DE102015212086A1

DE102015212086A1 - Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum

Info

Publication number: DE102015212086A1
Application number: DE102015212086.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus Scheffel; Harald Guenschel; Lothar Diehl; Gerhard Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Es wird ein Sensorelement (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, vorgeschlagen. Das Sensorelement (10) umfasst mindestens eine erste Festelektrolytschicht (12), eine zweite Festelektrolytschicht (14) und eine Diffusionsbarriere (30). Die Diffusionsbarriere (30) ist in einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht (12) und der zweiten Festelektrolytschicht (14) angeordnet. Auf der Diffusionsbarriere (30) ist abschnittsweise eine im Wesentlichen gasundurchlässige Abdeckschicht (50) angeordnet. Zumindest auf der Abdeckschicht (50) ist abschnittsweise eine Thermoschockschutzschicht (52) angeordnet. Die Thermoschockschutzschicht (52) weist mindestens einen ersten Laserschnitt (58) oder mindestens eine erste Laseraussparung (56) auf. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements (10) vorgeschlagen.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensorelementen und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Gases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Gas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO2), insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al2O3) und/oder Siliciumoxid (SiO2) enthalten können.
Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband-Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl Lambda beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
An derartige Sensorelemente werden steigende Funktionsanforderungen gestellt. Insbesondere spielt eine schnelle Betriebsbereitschaft von Lambdasonden nach einem Motorstart eine große Rolle. Diese wird im Wesentlichen von zwei Aspekten beeinflusst. Der erste Aspekt betrifft ein rasches Aufheizen der Lambdasonde auf ihre Betriebstemperatur oberhalb von 600 °C, was durch eine entsprechende Auslegung eines Heizelements oder eine Verkleinerung des zu beheizenden Bereichs erreicht werden kann. Der andere Aspekt betrifft die Robustheit gegen Thermoschock durch Wasserschlag während eines Betriebs. Der genannte Thermoschock beruht darauf, dass für einen bestimmten Zeitraum nach dem Motorstart die Temperatur im Abgasrohr unterhalb des Taupunktes für Wasser liegt, so dass der bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehende Wasserdampf im Abgasrohr kondensieren kann. Dadurch kommt es im Abgasrohr zur Bildung von Wassertropfen. Die aufgeheizte Keramik der Lambdasonde kann durch Auftreffen von Wassertropfen durch thermische Spannungen oder Brüche in der Sensorkeramik beschädigt oder sogar zerstört werden. Daher wurden Lambdasonden entwickelt, die eine poröse keramische Schutz- oder Deckschicht an ihrer Oberfläche aufweisen, die auch als Thermoshock-Protection-Schicht oder Thermoschockschutzschicht bezeichnet wird. Diese Schutzschicht sorgt dafür, dass auf die Lambdasonde auftreffende Wassertropfen über eine große Fläche verteilt werden und somit die auftretenden lokalen Temperaturgradienten in dem Festkörperelektrolyten bzw. der Sondenkeramik verringert werden. Diese Lambdasonden vertragen im beheizten Zustand also eine gewisse Tropfengröße an Kondenswasser, ohne beschädigt zu werden.
Die DE 103 45 141 A1 beschreibt ein Sensorelement mit einer ersten Festelektrolytschicht, einer zweiten Festelektrolytschicht und einer in einer Schichtebene zwischen der ersten und der zweiten Festelektrolytschicht angeordneten Diffusionsbarriere. Auf der Diffusionsbarriere ist bereichsweise eine gasundurchlässige oder zumindest weitgehend gasundurchlässige Abdeckschicht vorgesehen.
Bei Sensorelementen mit einer Thermoschockschutzschicht wird der als Messsignal dienende diffusionslimitierte Grenzstrom mittels eines in Steckhalterzuleitungen befindlichen Shuntwiderstands analog mit Laser abgeglichen. Bekannt ist auch, die Keramik des Sensorelements durch Laserablation mittels eines Ultrakurzpulslasers kalt abzutragen, um gewünschte Eigenschaften zu strukturieren und den diffusionslimitierten Grenzstrom der Diffusionsbarriere abzugleichen.
Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensorelemente beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. Gemäß den gesetzlichen Abgasvorschriften werden Abgassensoren gefordert, die unmittelbar nach dem Motorstart betriebsbereit sind, keine Taupunktende-Bedatung benötigen und deshalb eine Thermoschockschutzschicht aufweisen müssen. Um eine hohe Messgenauigkeit und Signalstabilität zu gewährleisten, werden Sensorelemente benötigt, bei denen die Diffusionswiderstände sowohl von der Diffusionsbarriere als auch von der Thermoschockschutzschicht abgeglichen werden können. Bislang ist ein Abgleich mittels Laser nur bei Sensorelementen ohne Thermoschockschutzschicht oder bei Sensorelementen mit Thermoschockschutzschicht, aber extern im unteren Steckerabgleich, realisierbar.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Sensorelemente und Abgleichverfahren zumindest weitgehend vermeiden und bei denen Diffusionswiderstände sowohl von der Diffusionsbarriere als auch von der Thermoschockschutzschicht mittels eines Lasers abgleichbar sind.
Ein erfindungsgemäßes Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst mindestens eine erste Festelektrolytschicht, eine zweite Festelektrolytschicht und eine Diffusionsbarriere. Die Diffusionsbarriere ist in einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht und der zweiten Festelektrolytschicht angeordnet. Auf der Diffusionsbarriere ist abschnittsweise eine im Wesentlichen gasundurchlässige Abdeckschicht angeordnet. Zumindest auf der Abdeckschicht ist abschnittsweise eine Thermoschockschutzschicht angeordnet. Die Thermoschockschutzschicht weist mindestens einen ersten Laserschnitt oder mindestens eine erste Laseraussparung auf.
Die Abdeckschicht kann mindestens einen zweiten Laserschnitt aufweisen. Der erste Laserschnitt und/oder die erste Laseraussparung und der zweite Laserschnitt können miteinander verbunden sein. Alternativ sind der erste Laserschnitt und/oder die erste Laseraussparung und der zweite Laserschnitt zueinander versetzt sind. Die Thermoschockschutzschicht kann eine Mehrzahl von ersten Laserschnitten aufweisen. Die Abdeckschicht kann eine Mehrzahl von zweiten Laserschnitten aufweisen. Ein erster Anteil der zweiten Laserschnitte kann mit den ersten Laserschnitte verbunden sein. Ein zweiter Anteil der zweiten Laserschnitte kann zu den ersten Laserschnitten versetzt sein. Das Sensorelement kann weiterhin eine Gaszutrittsöffnung umfassen. Die Diffusionsbarriere kann zumindest teilweise innerhalb der Gaszutrittsöffnung angeordnet sein. Die Abdeckschicht kann auf einer der Gaszutrittsöffnung zugewandten Seite der Diffusionsbarriere angeordnet sein. Die Thermoschockschutzschicht kann auf der Abdeckschicht innerhalb der Gaszutrittsöffnung angeordnet sein. Der erste Laserschnitt oder die erste Laseraussparung kann sich in einem mittleren Abschnitt der Gaszutrittsöffnung befinden. Die erste Laseraussparung kann so in dem mittleren Abschnitt der Gaszutrittsöffnung angeordnet sein, dass die Thermoschockschutzschicht in einem an die Laseraussparung angrenzenden Abschnitt eine gleichmäßige Dicke aufweist. Die Gaszutrittsöffnung kann von einer Wand begrenzt werden. Zwischen der Wand und einer Außenseite der ersten Festelektrolytschicht kann eine Fase angeordnet sein. Zwischen der Abdeckschicht und der Thermoschockschutzschicht kann eine Haftschicht angeordnet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

– Bereitstellen mindestens einer ersten Festelektrolytschicht, einer zweiten Festelektrolytschicht und einer Diffusionsbarriere,
– Anordnen der Diffusionsbarriere in einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht und der zweiten Festelektrolytschicht,
– abschnittsweises Anordnen einer im Wesentlichen gasundurchlässigen Abdeckschicht auf der Diffusionsbarriere,
– abschnittsweises Anordnen einer Thermoschockschutzschicht zumindest auf der Abdeckschicht, und
– Einbringen mindestens eines ersten Laserschnitts oder mindestens einer ersten Laseraussparung in die Thermoschockschutzschicht.

Die Thermoschockschutzschicht kann mindestens ein Material sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Spinell und Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid. Das Aufbringen der Thermoschockschutzschicht kann durch ein thermisches Spritzverfahren erfolgen. Das thermische Spritzverfahren kann ein Plasmaspritzprozess oder ein Laserspritzprozess sein. Das Spritzverfahren kann unter einem Winkel von 30° bis 80 °, bevorzugt von 40° bis 70° und noch bevorzugter unter einem Winkel von 60° bezüglich einer Oberfläche des Sensorelements erfolgen.
Das Sensorelement kann beispielsweise als Fingersonde oder als planare Sonde zur Detektion von Sauerstoff (Lambdasonde), Stickoxiden (NOx-Sonde) oder Kohlenwasserstoffen (HC-Sonde), insbesondere als planare Lambdasonde, ausgeführt werden, also beispielsweise als Lambdasonde mit schichtförmigem Aufbau. Beispielsweise lassen sich Sprungsonden und/oder Breitbandlambdasonden realisieren.
Unter einem Festelektrolyten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften, zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Braunling, das erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten wird. Bei einer Festelektrolytschicht handelt sich daher entsprechend dieser Definition um einen Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, der als Schicht ausgebildet ist.
Unter einer Schicht ist im Rahmen der Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung in einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt.
Unter einer im Wesentlichen gasundurchlässigen Abdeckschicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abdeckschicht zu verstehen, bei der die Menge des durch die Abdeckschicht strömenden Messgases bzw. einer durch die Abdeckschicht strömenden Komponente des Messgases nicht mehr als 10 % der Menge des insgesamt durch die Diffusionsbarriere strömenden Messgases bzw. der insgesamt durch die Diffusionsbarriere strömenden Komponente des Messgases ist.
Unter einer Thermoschockschutzschicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Schicht zu verstehen, die eingerichtet ist, die auftretenden lokalen Temperaturgradienten in der Festelektrolytschicht bzw. der Sondenkeramik zu verringern, indem sie beispielsweise auf die Lambdasonde auftreffende Wassertropfen über eine große Fläche verteilt. Die Schicht kann aus einem keramischen Material sein und kann porös sein.
Unter einem Laserschnitt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Schnitt zu verstehen, der mittels Lasers in ein Material eingebracht wird. Ein solcher Laserschnitt ist von Schnitten, die mittels mechanischer Verfahren zum Abtragen von Material eingebracht werden, gut zu unterscheiden, da mittels eines Lasers vergleichsweise viel dünnere Schnitte und Schichtebenen abgetragen werden können. mit anderen Worten sind die bearbeiteten Strukturen viel feiner im Vergleich zu anderen mechanischen Verfahren. Bevorzug wird der Laserschnitt mittels eines Ultrakurzpulslasers eingebracht.
Analog ist unter einer Laseraussparung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Aussparung zu verstehen, die mittels Lasers, insbesondere Ultrakurzpulslasers, in ein Material eingebracht wird.
Unter einem Ultrakurzpulslaser ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahlquelle zu verstehen, die gepulstes Laserlicht mit Pulsdauern im Bereich von Pikosekunden, Femtosekunden oder Attosekunden aussenden. Es handelt sich in der Regel um modengekoppelte Laser.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht eines Sensorelements,
2A bis 2F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
3A bis 3F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
4A bis 4F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
5A bis 5F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
6A bis 6F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
7A bis 7F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
8A bis 8F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements,
9A bis 9F Darstellung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensorelements.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Sensorelements 10. Das in 1 dargestellte Sensorelement kann zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Messgases verwendet werden, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Messgas insbesondere um Abgas. Nachfolgend wird insbesondere ein Sensorelement einer Breitbandsonde mit radialem Design von Pumpzelle und Elektroden beschrieben, die folgenden Designvorschläge beziehen sich jedoch insbesondere auf Breitbandsonden mit linearem Design von Pumpzelle und Elektroden.
Das Sensorelement 10 weist eine erste Festelektrolytschicht 12, eine zweite Festelektrolytschicht 14 und eine dritte Festelektrolytschicht 16 auf. Auf einer Außenseite 18 oder Oberfläche der ersten Festelektrolytschicht 12 ist eine ringförmige erste Elektrode 20 angeordnet, an die sich eine Zuleitung 22 zu der ersten Elektrode 20 anschließt. Die erste Elektrode 20 ist mit einer porösen Schutzschicht 24 abgedeckt. In die erste Festelektrolytschicht 12 ist eine Gaszutrittsöffnung 26 mit einer Wand 28 eingebracht, die die Gaszutrittsöffnung 26 begrenzt. Die Gaszutrittsöffnung 26 ist innerhalb einer Öffnung der ersten Elektrode 20 angeordnet.
Innerhalb einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht 12 und der zweiten Festelektrolytschicht 14 ist eine Diffusionsbarriere 30 angeordnet. Die Diffusionsbarriere 30 ist von einem hohlzylinderförmigen Messgasraum 32 umgeben. Weiterhin ist in der Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht 12 und der zweiten Festelektrolytschicht 14 ein Referenzgasraum 34 angeordnet, der sich ausgehend von dem Messgasraum 32 in Längsrichtung des Sensorelements 10 erstreckt und mit einem keramischen Material geringer Porosität gefüllt ist. Zwischen dem Messgasraum 32 und dem Referenzgasraum 34 ist ein Dichtrahmen 36 angeordnet. Der Dichtrahmen 36 umgibt den Messgasraum 32 vollständig und dichtet ihn nach außen hin ab.
In dem Messgasraum 32 ist auf der ersten Festelektrolytschicht 12 eine ringförmige zweite Elektrode 38 angeordnet. Der zweiten Elektrode 38 gegenüberliegend ist in dem Messgasraum 32 auf der zweiten Festelektrolytschicht 14 eine ringförmige dritte Elektrode 40 vorgesehen. In dem Referenzgasraum 34 ist eine vierte Elektrode 42 angeordnet, die einem Referenzgas bekannter Zusammensetzung ausgesetzt ist. Der Referenzgasraum 34 kann auch durch die Poren einer porös ausgestalteten vierten Elektrode bzw. deren Zuleitung oder durch eine poröse keramische Schicht gebildet werden.
Zwischen der zweiten Festelektrolytschicht 14 und der dritten Festelektrolytschicht 16 ist ein Ätzelement 44 vorgesehen, das von den umliegenden Festelektrolytschichten 14, 16 durch eine Heizerisolation 46 elektrisch isoliert ist. Das Heizelement 44 und die Heizerisolation 46 werden seitlich von einem Heizerdichtrahmen 48 umgeben. Das außerhalb des Sensorelements 10 befindliche Messgas kann über die Gaszutrittsöffnung 26 und die Diffusionsbarriere 30 in den Messgasraum 32 und damit zu der zweiten Elektrode 38 und der dritten Elektrode 40 gelangen.
Die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 38 sowie die zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 38 angeordnete erste Festelektrolytschicht 12 bilden eine elektrochemische Pumpzelle, durch die Sauerstoff in den oder aus dem Messgasraum 32 gepumpt werden kann. Der Sauerstoffpartialdruck wird bestimmt durch eine elektrochemische Nernstzelle, die durch die dritte Elektrode 40 und die vierte Elektrode 42 und die zwischen der dritten Elektrode 40 und der vierten Elektrode 42 liegende zweite Festelektrolytschicht 14 gebildet wird. Anhand des Signals der Nernstzelle wird durch ein außerhalb des Sensorelements 10 angeordnetes und nicht mehr gezeigtes Steuergerät die an die Pumpzelle angelegte Spannung derart gesteuert, dass in dem Messgasraum 32 Sauerstoffpartialdruck von λ = 1 oder einer anderen bekannten Zusammensetzung vorliegt. Der Sauerstoffpartialdruck des Messgases lässt sich aus der Größe des Pumpstroms der Pumpzelle ermitteln.
Die an der Pumpzelle anliegende Spannung wird so hoch gewählt, dass der gesamte Messgasraum 32 vorhandene Sauerstoff abgepumpt wird. Damit wird der Pumpstrom durch die durch die Diffusionsbarriere 30 strömende Sauerstoffmenge begrenzt. Der hierbei fließende Pumpstrom bildet den sogenannten Grenzstrom.
Die Diffusionsbarriere 30 ist zumindest abschnittsweise mit einer gasundurchlässigen Abdeckschicht 50 bedeckt. So ist die Diffusionsbarriere 30 insbesondere auf ihrer der Gaszutrittsöffnung 26 zugewandten Seite mit der Abdeckschicht 50 bedeckt. Auf der Abdeckschicht 50 ist zumindest abschnittsweise eine Thermoschockschutzschicht 52 angeordnet. Die Thermoschockschutzschicht 52 ist dabei auch innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 auf der Abdeckschicht 50 angeordnet.
Durch fertigungsbedingte Schwankungen bei der Diffusionsbarriere 30 kann sich beispielsweise die Diffusionsstrecke innerhalb der Diffusionsbarriere 30 oder die Höhe der Diffusionsbarriere 30 verändern. Bei ansonsten gleichen Bedingungen schwankt damit der Sauerstoffstrom durch die Diffusionsbarriere und damit der Grenzstrom. Beispielsweise wird bei einer Verlängerung der Diffusionsstrecke der Diffusionsstrom und damit der Grenzstrom verringert. Dies hat letztlich eine Verfälschung des Messergebnisses zur Folge. Wie nachfolgend erläutert wird, werden erfindungsgemäß die Diffusionsbarriere 30, die Abdeckschicht 50 und/oder die Thermoschockschutzschicht 52 so eingestellt, dass ein einheitlicher Sauerstoffstrom realisiert wird. Mit anderen Worten wird ein Diffusionswiderstand auf einen vorgegebenen Sollwert für den Grenzstrom eingestellt.
So wird die Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf ein Verfahren zum Herstellen des Sensorelements 10 beschrieben. Dabei zeigen die 2A bis 2F einzelne Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens.
2A zeigt eine Längsschnittansicht des Sensorelements 10 Genauer zeigt 2A einen Ausschnitt des Sensorelements 10 in einem Bereich, der an die Gaszutrittsöffnung 26 angrenzt. Grundsätzlich wird das Sensorelement 10 in an sich bekannter Weise als Schichtaufbau aus der ersten Festelektrolytschicht 12, der zweiten Festelektrolytschicht 14 und der dritten Festelektrolytschicht 16 hergestellt, wobei die oben beschriebenen Elektroden 20, 38, 40, 42, das Heizelement 44 und die Diffusionsbarriere 30 usw. an den zuvor beschriebenen stellen angeordnet werden. Auf die Diffusionsbarriere 30 wird zumindest abschnittsweise die Abdeckschicht 50 aufgebracht. Insbesondere wird die Abdeckschicht 50 innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 auf die Diffusionsbarriere 30 aufgebracht. Mit anderen Worten wird die Abdeckschicht 50 auf denjenigen Abschnitt der Diffusionsbarriere 30 aufgebracht, der sich innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 befindet und dieser zuweist.
2B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist die Gaszutrittsöffnung 26 und die Diffusionsbarriere 30, die einen Querschnitt der Gaszutrittsöffnung 26 vollständig überdecken kann. Die Gaszutrittsöffnung 26 kann beispielsweise durch Bohren ausgebildet werden.
2C zeigt in einer Querschnittsansicht einen nachfolgenden Verfahrensschritt, bei dem die Thermoschockschutzschicht 52 auf die Abdeckschicht 50 innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 und die Außenseite 18 der ersten Festelektrolytschicht 12 aufgebracht wird. Die Thermoschockschutzschicht 52 kann durch ein thermisches Spritzverfahren aufgebracht werden, wie beispielsweise Atmosphärisches Plasmaspritzen. Bedingt durch diese besondere Auftragstechnik weist die Thermoschockschutzschicht 52 innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 einen mittleren Abschnitt 54 mit einer im Wesentlichen homogenen Schichtdicke und daran angrenzend und sich in Richtung zu der Wand 28 der Gaszutrittsöffnung 26 erstreckenden äußeren Abschnitt 56 mit einer inhomogenen Schichtdicke.
2D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 eine Querschnittsfläche der Gaszutrittsöffnung 26 vollständig und auch angrenzende Bereiche auf der Außenseite 18 der ersten Festelektrolytschicht 12 überdeckt. Weiterhin sind der mittlere Abschnitt 54 und der äußere Abschnitt 56 zu erkennen.
2E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird mindestens ein erster Laserschnitt 58 in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht. Der erste Laserschnitt 58 wird mittels eines Ultrakurzpulslasers in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht. Das Einbringen erfolgt in einer Richtung parallel zu einer Richtung, in der die erste Festelektrolytschicht 12, die zweite Festelektrolytschicht 14 und die dritte Festelektrolytschicht 16 aufeinander angeordnet sind. Das Einbringen des ersten Laserschnitts 58 kann derart erfolgen, dass auch in die Abdeckschicht 50 mindestens ein zweiter Laserschnitt 60 eingebracht wird, der sich bis in die Diffusionsbarriere 30 hinein erstrecken kann. Wie aus 2E zu erkennen ist, kann mehr als ein erster Laserschnitt 58 in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht werden. So kann eine erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht werden, wie beispielsweise eine erste Mehrzahl 62 von vier ersten Laserschnitten 58. Analog kann mehr als ein zweiter Laserschnitt 60 in die Abdeckschicht 50 eingebracht werden. So kann eine zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 60 in die Abdeckschicht 50 eingebracht werden, wie beispielsweise eine zweite Mehrzahl 64 von vier zweiten Laserschnitten 60. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Laserschnitt 58 und der zweite Laserschnitt 60 miteinander verbunden. Dadurch stehen diese miteinander in Fluidverbindung.
2F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10 mit dem bereits in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebrachten ersten Laserschnitt 58. Zu erkennen ist, dass der erste Laserabschnitt in dem mittleren Abschnitt 54 innerhalb der Gaszutrittsöffnung 26 in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht ist. Wie weiter zu erkennen ist, weist jeder erste Laserschnitt 58 der ersten Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 in der Draufsicht gesehen eine länglich Form oder Schlitzform auf. dabei sind die ersten Laserschnitte 58 parallel zueinander angeordnet.
Nachfolgend wird eine erste Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 3A bis 3F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 3A bis 3F zeigen einzelne Verfahrensschritte. Die Verfahrensschritte gemäß den Figuren 3A bis 3D sind identisch mit den Verfahrensschritten gemäß den 2A bis 2D, so dass eine erneute Beschreibung derselben entfallen kann. Für die Verfahrensschritte gemäß den 3A bis 3D wird stattdessen auf die Erläuterungen zu den 2A bis 2D verwiesen.
3E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 und die zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 56 werden dabei so eingebracht, dass diese nur teilweise innerhalb des mittleren Abschnitts 54 angeordnet sind und stattdessen zusätzlich auch teilweise in dem äußeren Abschnitt 56 angeordnet sind.
3F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass sich die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 von dem mittleren Abschnitt 54 in den äußeren Abschnitt 56 erstreckt, so dass die ersten Laserschnitte 58 sowohl in dem mittleren Abschnitt 54 als auch in dem äußeren Abschnitt 56 angeordnet sind.
Nachfolgend wird eine zweite Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 4A bis 4F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 4A bis 4F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
4A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Wie zu erkennen ist, kann vor dem Aufbringen der Thermoschockschutzschicht 52 zuerst der zweite Laserschnitt 60 in die Abdeckschicht 50 eingebracht werden. Der zweite Laserschnitt 60 kann sich dabei bis in die Diffusionsbarriere 30 hinein erstrecken. Es versteht sich, dass die zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 60 in die Abdeckschicht 50 eingebracht werden kann.
4B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 60 in der Nähe der Wand 28 der Gaszutrittsöffnung 26 die Abdeckschicht 50 eingebracht werden.
4C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass anschließend die Thermoschockschutzschicht 52 auf die Abdeckschicht 50 aufgebracht wird. Dabei kann die Thermoschockschutzschicht 52 auch teilweise in die zweiten Laserschnitten 60 gelangen bzw. eingebracht werden.
4D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 die zweiten Laserschnitte 60 teilweise bedeckt.
4E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In die Thermoschockschutzschicht 52 wird die erste Mehrzahl 62 von Laserschnitten 58 eingebracht. Die erste Mehrzahl 62 von Laserschnitten 58 wird dabei in dem mittleren Abschnitt 54 eingebracht. Dabei durchdringen die ersten Laserschnitte 58 die Thermoschockschutzschicht 52 vollständig. Die ersten Laserschnitte 58 werden so eingebracht, dass auch weitere zweite Laserschnitte 60 in der Abdeckschicht 50 ausgebildet werden.
4F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 in den mittleren Abschnitt der Gaszutrittsöffnung 26 eingebracht ist. Entsprechend ist ein ersten Anteil 66 der zweiten Laserschnitte 60 mit den ersten Laserschnitten 58 verbunden und ist ein zweiter Anteil 68 der zweiten Laserschnitte 60 zu den ersten Laserschnitten 58 versetzt.
Nachfolgend wird eine dritte Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 5A bis 5F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
5A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Wie zu erkennen ist, kann die Abdeckschicht 50 die Diffusionsbarriere 30 nicht vollständig bedecken, sondern kann beispielsweise ein Fenster 70 aufweisen, d.h. einen fensterförmigen Bereich, in dem keine Abdeckschicht 50 vorhanden ist.
5B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, ist das Fenster 70 rechteckig ausgebildet, so dass die Abdeckschicht entlang der Wand 28 der Gaszutrittsöffnung 26 auf der Diffusionsbarriere 30 angeordnet ist.
Die 5C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Nachfolgend wird die Thermoschockschutzschicht 52 aufgebracht und bedeckt dabei auch den Bereich des Fensters 70 auf der Diffusionsbarriere 30.
Die 5D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, wie die Thermoschockschutzschicht 52 den Bereich des Fensters 70 in dem mittleren Abschnitt 54 überdeckt.
5E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Anstelle des ersten Laserschnitts 58 kann eine erste Laseraussparung 72, d.h. ein flächiger Laserabtrag, in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht werden. Das Einbringen der ersten Laseraussparung 72 kann derart realisiert werden, dass die erste Laseraussparung 72 so in dem mittleren Abschnitt 54 der Gaszutrittsöffnung 26 angeordnet ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 in einem an die erste Laseraussparung 72 angrenzenden Abschnitt 74 eine gleichmäßige Dicke aufweist.
5F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die erste Laseraussparung 72 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet werden und mit dem Fenster 70 überlappen.
Nachfolgend wird eine vierte Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 6A bis 6F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 6A bis 6F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
6A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In die Abdeckschicht 50 wird eine zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 60 eingebracht, die bis in die Diffusionsbarriere 30 eindringen können.
6B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen sind die eingebrachten zweiten Laserschnitte 60, die parallel zueinander über die Gaszutrittsöffnung 26 verteilt angeordnet sind. Die zweiten Laserschnitte 60 sind beispielsweise in einer Art Reihe nebeneinander angeordnet.
6C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 aufgebracht wird und dabei teilweise die zweiten Laserschnitte 60 bedeckt.
6D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, wie die Thermoschockschutzschicht 52 die zweiten Laserschnitte 60 bedeckt.
6E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass die erste Laseraussparung 72 in die Thermoschockschutzschicht 52 eingebracht wird, beispielsweise in dem mittleren Abschnitt 54.
6F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die erste Laseraussparung 72 rechteckig in der Thermoschockschutzschicht 52 ausgebildet werden.
Nachfolgend wird eine fünfte Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 7A bis 7F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 7A bis 7F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
7A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Wie zu erkennen ist, wird vor dem Aufbringen der Thermoschockschutzschicht 52 zunächst die zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitt 60 in die Abdeckschicht 50 eingebracht. Die zweiten Laserschnitte 60 können sich dabei bis in die Diffusionsbarriere 30 hinein erstrecken. Zwischen der Wand 28 der Gaszutrittsöffnung 26 und der Außenseite 18 der ersten Festelektrolytschicht 12 ist eine Fase 76 angeordnet. Die Fase 76 kann mittels Bohren in die erste Festelektrolytschicht 12 ausgebildet werden. Auf die Außenseite 18, die Fase 76 und die Wand 28 kann optional eine Haftschicht 78 zumindest abschnittsweise aufgebracht werden.
7B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die zweite Mehrzahl 64 von zweiten Laserschnitten 60 in der Nähe der Wand 28 vorgesehen werden.
7C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 nachfolgend auf die Abdeckschicht 50 aufgebracht wird. Dabei kann die Thermoschockschutzschicht 52 auch teilweise in die zweiten Laserschnitte 60 gelangen bzw. eindringen. Zwischen der Thermoschockschutzschicht 52 und der ersten Festelektrolytschicht 12 ist dadurch die Haftschicht 78 angeordnet, die eine verbesserte Haftwirkung der Thermoschockschutzschicht 52 auf der Abdeckschicht 50 bewirkt.
7D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 die zweiten Laserschnitte 60 bedeckt.
7E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In die Thermoschockschutzschicht 52 wird die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 eingebracht. Die erste Mehrzahl 62 von Laserschnitten 58 wird dabei in dem mittleren Abschnitt 54 eingebracht. Dabei durchdringen die ersten Laserschnitte 58 die Thermoschockschutzschicht 52 vollständig. Die ersten Laserschnitte 58 werden so eingebracht, dass auch weitere zweite Laserschnitte 60 in der Abdeckschicht 50 ausgebildet werden.
7F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 in den mittleren Abschnitt der Gaszutrittsöffnung 26 eingebracht ist. Entsprechend ist ein erster Anteil 66 der zweiten Laserschnitte 60 mit den ersten Laserschnitte 58 verbunden und ist ein zweiter Anteil 68 der zweiten Laserschnitte 60 zu den ersten Laserschnitten 58 versetzt.
Nachfolgend wird eine sechste Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 8A bis 8F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 8A bis 8F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
8A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Wie zu erkennen ist, kann die Abdeckschicht 50 zurückgezogen ausgebildet sein. So ist beispielsweise ein Abschnitt 80 der Diffusionsbarriere 30 von der Abdeckschicht 50 nicht bedeckt.
8B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die Abdeckschicht 50 derart zurückgezogen ausgebildet sein, dass ein im Wesentlichen U-förmiger Abschnitt 80 der Diffusionsbarriere 30 von der Abdeckschicht 50 nicht bedeckt ist.
8C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 nachfolgend auf die Abdeckschicht 50 aufgebracht wird. Dabei wird die Thermoschockschutzschicht 52 auch auf den U-förmigen Abschnitt 80 der Diffusionsbarriere 30, der nicht von der Abdeckschicht 50 bedeckt ist, aufgebracht.
8D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 den U-förmigen Abschnitt 80 der Diffusionsbarriere 30, der nicht von der Abdeckschicht 50 bedeckt ist, bedeckt.
8E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In die Thermoschockschutzschicht 52 wird die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 eingebracht, beispielsweise in den mittleren Abschnitt 54.
8F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die erste Mehrzahl 62 von Laserschnitten 58 in den mittleren Abschnitt der Gaszutrittsöffnung 26 eingebracht werden kann und somit außerhalb des Abschnitts 80.
Nachfolgend wird eine siebte Modifikation des Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 9A bis 9F beschrieben. Dabei werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 9A bis 9F zeigen einzelne Verfahrensschritte.
9A zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Wie zu erkennen ist, wird vor dem Aufbringen der Thermoschockschutzschicht 52 zunächst Abdeckschicht 50 auf die Diffusionsbarriere 30 aufgebracht.
9B zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Wie zu erkennen ist, kann die Abdeckschicht 50 über die gesamte Querschnittsfläche der Gaszutrittsöffnung 26 auf die Diffusionsbarriere 30 aufgebracht werden.
9C zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 nachfolgend auf die Abdeckschicht 50 aufgebracht wird. Das Aufbringen der Thermoschockschutzschicht 52 kann dabei unter einem Winkel α zu der Außenseite 18 der ersten Festelektrolytschicht 12 von beispielsweise 50 ° bis 85° erfolgen, beispielsweise 75 °.
9D zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die Thermoschockschutzschicht 52 die Abdeckschicht 50 nicht vollständig bedeckt. Durch das Aufbringen der Thermoschockschutzschicht in dem Winkel α von 75 ° gibt es einen freibleibenden Abschnitt 82 der Abdeckschicht 50, der nicht von der Thermoschockschutzschicht 52 bedeckt ist.
9E zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorelements 10. In die Thermoschockschutzschicht 52 wird die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 eingebracht.
9F zeigt eine Draufsicht auf das Sensorelement 10. Zu erkennen ist, dass die erste Mehrzahl 62 von ersten Laserschnitten 58 in den mittleren Abschnitt 54 der Gaszutrittsöffnung 26 eingebracht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10345141 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 [0003]

Claims

Sensorelement (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfassend mindestens eine erste Festelektrolytschicht (12), eine zweite Festelektrolytschicht (14) und eine Diffusionsbarriere (30), wobei die Diffusionsbarriere (30) in einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht (12) und der zweiten Festelektrolytschicht (14) angeordnet ist, wobei auf der Diffusionsbarriere (30) abschnittsweise eine im Wesentlichen gasundurchlässige Abdeckschicht (50) angeordnet ist, wobei zumindest auf der Abdeckschicht (50) abschnittsweise eine Thermoschockschutzschicht (52) angeordnet ist, wobei die Thermoschockschutzschicht (52) mindestens einen ersten Laserschnitt (58) oder mindestens eine erste Laseraussparung (56) aufweist.
Sensorelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abdeckschicht (50) mindestens einen zweiten Laserschnitt (60) aufweist.
Sensorelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Laserschnitt (58) und/oder die erste Laseraussparung (56) und der zweite Laserschnitt (60) miteinander verbunden sind und oder zueinander versetzt sind.
Sensorelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Thermoschockschutzschicht (52) eine erste Mehrzahl (62) von ersten Laserschnitten (58) aufweist, wobei die Abdeckschicht (50) eine zweite Mehrzahl (64) von zweiten Laserschnitten (60) aufweist, wobei ein erster Anteil (66) der zweiten Laserschnitte (60) mit den ersten Laserschnitten (58) verbunden ist.
Sensorelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein zweiter Anteil (68) der zweiten Laserschnitte (60) zu den ersten Laserschnitten (58) versetzt ist.
Sensorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Gaszutrittsöffnung (26), wobei die Diffusionsbarriere (30) zumindest teilweise innerhalb der Gaszutrittsöffnung (26) angeordnet ist, wobei die Abdeckschicht (50) auf einer der Gaszutrittsöffnung (26) zugewandten Seite der Diffusionsbarriere (30) angeordnet ist, wobei die Thermoschockschutzschicht (52) auf der Abdeckschicht (50) innerhalb der Gaszutrittsöffnung (26) angeordnet ist, wobei sich der erste Laserschnitt (58) oder die erste Laseraussparung (56) in einem mittleren Abschnitt (54) der Gaszutrittsöffnung (26) befindet.
Sensorelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Laseraussparung (56) so in dem mittleren Abschnitt (54) der Gaszutrittsöffnung (26) angeordnet ist, dass die Thermoschockschutzschicht (52) in einem an die erste Laseraussparung (56) angrenzenden Abschnitt (58) eine gleichmäßige Dicke aufweist.
Sensorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gaszutrittsöffnung (26) von einer Wand (28) begrenzt wird, wobei zwischen der Wand (28) und einer Außenseite (18) der ersten Festelektrolytschicht (12) eine Fase (60) angeordnet ist.
Sensorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Abdeckschicht (50) und der Thermoschockschutzschicht (52) eine Haftschicht (62) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Sensorelement (10)s zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfassend – Bereitstellen mindestens einer ersten Festelektrolytschicht (12), einer zweiten Festelektrolytschicht (14) und einer Diffusionsbarriere (30), – Anordnen der Diffusionsbarriere (30) in einer Schichtebene zwischen der ersten Festelektrolytschicht (12) und der zweiten Festelektrolytschicht (14), – abschnittsweises Anordnen einer im Wesentlichen gasundurchlässigen Abdeckschicht (50) auf der Diffusionsbarriere (30), – abschnittsweises Anordnen einer Thermoschockschutzschicht (52) zumindest auf der Abdeckschicht (50), und – Einbringen mindestens eines ersten Laserschnitts (58) oder mindestens einer ersten Laseraussparung (56) in die Thermoschockschutzschicht (52).