DE102004050226A1 - Gas sensor comprises a sensor element with a contact surface located between a through-contact and the gas side of the sensor element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Messfühler nach dem Oberbegriff des unabhängigen AnspruchsThe Invention is based on a probe according to the preamble of independent claim
Ein
derartiger Messfühler,
dessen Aufbau in der
Hierbei ist nachteilig, dass die erforderliche elektrische Isolation der Durchkontaktierung sich unter den Betriebsbedingungen des Messfühlers verschlechtert, so dass das Messsignal und damit die Messfunktion des Messfühlers beeinträchtigt wird.in this connection is disadvantageous that the required electrical insulation of Vias deteriorate under the operating conditions of the probe, so that the measuring signal and thus the measuring function of the sensor is impaired.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Der erfindungsgemäße Messfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Durchkontaktierung auch bei langem Betrieb des Messfühlers gegenüber den die Durchkontaktierung umgebenden Schichten, wie beispielsweise den Festelektrolytschichten eines Sauerstoffmessfühlers, zuverlässig isoliert ist, und dass zudem die Position der Kontaktfläche entlang der Längserstreckung des Sensorelements angepasst an die jeweiligen Erfordernisse der Kontaktierung des Sensorelements flexibel gewählt werden kann.Of the inventive sensor with the characterizing features of the independent claim has the other hand Advantage that the via even with long operation of the probe against the the via surrounding layers, such as the solid electrolyte layers of an oxygen sensor, reliably isolated is, and that, in addition, the position of the contact surface along the longitudinal extent the sensor element adapted to the respective requirements of Contacting the sensor element can be flexibly selected.
Es hat sich herausgestellt, dass die Isolation im Bereich der Durchkontaktierung besonders stark bei hohen Temperaturen angegriffen wird. Das Sensorelement weist an seinem messgasseitigen Abschnitt die höchsten Temperaturen auf, da es dem sehr heißen Messgas ausgesetzt ist. Zudem weist das Sensorelement in seinem messgasseitigen Abschnitt häufig zusätzlich einen Heizer auf, durch den das Sensorelement in dem messgasseitigen Abschnitt auf eine für die Messfunktion des Sensorelements notwendige Temperatur geheizt wird. In Richtung seines anschlussseitigen Endes nimmt die Temperatur des Sensorelements ab. Daher wird die Kontaktfläche beabstandet von der Durchkontaktierung in einem Bereich zwischen der Durchkontaktierung und dem messseitigen Abschnitt des Sensorelements angeordnet, so dass die Durchkontaktierung in den Bereich des anschlussseitigen Endes des Sensorelements vorgesehen ist, der im Betrieb des Messfühlers die niedrigsten Temperaturen aufweist.It it has been found that the insulation in the area of the via is particularly heavily attacked at high temperatures. The sensor element has the highest temperatures at its measuring gas side section because it's very hot Sample gas is exposed. In addition, the sensor element has in his Frequency gas section often additionally a heater through which the sensor element in the measuring gas side Section on one for the measuring function of the sensor element necessary temperature heated becomes. In the direction of its connection end, the temperature decreases of the sensor element. Therefore, the contact surface is spaced from the via in an area between the via and the sense side Section of the sensor element arranged so that the feedthrough in the region of the connection-side end of the sensor element is provided is in the operation of the probe has the lowest temperatures.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch genannten Messfühlers möglich.By those in the dependent Claims listed measures are advantageous developments of the independent claim mentioned sensor possible.
Vorteilhaft beträgt der Abstand der Durchkontaktierung zu dem mit dem Kontaktteil in Kontakt stehenden Bereich der Kontaktfläche mindestens 0,5 mm und liegt besonders vorteilhaft im Bereich von 1,0 mm bis 10,0 mm, insbesondere im Bereich von 2,0 mm bis 5,0 mm. Bezogen auf die Gesamtlänge des Sensorelements beträgt der Abstand der Durchkontaktierung zu dem mit dem Kontaktteil in Kontakt stehenden Bereich der Kontaktfläche vorteilhaft mindestens 1 Prozent der Länge des Sensorelements und liegt insbesondere im Bereich von 2 Prozent bis 20 Prozent, besonders vorteilhaft im Bereich von 4 Prozent bis 10 Prozent, der Länge des Sensorelements. Hierdurch wird erreicht, dass zum einen die Durchkontaktierung nur niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, und dass zum anderen die Kontaktflächen in einem Bereich angeordnet sind, der eine ausreichende Stabilität für die Kontaktierung der Kontaktfläche mit dem Kontaktteil aufweist. Weiterhin sind die Kontaktflächen in einem Bereich angeordnet, in dem die Schwingungen des mittig gehalterten Sensorelements eine geringere Amplitude aufweisen als im Bereich der Durchkontaktierung, wodurch die Kontaktierung des Sensorelements geringeren Belastungen ausgesetzt ist. Ferner werden bei der Montage des Sensorelements Fügeprozesse angewandt, bei denen Unebenheiten der Oberfläche des Sensorelements ungünstig sind. Derartige Unebenheiten liegen fertigungsbedingt im Bereich der Durchkontaktierungen vor. Durch den genannten Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Durchkontaktierung wird die Positioniersicherheit der elektrischen Kontaktierung für solche Fügeprozesse verbessert. Unter dem Abstand zwischen der Durchkontaktierung und dem mit dem Kontaktteil in Kontakt stehenden Bereich der Kontaktfläche wird im Rahmen dieser Schrift der Abstand in Richtung der Längsachse des Sensorelements verstanden.Advantageous is the distance of the feedthrough to that with the contact part in Contact area of the contact surface is at least 0.5 mm and lies particularly advantageous in the range of 1.0 mm to 10.0 mm, in particular in the range of 2.0 mm to 5.0 mm. Relative to the total length of the Sensor element amounts the distance of the feedthrough to that with the contact part in Contact standing area of the contact surface advantageous at least 1 percent of the length of the sensor element and is in particular in the range of 2 percent up to 20 percent, particularly favorable in the range of 4 percent to 10 percent, of the length of the sensor element. This ensures that on the one hand the via only exposed to low temperatures, and that to another the contact surfaces in a region are arranged, which has sufficient stability for contacting the contact surface having the contact part. Furthermore, the contact surfaces in a region arranged in which the vibrations of the centrally held Sensor element have a lower amplitude than in the area the via, whereby the contacting of the sensor element is subjected to lower loads. Furthermore, during assembly of the sensor element joining processes applied, in which unevenness of the surface of the sensor element are unfavorable. Such unevennesses are due to production in the region of the plated-through holes in front. Due to the mentioned distance between the contact surface and the via becomes the positioning security of the electrical Contact for such joining processes improved. Below the distance between the via and the becomes with the contact part in contact area of the contact surface in the context of this document, the distance in the direction of the longitudinal axis understood the sensor element.
Eine besonders zuverlässige Isolierung der Durchkontaktierung wurde weiterhin bei einem Sensorelement erreicht, bei dem der Abstand der Durchkontaktierung zu dem Ende des anschlussseitigen Abschnitts des Sensorelements höchstens 3,0 mm beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 0,7 mm und 2,0 mm liegt, oder bei dem der Abstand der Durchkontaktierung zu dem Ende des anschlussseitigen Abschnitts des Sensorelements höchstens 8 Prozent der Länge des Sensorelements beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 1,5 bis 5 Prozent der Länge des Sensorelements liegt.A particularly reliable insulation of the via was further in a Sen is reached, wherein the distance of the via to the end of the terminal-side portion of the sensor element is at most 3.0 mm and in particular in the range between 0.7 mm and 2.0 mm, or in which the distance of the via to the end of the connection-side portion of the sensor element is at most 8 percent of the length of the sensor element and is in particular in the range between 1.5 to 5 percent of the length of the sensor element.
Der Radius der Durchkontaktierung liegt vorteilhaft im Bereich zwischen 0,2 mm bis 0,5 mm, insbesondere im Bereich zwischen 0,3 mm und 0,4 mm.Of the Radius of the via is advantageously in the range between 0.2 mm to 0.5 mm, in particular in the range between 0.3 mm and 0.4 mm.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.
Es
zeigen die
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
Der
in
Im
Gehäuse
Auf
dem durch die Haltekappe
Über den
den Verbindungsstecker
Die
Auf
der Außenfläche der
ersten Schicht
Auf
der zweiten Schicht
Die
Zuleitung
Die
Kontaktfläche
Der
Abstand der Durchkontaktierung
Der
Durchmesser der Öffnung
Claims (8)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=36120520
Family Applications (1)
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Country | Link |
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-
2004
- 2004-10-15 DE DE200410050226 patent/DE102004050226A1/en not_active Withdrawn
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