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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von bekannten Sensorelementen, welche auf elektrolytischen
Eigenschaften bestimmter Festkörper beruhen, also der Fähigkeit
dieser Festkörper, bestimmte Ionen zu leiten. Derartige
Sensorelemente werden insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt,
um Luft-Kraftstoff-Gasgemischzusammensetzungen zu messen. Insbesondere
sind Sensorelemente dieser Art unter der Bezeichnung „Lambdasonde"
bekannt und spielen eine wesentliche Rolle bei der Reduzierung von Schadstoffen
in Abgasen, sowohl in Ottomotoren als auch in der Dieseltechnologie.
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Mit
der so genannten Luftzahl „Lambda" (λ) wird dabei
allgemein in der Verbrennungstechnik das Verhältnis zwischen
einer tatsächlich angebotenen Luftmasse und einer für
die Verbrennung theoretisch benötigten (d. h. stöchiometrischen)
Luftmasse bezeichnet. Die Luftzahl wird dabei mittels eines oder mehrerer
Sensorelemente zumeist an einer oder mehreren Stellen im Abgastrakt
eines Verbrennungsmotors gemessen. Entsprechend weisen „fette"
Gasgemische (d. h. Gasgemische mit einem Kraftstoffüberschuss)
eine Luftzahl λ < 1
auf, wohingegen „magere" Gasgemische (d. h. Gasgemische
mit einem Kraftstoffunerschuss) eine Luftzahl λ > 1 aufweisen. Neben
der Kraftfahrzeugtechnik werden derartige und ähnliche
Sensorelemente auch in anderen Bereichen der Technik (insbesondere
der Verbrennungstechnik) eingesetzt, beispielsweise in der Luftfahrttechnik
oder bei der Regelung von Brennern, z. B. in Heizanlagen oder Kraftwerken.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche verschiedene Ausführungsformen
der Sensorelemente bekannt und werden beispielsweise in Robert
Bosch GmbH: „Sensoren im Kraftfahrzeug", Juni 2001, S.
112–117 oder in T. Baunach et al.: „Sauberes
Abgas durch Keramiksensoren", Physik Journal 5 (2006) Nr. 5, S.
33–38, beschrieben.
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Eine
Ausführungsform stellt die so genannte „Sprungsonde"
dar, deren Messprinzip auf der Messung einer elektrochemischen Potentialdifferenz
zwischen einer einem Referenzgas ausgesetzten Referenzelektrode
und einer dem zu messenden Gasgemisch ausgesetzten Messelektrode
beruht. Referenzelektrode und Messelektrode sind über den
Festelektrolyten miteinander verbunden, wobei aufgrund seiner Sauerstoffionenleitenden
Eigenschaften in der Regel Zirkondioxid (z. B. Yttrium-stabilisiertes
Zirkondioxid) oder ähnliche Keramiken als Festelektrolyt eingesetzt
werden. Theoretisch weist die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden
gerade beim Übergang zwischen fettem Gasgemisch und magerem
Gasgemisch einen charakteristischen Sprung auf, welcher genutzt
werden kann, um die Gasgemischzusammensetzung zu messen und/oder
zu regeln. Verschiedene Ausführungsbeispiele derartiger Sprungsonden,
welche auch als „Nernst-Zellen" bezeichnet werden, sind
beispielsweise in
DE
10 2004 035 826 A1 ,
DE 199 38 416 A1 und
DE 10 2005 027 225 A1 beschrieben.
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Alternativ
oder zusätzlich zu Sprungsonden kommen auch so genannte „Pumpzellen"
zum Einsatz, bei denen eine elektrische „Pumpspannung"
an zwei über den Festelektrolyten verbundene Elektroden
angelegt wird, wobei der „Pumpstrom" durch die Pumpzelle
gemessen wird. Im Unterschied zum Prinzip der Sprungsonden stehen
bei Pumpzellen in der Regel beide Elektroden mit dem zu messenden
Gasgemisch in Verbindung. Dabei ist eine der beiden Elektroden (zumeist über
eine durchlässige Schutzschicht) unmittelbar dem zu messenden
Gasgemisch ausgesetzt. Alternativ kann diese Elektrode auch einer
Luftreferenz ausgesetzt sein. Die zweite der beiden Elektroden ist
jedoch in der Regel derart ausgebildet, dass das Gasgemisch nicht
unmittelbar zu dieser Elektrode gelangen kann, sondern zunächst
eine so genannte „Diffusionsbarriere" durchdringen muss, um
in einen an diese zweite Elektrode angrenzenden Hohlraum zu gelangen.
Als Diffusionsbarriere wird zumeist eine poröse keramische
Struktur mit gezielt einstellbaren Porenradien verwendet. Tritt
mageres Abgas durch diese Diffusionsbarriere hindurch in den Hohlraum
ein, so werden mittels der Pumpspannung Sauerstoffmoleküle
an der zweiten, negativen Elektrode elektrochemisch zu Sauerstoffionen
reduziert, wer den durch den Festelektrolyten zur ersten, positiven
Elektrode transportiert und dort als freier Sauerstoff wieder abgegeben.
Die Sensorelemente werden zumeist im so genannten Grenzstrombetrieb
betrieben, das heißt in einem Betrieb, bei welchem die Pumpspannung
derart gewählt wird, dass der durch die Diffusionsbarriere
eintretende Sauerstoff vollständig zur Gegenelektrode gepumpt
wird. In diesem Betrieb ist der Pumpstrom näherungsweise
proportional zum Partialdruck des Sauerstoffs im Abgasgemisch, so
dass derartige Sensorelemente häufig auch als Proportionalsensoren
bezeichnet werden. Im Gegensatz zu Sprungsensoren lassen sich Pumpzellen über
einen vergleichsweise weiten Bereich für die Luftzahl Lambda
einsetzen, weshalb Pumpzellen insbesondere in so genannten Breitbandsensoren
zum Einsatz kommen, um auch bei Gasgemischszusammensetzungen abseits
von λ = 1 zu messen und/oder zu regeln.
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Die
oben beschriebenen Sensorprinzipien von Sprungzellen und Pumpzellen
lassen sich vorteilhaft auch kombiniert einsetzen, in so genannten „Mehrzellern".
So können die Sensorelemente ein oder mehrere nach dem
Sprungsensor-Prinzip arbeitende Zellen und ein oder mehrere Pumpzellen
enthalten. Ein Beispiel eines „Doppelzellers" ist in
EP 0 678 740 B1 beschrieben.
Dabei wird mittels einer Nernstzelle der Sauerstoffpartialdruck
in dem oben beschriebenen, an die zweite Elektrode angrenzenden
Hohlraum einer Pumpzelle gemessen und die Pumpspannung durch eine
Regelung so nachgeführt, dass im Hohlraum stets die Bedingung λ =
1 herrscht. Verschiedene Abwandlungen dieses mehrzelligen Aufbaus
sind bekannt.
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Für
den Aufbau der Sensoren lassen sich vorteilhaft Schichttechniken
einsetzen, bei welchen beispielsweise keramische Materialien, wie
z. B. keramische Folien, und Elektrodenschichten sowie weitere Elemente
in geeigneter Weise kombiniert werden. So existieren Aufbauten,
bei welchen Elektroden auf einander gegenüberliegenden
Seiten des Festelektrolyten angeordnet sind und Schichtaufbauten,
bei welchen Leiterbahnen und Elektroden nebeneinander auf einem
oder mehreren Festelektrolyten angeordnet sind. Beispielsweise lassen
sich Elektrodenschichten durch Siebdruckverfahren in Dickschichttechnik
herstellen. Dabei tritt jedoch die Problematik auf, dass zwischen
zwei gedruckten Linien oder Elektroden üblicherweise Abstände
realisiert werden können, welche nach unten hin auf ca. 100 μm
begrenzt sind. Unscharfe Druckkanten und Ver schmierungen sind durch
den Herstellungsprozess mittels des Siebdrucks bedingt. Da der Innenwiderstand
der Zellen maßgeblich von dem Abstand der Elektroden abhängt,
resultieren diese Unzulänglichkeiten häufig in
einem zu hohen Innenwiderstand oder Schwankungen beziehungsweise
Streuungen der Innenwiderstände von Zellen innerhalb einer Bauserie.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass üblicherweise in derartigen
Sensorelementen eine Temperaturregelung erfolgt. Diese Temperaturregelung ist
erforderlich, um die elektrochemischen Eigenschaften der einzelnen
Komponenten sowie die bei der Messung involvierten Diffusionsprozesse
stets reproduzierbar einzustellen. In vielen Fällen wird
die Temperatureinstellung über den oben beschriebenen Innenwiderstand
Ri des Sensorelements geregelt. Streuungen
des Elektrodenabstands, welche eine Streuung des Innenwiderstands
zur Folge haben, beeinflussen somit unmittelbar die Temperaturregelung. Mit
kleiner werdendem Innenwiderstand nimmt der Einfluss der Widerstandsmessung
auf die Temperatur zu, welche wiederum einen maßgeblichen
Einfluss auf das Messsignal hat.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements
zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Eigenschaft eines Gasgemischs
in einem Gasraum vorgeschlagen, insbesondere eines Sensorelements
zur Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine.
Insbesondere kann es sich dabei um einen der oben beschrieben Breitbandsensoren
zum Einsatz in einer Lambdasonde beziehungsweise als Lambdasonde
handeln. Das vorgeschlagene Verfahren soll die oben beschriebenen
Nachteile bekannter Verfahren vermeiden. Das Verfahren ist auch
geeignet für die Einstellung von Innenwiderständen,
welche kleiner oder gleich 80 Ohm sind, was insbesondere für
viele moderne Breitbandsensoren eine Obergrenze des Innenwiderstands
darstellt. Weiterhin ist das beschriebene Verfahren geeignet, nebeneinander
liegende Elektroden zu realisieren, welche prinzipiell schwerer
herzustellen sind als Schichtaufbauten von übereinander
liegenden Elektroden.
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Das
vorgeschlagene Verfahren weist die folgenden Schritte auf, welche
vorzugsweise nacheinander durchgeführt werden, wobei jedoch
auch zusätzliche, nicht aufgeführte Schritte durchgeführt werden
können. Zunächst wird dabei mindestens eine Ausgangselektrode
auf einen Festelektrolyten aufgebracht, wobei die mindestens eine
Ausgangselektrode mindestens einen ersten Bereich aufweist und mindestens
einen zweiten Bereich. Bezüglich des Materials des Festelektrolyten
kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Materialen verwiesen
werden, insbesondere auf die genannten keramischen Festelektrolyten-Materialien.
Beispielsweise kann der Festelektrolyt eine Keramikfolie umfassen. Der
Begriff des Festelektrolyten ist jedoch weit zu fassen, so dass
prinzipiell auch ein Aufdrucken auf eine andere Funktionsschicht
des Sensorelements, beispielsweise eine gedruckte Funktionsschicht, denkbar
ist.
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Der
mindestens eine erste Bereich und der mindestens eine zweite Bereich
können beispielsweise zusammenhängende Bereiche
sein oder es können auch Bereiche vorgesehen sein, welche
bei korrekter Durchführung dieses ersten Verfahrensschrittes
bereits voneinander getrennt sind und zwischen denen lediglich im
Falle eines Produktionsfehlers (beispielsweise eines unsauberen
Drucks) eine elektrische Verbindung besteht. Hinsichtlich der Form
dieser mindestens zwei Bereiche der mindestens einen Ausgangselektrode
bestehen praktisch keine Einschränkungen, so dass es sich
dabei beispielsweise um vieleckige Bereiche, beispielsweise um rechteckige
Bereiche, handeln kann. Auch können bereits im Ausgangszustand
der Ausgangselektrode jeweils Anschlüsse zu den mindestens
zwei Bereichen vorgesehen sein, welche später der elektrischen
Kontaktierung dienen. Zum Aufbringen der mindestens einen Ausgangselektrode
auf den Festelektrolyten eignen sich insbesondere Druckverfahren,
wie beispielsweise Siebdruckverfahren, Schablonendruckverfahren
oder Tampondruckverfahren. Auch nasschemische Dispensierverfahren
lassen sich vorteilhaft einsetzen, sowie die bekannten Verfahren
der chemischen Dampfabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD)
und/oder der physikalischen Gasphasenabscheidung (Physical Vapor
Deposition, PVD), insbesondere Aufdampf- und/oder Sputterverfahren.
Hinsichtlich der Materialien kann auch auf übliche Elektrodenmaterialien
in Lambdasonden verwiesen werden, so dass beispielsweise Metalle,
wie insbesondere Platin und/oder auch z. B. Beispiel Silber, Gold,
Aluminium oder ähnliche Metalle, eingesetzt werden können.
Auch Schichtaufbauten verschiedener Metallschichten sind möglich,
sowie der Einsatz von Legierungen. Für den Einsatz von
Druckverfahren lassen sich aus derartigen Metallen entsprechende
Pasten herstellen, welche auf das jeweilige Depositionsverfahren
angepasst sind. Derartige Pasten und/oder derartige Aufbringverfahren
sind dem Fachmann bekannt. Weiterhin lassen sich auch andere Arten
von leitfähigen Materialien für die mindestens
eine Ausgangselektrode einsetzen, beispielsweise organische leitfähige
Materialien, wie beispielsweise leitfähige Polymere.
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Die
Schichtdicke der mindestens einen ersten Elektrode, der mindestens
einen zweiten Elektrode (und vorzugsweise auch der mindestens einen Ausgangselektrode)
liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 nm und 100 μm,
besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 μm und 50 μm,
und besonders vorteilhaft im Bereich zwischen 5 μm und
15 μm. Diese Schichtdicken haben sich für das
erfindungsgemäße Verfahren als optimal geeignet
erwiesen und führen dennoch zu guten elektrischen Eigenschaften der
Elektroden.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt werden anschließend der
mindestens eine erste Bereich und der mindestens eine zweite Bereich
voneinander getrennt. Eine Idee der Erfindung besteht darin, für
diese Trennung der mindestens zwei Bereiche einen Laser vorzusehen.
Bei dieser Lasertrennung bildet sich aus dem mindestens einen ersten
Bereich mindestens eine erste Elektrode und aus dem mindestens einen
zweiten Bereich mindestens eine zweite Elektrode, wobei diese mindestens
zwei Elektroden elektrisch voneinander getrennt, d. h. gegeneinander
isoliert sind. Diese Isolierung ist naturgemäß so
zu verstehen, dass Ströme, welche zwischen den beiden Elektroden
durch den Festelektrolyten fließen, nicht berücksichtigt
werden.
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Die
Lasertrennung der mindestens zwei Elektroden kann beispielsweise
derart erfolgen, dass diese mindestens zwei Elektroden jeweils voneinander
getrennte elektrische Anschlüsse aufweisen. Beispielsweise
können diese Anschlüsse, wie oben beschrieben,
bereits bei der Formgebung der Ausgangselektrode vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Lasertrennung derart durchgeführt
wird, dass zwischen der mindestens einen ersten Elektrode und der
mindestens einen zweiten Elektrode ein „minimaler Abstand"
(d. h. ein Abstand an der Stelle, an welcher die beiden Elektroden
am dichtesten benachbart sind) vorliegt, welcher im Bereich zwischen 0,01
mm und 0,5 mm fegt, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,02 mm und
0,2 mm und besonders bevorzugt bei 0,10 mm. Dieser minimale Abstand
bestimmt maßgeblich den Innenwiderstand Ri des
Sensorelements.
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Mittels
des vorgeschlagenen Verfahrens lassen sich Sensorelemente herstellen,
deren Innenwiderstände unterhalb von 80 Ohm liegen. Damit
lassen sich ausreichend hohe effektive Pumpspannungen realisieren,
um zuverlässige Breitbandsensoren herzustellen. Das beschriebene
Lasertrennungsverfahren führt nicht nur zu kleineren Elektrodenabständen,
sondern auch zu einer besseren Reproduzierbarkeit des Innenwiderstands
und somit zu einer genaueren Temperatureinstellung. Die mindestens
eine Ausgangselektrode kann als Elektrode mit kurzgeschlossenen
Bereichen mit jeweils getrennten Zuleitungen gedruckt werden, wobei
im Lasertrennungsschritt der Kurzschluss mittels des mindestens
einen Lasers aufgehoben wird.
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Die
bei der Lasertrennung auftretenden physikalischen Prozesse hängen
weitgehend von der Art des Lasers (z. B. kontinuierlich oder gepulst,
Wellenlänge, Leistung etc.) und/oder dem Material der mindestens
einen Ausgangselektrode und/oder dem Substratmaterial, also dem
Festelektrolytmaterial, ab. Insbesondere kann es bei der Wechselwirkung des
mindestens einen Lasers mit dem Material der mindestens einen Ausgangselektrode
zu einer Laserablation kommen, bei welcher Elektrodenmaterial verdampft
wird. Auch ein lokales Aufschmelzen von Elektrodenmaterial ist denkbar.
Die minimalen Abstände zwischen den mindestens zwei Elektroden,
d. h. der bei der Lasertrennung auftretende Elektrodenabstand, sind
in der Regel von mehreren Parametern abhängig. Insbesondere
spielen hierbei die Fokussierung, insbesondere der Fokusdurchmesser und/oder
das Strahlprofil des mindestens einen Lasers am Ort der mindestens
einen Ausgangselektrode eine Rolle. Weiterhin können, alternativ
oder zusätzlich, auch die Leistung, die Intensität,
die Wellenlänge, die Pulsfrequenz, die Verfahrgeschwindigkeit des
Lasers und die Position des Lasers eine Rolle spielen. In einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird daher mindestens
einer der vorgenannten Betriebsparameter des mindestens einen Lasers durch
eine Regelung geregelt. So lässt sich beispielsweise durch
eine entsprechende Optik die Fokussierung des Lasers und/oder das
Strahlprofil einstellen. Die Laserleistung lässt sich beispielsweise durch
eine Pumpleistung und/oder durch Einstellen einer Laserkavität
regeln. Die Intensität lässt sich durch Regelung
der Leistung und/oder durch Regelung des Strahlprofils einstellen.
Die Wellenlänge kann beispielsweise durch Verändern
einer Laserkavität eingestellt werden. Die Pulsfrequenz
kann beispielsweise durch Einstellen einer Pumpfrequenz geregelt
werden. Geeignete Methoden zur Einstellung der Verfahrgeschwindigkeit
des Lasers (und/oder gegebenenfalls der Substrataufnahme, siehe
unten) und/oder der Laserposition sind dem Fachmann ebenfalls bekannt,
so dass beispielsweise entsprechende motorisierte und gesteuerte
Aufbauten für die Durchführung des vorgeschlagenen
Verfahrens realisiert werden können.
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Zur
Erfassung des Fortschritts des Verfahrens kann insbesondere ein
Bilderfassungssystem eingesetzt werden, welches vorzugsweise mit
einem Bildverarbeitungssystem ausgestattet beziehungsweise gekoppelt
ist. Auf diese Weise können z. B. automatisch Fehler im
Verfahren erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden. Beispielsweise
lassen sich dabei bekannte Mustererkennungsalgorithmen einsetzen.
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Weiterhin
kann im Trennschritt auch eine Überwachung des Erfolges
des Verfahrens beziehungsweise des Fortschritts des Verfahrens dadurch realisiert
werden, dass mindestens eine der folgenden Größen
erfasst wird: mindestens ein Innenwiderstand des mindestens einen
Sensorelements, mindestens eine optische Eigenschaft des mindestens einen
Sensorelements, beispielsweise eine geometrische Form der mindestens
einen Ausgangselektrode und/oder der mindestens einen ersten Elektrode und/oder
der mindestens einen zweiten Elektrode. Durch Erfassung dieser Größen
kann das beschriebene Verfahren vorteilhaft automatisiert werden,
dahingehend, dass ein automatischer Abgleich des Innenwiderstands
erfolgt. So kann insbesondere die mindestens eine erfasste Größe
als Regeleingangsgröße zur Regelung des mindestens
einen Betriebsparameters des mindestens einen Lasers verwendet werden.
Insbesondere ist hierbei die automatische Erfassung des mindestens
einen Innenwiderstands von Vorteil, welche beispielsweise mit einer Regelung
der Laserintensität und/oder der Laserfrequenz und/oder
der Verfahrgeschwindigkeit des mindestens einen Lasers gekoppelt
werden kann.
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Neben
dem beschriebenen Verfahren in einer der dargestellten Ausgestaltungen,
welche einzeln oder in Kombination realisiert werden können, wird
auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche eingerichtet ist, um
das Verfahren gemäß einer oder mehrerer der vorgenannten
Ausgestaltungen durchzuführen. Die Vorrichtung weist mindestens
einen Laser zur Trennung des mindestens einen ersten Bereichs und
des mindestens einen zweiten Bereichs der mindestens einen Ausgangselektrode
auf. Weiterhin ist mindestens eine Substrataufnahme zur Halterung
des Festelektrolyten vorgesehen. Zudem weist die Vorrichtung mindestens
eine Vorrichtung zur Erfassung der mindestens einen Größe
(Innenwiderstand, optische Eigenschaft, geometrische Form etc.)
auf sowie mindestens eine Regelvorrichtung zur Regelung des mindestens
einen Betriebsparameters des mindestens einen Lasers, entsprechend
der erfassten mindestens einen Größe.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 eine
halbfertiges Sensorelement in einem ersten Verfahrensstadium der
Elektrodentrennung mittels eines Laserstrahls; und
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2 das
halbfertige Sensorelement gemäß 1 nach
vollständiger Elektrodentrennung.
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In
den 1 und 2 ist ein Sensorelement 110,
beispielsweise eine Breitband-Lambdasonde, in halbfertigem Zustand
in verschiedenen Stadien des Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Zudem ist eine Vorrichtung 112 symbolisch
dargestellt.
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Das
Sensorelement 110 in dem halbfertigen Zustand umfasst einen
Festelektrolyten 114, beispielsweise in Form einer Keramikfolie.
Auf den Festelektrolyten 114 ist, wie in der Darstellung
gemäß 1 zu erkennen, eine Ausgangselektrode 116 aufgedruckt,
mit zwei Zuleitungen 118 und 120, welche jeweils
einen ersten Bereich 122 beziehungsweise zweiten Bereich 124 der
Ausgangselektrode 116 kontaktieren.
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Der
Festelektrolyt 114 mit der Ausgangselektrode 116 und
den Zuleitungen 118, 120 ist aufgenommen in einer
Substrataufnahme 126, welche Bestandteil der Vorrichtung 112 ist
und welche beispielsweise mittels einer entsprechenden Positionierung
(in 1 und 2 symbolisch durch 128 bezeichnet)
positioniert oder verfahren werden kann. Alternativ oder zusätzlich
kann auch der Laser (siehe unten) positioniert und/oder verfahren
werden. Weiterhin ist in der Vorrichtung 112 gemäß dem
Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 ein
Laser 130 vorgesehen, beispielsweise ein gepulster Nd:YAG-Laser.
Dieser Laser 130 erzeugt einen Laserstrahl 132,
mittels dessen die beiden Bereiche 122, 124 der
Ausgangselektrode 116 getrennt werden. Die Trennung kann
in verschiedenen Stadien der Herstellung des Sensorelements 110 erfolgen, beispielsweise,
wenn sich der keramische Festelektrolyt 114 mit den Ausgangselektroden 116 noch
im Grünling-Zustand befindet. Alternativ oder zusätzlich kann
die Lasertrennung auch an einer bereits gesinterten Keramik durchgeführt
werden.
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Weiterhin
umfasst die Vorrichtung 112 gemäß den 1 und 2 eine
Messvorrichtung 134, welche mit den beiden Zuleitungen 118 und 120 verbunden
ist. Diese Messvorrichtung 134 misst einen Widerstand zwischen
den beiden Zuleitungen 118, 120. Während
im in 1 dargestellten Verfahrensstadium die beiden Bereiche 122, 124 noch
verbunden sind, sind diese im Verfahrensstadium gemäß 2 bereits
getrennt und bilden zwei voneinander getrennte Elektroden 136, 138.
Mittels der Messvorrichtung 134 kann der Widerstand zwischen
den beiden Elektroden 136, 138, welcher im Wesentlichen dem
Innenwiderstand des Sensorelements 110 entspricht, ermittelt
werden und der Trennvorgang mittels des Lasers 130 kann
dadurch gesteuert werden. Zu diesem Zweck kann die Messvorrichtung 134,
wie in den Figuren dargestellt, beispielsweise ein Messsignal an
eine Regelvorrichtung 140 übermitteln, welche
einen oder mehrere Betriebsparameter des Lasers 130 regelt.
Beispielsweise kann, wie oben beschrieben, Intensität und/oder
Fokus und/oder Frequenz des Lasers 130 geregelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Laser 130 eine
Positionierung umfassen, so dass beispielsweise nicht (nur) mittels
der Positionierung 128 das Sensorelement 110 verfahren wird,
sondern auch der Laser 130. Auch durch die Verfahrgeschwindigkeit
lässt sich üblicherweise die Linienbreite bei
der Laserablation, in diesem Fall also der minimale Abstand zwischen
den beiden Elektroden 136, 138, einstellen. Auf
diese Weise kann ein „online-Abgleich" der Elektrodentrennung
erfolgen.
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Weiterhin
ist in der Vorrichtung 112 auch ein Bilderfassungssystem
vorgesehen, welches in den 1 und 2 symbolisch
mit der Bezugsziffer 142 bezeichnet ist. Dieses Bilderfassungssystem
kann insbesondere auch ein Bildverarbeitungssystem 144 umfassen,
beispielsweise um die Trennung zwischen den beiden Elektroden 136, 138 automatisch
zu erkennen und gegebenenfalls qualitativ und/oder quantitativ auszuwerten.
Dabei kann, wie in den 1 und 2 gezeigt,
das Bilderfassungssystem 142 und/oder das Bildverarbeitungssystem 144 auch
mit der Regelvorrichtung 140 gekoppelt sein, so dass entsprechend
der Bildauswertung auch die Regelung des Lasers 130 entsprechend
den Ergebnissen der Bilderfassung erfolgen kann.
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Zuletzt
sei noch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 112 zur
Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens in diesem
Fall gemäß den 1 und 2 lediglich
Vorrichtungen zur Durchführung des Schritts der Lasertrennung
der beiden Elektroden 136, 138 umfasst. Daneben
können jedoch weitere Vorrichtungen vorgesehen sein, um
die weiteren Verfahrensschritte durchzuführen. So kann insbesondere
eine entsprechende Anlage vorgesehen sein, um die Ausgangselektrode 116 auf
den Festelektrolyten 114 aufzubringen, beispielsweise eine
Siebdruckanlage zum Aufbringen entsprechender Metallpasten. Auch
weitere Vorrichtungen können vorgesehen sein, beispielsweise
Vorrichtungen zum Bearbeiten und Nachbearbeiten des Festelektrolyten 114,
beispielsweise entsprechende Trocknungs- und/oder Heizvorrichtungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004035826
A1 [0003]
- - DE 19938416 A1 [0003]
- - DE 102005027225 A1 [0003]
- - EP 0678740 B1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Robert Bosch
GmbH: „Sensoren im Kraftfahrzeug", Juni 2001, S. 112–117 [0002]
- - T. Baunach et al.: „Sauberes Abgas durch Keramiksensoren",
Physik Journal 5 (2006) Nr. 5, S. 33–38 [0002]