische Beständigkeit des Schichtverbundes nicht beeinträchtigt. Die Thermoschock­ beständigkeit des Schichtverbundes ist sogar noch erhöht. Die Gefahr eines Delaminierens besteht beim erfindungsgemäßen Schichtverbund nicht. Auch die Verwendung zusätzlicher Dichtrahmen erübrigt sich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Verhältnis der Dicken von Isolationsschicht zu einem Träger mindestens 1 : 100, insbesondere mindestens 1 : 200 beträgt.
Ein spezifischer elektrischer Widerstand der Isolationsschicht bei 700°C sollte dabei mindestens um den Faktor 100 größer sein als der spezifische elektrische Widerstand von mit 8 Mol-% Y2O3 stabilisiertem ZrO2.
Ein spezifischer elektrischer Widerstand der Isolationsschicht bei 600°C sollte mindestens um den Faktor 1000 größer sein als der spezifische elektrische Widerstand von mit 8 Mol-% Y2O3 stabilisiertem ZrO2.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Nano-Pulver eine spezifische Oberflä­ che nach BET im Bereich von 90-110 m2/g aufweist sowie wenn die mittlere Pulverpartikel­ größe (d50) des Nano-Pulvers 5-20 nm, insbesondere 10-15 nm beträgt.
Die Schichtdicke der gesinterten Isolationsschicht hat sich in einem Bereich von 3-7 µm be­ währt.
Die Isolationsschicht kann durch ein Sieb- oder Schablonendruckverfahren oder ein Sprühver­ fahren gebildet sein.
Die erste und/oder die zweite Festelektrolytschicht kann als Folie ausgebildet sein, wobei die Folie als Träger für die Isolationsschicht dienen kann.
Für die Isolationsschicht wird ein keramisches Pulver aus Al2O3 mit einer Reinheit von < 99% bevorzugt. Das keramische Pulver kann aber auch aus nicht stabilisiertem ZrO2 oder einer Mi­ schung aus Al2O3 und voll-, teilstabilisiertem oder nicht stabilisiertem ZrO2 gebildet sein. Bei diesen Materialien besteht die Gefahr einer Beeinträchtigung der Sauerstoffionenleitfähigkeit des Festelektrolytmaterials nicht.
Als Glaspulver mit einem hohen elektrischen Isolationsvermögen ist beispielsweise SiO2 be­ sonders geeignet.
Eine Verwendung eines Schichtverbundes mit mindestens einer Isolationsschicht aus einem oben beschriebenen Nano-Pulver für einen Sensor, der in heißen Gasen eingesetzt wird, ist ideal. Der Sensor kann dabei ein Temperatursensor und/oder ein Gassensor sein, der bei­ spielsweise in der Abgasführung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird.
Das Problem wird für das Verfahren dadurch gelöst, dass die als Folie ausgebildete erste Schicht oder das Substrat in grünem Zustand verwendet wird, dass mindestens die erste Schicht mit der Isolierschicht versehen wird, dass die Isolierschicht mit der zweiten Schicht ver­ sehen wird und dass dieser Schichtverbund bei einer Temperatur im Bereich von 1300-1500°C gesintert wird. Dieses Verfahren bietet sich an, wenn eine zweite Schicht in einer Dick­ schichttechnik aufgetragen werden soll.
Das Problem wird aber auch für das Verfahren dadurch gelöst, dass mindestens die erste Schicht mit der Isolierschicht versehen wird, dass die erste Schicht mit der Isolierschicht bei einer Temperatur im Bereich von 1300-1500°C gesintert wird und dass die Isolierschicht an­ schließend mit der zweiten Schicht versehen. Dieses Verfahren bietet sich an, wenn eine zweite Schicht in einer Dünnschichttechnik aufgetragen werden soll.
Die Isolationsschicht wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens auf der ersten Schicht in einem Dick- oder Dünnschichtverfahren aufgetragen. Besonders bewährt hat es sich, wenn die Isolationsschicht siebgedruckt wird.
Aber auch die elektrisch leitenden Schichten können in einem Dick- oder Dünnschichtverfahren hergestellt werden, wobei sich als Dickschichttechnik der Siebdruck und als Dünnschichttechnik das Sputtern oder thermische Spritzen besonders eignen.
Bewährt hat sich auch, wenn das Substrat aus Al2O3, bevorzugt einer Al2O3-Folie, gebildet wird.
Folgendes Beispiel 1 sowie die Fig. 1 sollen beispielhaft ein Herstellungsverfahren erfin­ dungsgemäßer Schichtverbunde und den Test des elektrischen Isolationsvermögens einer Iso­ lationsschicht aufzeigen.
Beispiel 1
Ein handelsübliches Nano-Pulver aus < 99% Al2O3 (z. B. Aluminiumoxid C, Firma Degussa) mit einer mittleren Teilchengröße d50 von 13 nm und einer spezifischen Oberfläche nach BET von 100 ± 15 m2/g wird zu einer siebdruckfähigen Paste mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 8 bis 20 Gew.-% verarbeitet. Die Paste wird mittels Siebdruck auf eine Sauerstoffionen-leitende, grüne Festelektrolytfolie aus Y2O3-dotiertem ZrO2 gedruckt und so eine Isolierschicht erzeugt. Die grüne Folie weist eine Dicke von 0,6 mm auf. Die Schichtdicke der gedruckten Isolierschicht wird so gewählt, dass sich nach dem Sintern eine Dicke von < 10 µm ergibt. Auf die getrocknete Isolierschicht wird zur Ausbildung einer leitenden Schicht beziehungsweise einer Heizschicht in einem weiteren Schritt eine Platin-Paste mittels Siebdruck aufgebracht und anschließend ge­ trocknet. Der Schichtverbund wird in einem einzigen Schritt bei 1400°C gesintert.
Mit einer Messanordnung gemäß Fig. 1 wurde das elektrische Isolationsvermögen der Isolier­ schicht gegenüber der Festelektrolytfolie bestimmt.
Tabelle 1
Spezifischer elektrischer Widerstana ρ in kΩcm
Fig. 1 zeigt einen gesinterten Schichtverbund mit einer Folie aus Sauerstoffionen-leitendem Festelektrolytmaterial 1 und zwei darauf angeordneten leitenden Schichten 2a, 2b gleicher Größe. Zwischen einer der zwei leitenden Schichten 2b und dem Festelektrolytmaterial 1 ist eine Isolationsschicht 3 angeordnet. Um das Isolationsvermögem der Isolationsschicht 3 beurteilen zu können, wird der Widerstand R zwischen der direkt auf dem Festelektrolytmaterial 1 angeordneten leitenden Schicht 2a und der auf der Isolationsschicht 3 angeordneten leitenden Schicht 2b gemessen. Der Widerstand R kann mit Hilfe der geometrischen Abmessungen der Messanordnung in einen spezifischen Widerstand umgerechnet werden und mit den Literatur­ werten für den elektrischen Widerstand von stabilisiertem ZrO2 ins Verhältnis gesetzt und ver­ glichen werden.

Claims (27)

1. Schichtverbund mit mindestens einer Isolationsschicht zur elektrischen Isolation einer ersten Schicht von einer zweiten Schicht, wobei die erste Schicht als eine erste sau­ erstoffionenleitende Festelektrolytschicht oder eine erste elektrisch leitende Schicht aus­ gebildet ist, und wobei die zweite Schicht als eine zweite sauerstoffionenleitende Fest­ elektrolytschicht oder eine zweite elektrisch leitende Schicht ausgebildet ist, wobei die Isolationsschicht aus einem keramischen Pulver und/oder aus einem Glaspulver mittels einer Paste oder einer Suspension auf einem Träger gebildet ist, wobei als Träger zu­ mindest teilweise die erste Schicht oder zumindest teilweise die zweite Schicht dient, und wobei die gesinterte Isolationsschicht eine Schichtdicke ≦ 10 µm aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Pulver ein Nano-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von < 50 m2/g ist und dass die maximale Pulverpartikelgröße des Nano-Pulvers 100 nm beträgt.
2. Schichtverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Di­ cken von Isolationsschicht zu Träger mindestens 1 : 100 beträgt.
3. Schichtverbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Di­ cken von Isolationsschicht zu Träger mindestens 1 : 200 beträgt.
4. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer elektrischer Widerstand der Isolationsschicht bei 700°C mindestens um den Faktor 100 größer ist als der spezifische elektrische Widerstand von mit 8 Mol-% Y2O3 stabilisiertem ZrO2.
5. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer elektrischer Widerstand der Isolationsschicht bei 600°C mindestens um den Faktor 1000 größer ist als der spezifische elektrische Widerstand von mit 8 Mol-% Y2O3 stabilisiertem ZrO2.
6. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nano-Pulver eine spezifische Oberfläche nach BET im Bereich von 90-110 m2/g auf­ weist.
7. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Pulverpartikelgröße (d50) des Nano-Pulvers 5-20 nm beträgt.
8. Schichtverbund nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Pulverparti­ kelgröße (d50) des Nano-Pulvers im Bereich von 10-15 nm gewählt ist.
9. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der gesinterten Isolationsschicht 3-7 µm beträgt.
10. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht durch ein Sieb- oder Schablonendruckverfahren oder ein Sprühverfah­ ren gebildet ist.
11. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Festelektrolytschicht als Folie ausgebildet ist.
12. Schichtverbund nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie der Träger für die Isolationsschicht ist.
13. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Pulver aus Al2O3 mit einer Reinheit von < 99% gebildet ist.
14. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Pulver aus nicht stabilisiertem ZrO2 oder einer Mischung aus Al2O3 und voll-, teilstabilisiertem oder nicht stabilisiertem ZrO2 ist:
15. Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaspulver aus SiO2 gebildet ist.
16. Verwendung eines Schichtverbundes mit mindestens einer Isolationsschicht aus einem Nano-Pulver nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für einen Sensor, der in heißen Gasen eingesetzt wird.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Tempe­ ratursensor und/oder ein Gassensor ist.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in der Abgasführung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird.
19. Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundes nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Isolationsschicht aus einem keramischen Pulver und/oder aus einem Glaspul­ ver mittels einer Paste oder einer Suspension auf dem Träger gebildet wird, wobei als Träger eine als Folie ausgebildete erste Schicht oder eine auf einem Substrat aufge­ brachte erste Schicht dient, dadurch gekennzeichnet, dass die als Folie ausgebildete erste Schicht oder das Substrat in grünem Zustand verwendet wird, dass mindestens die erste Schicht mit der Isolierschicht versehen wird, dass die Isolierschicht mit der zweiten Schicht versehen wird und dass dieser Schichtverbund bei einer Temperatur im Bereich von 1300-1500°C gesintert wird.
20. Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundes nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Isolationsschicht aus einem keramischen Pulver und/oder aus einem Glaspul­ ver mittels einer Paste oder einer Suspension auf dem Träger gebildet wird, wobei als Träger eine als Folie ausgebildete erste Schicht oder eine auf einem Substrat aufge­ brachte erste Schicht dient, dadurch gekennzeichnet, dass die als Folie ausgebildete erste Schicht oder das Substrat in grünem Zustand verwendet wird, dass mindestens die erste Schicht mit der Isolierschicht versehen wird, dass die erste Schicht mit der Isolier­ schicht bei einer Temperatur im Bereich von 1300-1500°C gesintert wird und dass die Isolierschicht anschließend mit der zweiten Schicht versehen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Isola­ tionsschicht auf der ersten Schicht in einem Dick- oder Dünnschichtverfahren aufgetra­ gen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht sieb­ gedruckt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Schichten in einem Dickschichtverfahren hergestellt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Schichten in einem Dünnschichtverfahren hergestellt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Schich­ ten durch Siebdruck erzeugt werden.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Schich­ ten durch Sputtern oder thermisches Spritzen erzeugt werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Sub­ strat aus Al2O3, bevorzugt einer Al2O3-Folie, gebildet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014114764A1 (de) * 2014-10-13 2016-04-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Keramischer Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1879833A4 (de) * 2005-05-02 2009-09-30 Symyx Technologies Inc Metall mit hoher oberfläche, metalloxidmaterialien und herstellungsverfahren dafür
EP1962070B1 (de) * 2006-10-23 2012-04-11 UST Umweltsensortechnik GmbH Hochtemperatursensor und Verfahren zu dessen Überprüfung
DE102014104219B4 (de) * 2014-03-26 2019-09-12 Heraeus Nexensos Gmbh Keramikträger sowie Sensorelement, Heizelement und Sensormodul jeweils mit einem Keramikträger und Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers
DE102015222108A1 (de) * 2015-11-10 2017-05-11 Robert Bosch Gmbh Sensorelement und Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110442A (en) * 1984-06-27 1992-05-05 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Reinforced electrolyte function elements
DE3733192C1 (de) * 1987-10-01 1988-10-06 Bosch Gmbh Robert PTC-Temperaturfuehler sowie Verfahren zur Herstellung von PTC-Temperaturfuehlerelementen fuer den PTC-Temperaturfuehler
DE3726479C2 (de) * 1987-08-08 1996-04-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Erzeugung von elektrisch-isolierenden Bereichen oder Schichten in oder auf O·2··-·-Ionen leitenden Festelektrolytsubstraten sowie Zusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens
RU2138800C1 (ru) * 1993-07-27 1999-09-27 Роберт Бош Гмбх Электрохимический измерительный зонд с потенциально свободно расположенным чувствительным элементом и способ его изготовления
EP0683895B1 (de) * 1993-12-09 2000-02-02 Robert Bosch Gmbh Isolationsschichtsystem zur galvanischen trennung von stromkreisen
DE4400370A1 (de) * 1994-01-11 1995-07-13 Bosch Gmbh Robert Elektrochemischer Meßfühler mit einem potentialfrei angeordneten Sensorelement
DE19526074C2 (de) * 1995-07-18 1998-04-09 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung einer gesinterten, elektrisch isolierenden keramischen Schicht
US5952040A (en) * 1996-10-11 1999-09-14 Nanomaterials Research Corporation Passive electronic components from nano-precision engineered materials
DE59607726D1 (de) * 1996-10-04 2001-10-25 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren zum Verbinden von Aluminiumoxid-Keramik-Körpern
JP3287303B2 (ja) * 1998-02-27 2002-06-04 株式会社村田製作所 誘電体磁器組成物およびそれを用いたセラミック電子部品
DE19825094C1 (de) * 1998-06-05 1999-11-25 Heraeus Electro Nite Int Verfahren zur Herstellung keramischer, diffusionslimitierender Schichten sowie Verwendung dieser Schichten
DE19834276A1 (de) * 1998-07-30 2000-02-10 Bosch Gmbh Robert Abgassonde

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014114764A1 (de) * 2014-10-13 2016-04-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Keramischer Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung
US9835510B2 (en) 2014-10-13 2017-12-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Ceramic pressure sensor and method for its production
DE102014114764B4 (de) 2014-10-13 2023-10-19 Endress+Hauser SE+Co. KG Keramischer Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

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