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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik,
DE 10 2013 211 791 A1 , ist bereits ein Abgassensor mit einem Sensorelement bekannt, das in seiner Längsrichtung einander gegenüberliegend einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei das Sensorelement in dem ersten Endbereich ein Funktionselement aufweist, das mit einer im zweiten Endbereich auf der Außenfläche des Sensorelements angeordneten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden ist. Dabei ist überdies vorgesehen, dass die Kontaktfläche auf seiner vom ersten Endbereich abgewandten Seite eine Abrundung aufweist.
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Die Kontaktfläche hat die Funktion, eine elektrische Kontaktierung des Sensorelements durch Kontaktelemente des Abgassensors, wie z.B. metallische Drähte, Stifte oder Federn, die in dem Sensor mit der Kontaktfläche des Sensorelements zusammenwirken, sicher zu gewährleisten.
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Vorteil der Erfindung/ Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis der Erfinder, dass die genannte Funktion zwei Anforderungen umfasst, nämlich zum einen die sichere Verbindung der Kontaktfläche mit dem übrigen Sensorelement einschließlich der Wahrung der Integrität der Kontaktfläche; zum anderen die sichere Herstellbarkeit einer leitenden Verbindung zwischen der Kontaktfläche und dem Kontaktelement des Abgassensors.
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Dies hat die Erfinder zunächst dazu geleitet, die Kontaktfläche nicht aus einem homogenen Material vorzusehen, sondern mit einer inneren Schicht und einer auf dieser angeordneten äußeren Schicht.
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Die innere Schicht weist also zum Sensorelementinneren hin und von dem Kontaktelement weg; die äußere Schicht weist also von dem Sensorelementinneren weg und zu dem Kontaktelement hin. Im gleichen Sinn, in dem die Kontaktfläche auf der Außenfläche des Sensorelements angeordnet ist, ist die äußere Schicht auf der inneren Schicht angeordnet.
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Die innere Schicht kann somit mit Hinblick auf die Teilaufgabe der sicheren Verbindung der Kontaktfläche mit dem übrigen Sensorelement einschließlich der Wahrung der Integrität der Kontaktfläche optimiert sein.
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Die äußere Schicht kann somit mit Hinblick auf die Teilaufgabe der sicheren Herstellbarkeit einer leitenden Verbindung zwischen der Kontaktfläche und dem Kontaktelement des Abgassensors optimiert sein.
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Die Erfinder haben sodann erkannt, dass die Optimierung einerseits darin bestehen kann, dass die innere Schicht eine größere Härte aufweist als die äußere Schicht. Während nämlich die größere Härte der inneren Schicht bewirkt, dass die Kontaktfläche in sich fest ist und fest mit dem übrigen Sensorelement verbunden ist, bewirkt die geringere Härte der äußeren Schicht, dass sich die Kontaktfläche zum Kontaktelement hin duktil verhält, sich also in gewissen Grenzen verformen kann, sodass das Kontaktelement über einen großen Querschnitt an der Kontaktfläche zur Anlage gelangen kann bzw. in gewissen Grenzen in die Kontaktfläche eindringen kann.
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Die Erfinder haben sodann erkannt, dass die Optimierung anderseits oder zusätzlich darin bestehen kann, dass die innere Schicht einen keramischen Anteil und einen edelmetallischen Anteil aufweist und die äußere Schicht einen edelmetallischen Anteil aufweist, der höher ist als der edelmetallische Anteil der inneren Schicht.
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Da der edelmetallische Anteil die Härte der im Übrigen einen keramischen Anteil aufweisenden Schicht vermindert, resultiert gleichfalls die oben erläuterte Wirkung.
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Unter einem Anteil wird vorliegend ein Gewichtsanteil und/oder ein Volumenanteil verstanden.
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Unter einem Anteil wird vorliegend selbstverständlich ein Anteil verstanden, der von Null derart verschieden ist, dass er einen technischen Effekt bewirkt, d.h. zumindest eine Eigenschaft der betreffenden Schicht wesentlich ändert. Zum Beispiel beträgt ein Anteil mindestens 2 Vol.-% und/oder mindestens 2 Gew.-%.
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Ein Anteil, insbesondere der edelmetallische Anteil der äußeren Schicht, kann grundsätzlich auch 100 Vol.-% und/oder 100 Gew.-% betragen. Die äußere Schicht kann somit aus Edelmetall bestehen, beispielsweise aus Platin.
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Bei dem Edelmetall kann es sich um Platin, Palladium, Gold, Rhodium, Rhenium, Iridium oder um ein Gemisch, zum Beispiel eine Legierung, aus zwei oder mehr dieser Stoffe handeln.
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Bei der Keramik bzw. bei dem keramischen Anteil kann es sich beispielsweise um mit Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) oder um Aluminiumoxid handeln.
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Im Rahmen der Erfindung werden unter Schichten Teile von keramischen Sensorelementen verstanden, wie sie beispielsweise durch Siebdruck auf grünen keramischen Substraten und nachfolgende Sinterung herstellbar sind. Insofern können Schichten im mathematischen Sinn zusammenhängend sein oder aus mehreren Bereichen bestehen, die zwar zusammen im Siebdruck mit nachfolgender Sinterung hergestellt sind und in einer gleichen Schichtebene liegen, aber nicht im mathematischen Sinn zusammenhängend sind.
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Unter dem Begriff „Endbereich des Sensorelements“ wird mit Bezug auf eine Längsrichtung im Rahmen dieser Anmeldung grundsätzlich lediglich ein zusammenhängender Teilbereich des Sensorelements verstanden, der das betreffende Ende des Sensors umfasst und nicht mehr als 50% der Länge des Sensorelements ausmacht. Insofern überschneiden sich ein Endbereich und ein gegenüberliegender Endbereich beispielsweise lediglich in einer Fläche. Etwas eingeschränkter kann ein Endbereich des Sensorelements insbesondere auch als ein zusammenhängender Teilbereich des Sensorelements verstanden werden, der das betreffende Ende des Sensors umfasst und nicht mehr als ein Drittel oder sogar nicht mehr als ein Viertel der Länge des Sensorelements ausmacht.
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Der Begriff „Funktionselement“ ist vorliegend grundsätzlich nicht eng auszulegen. Beispielsweise kann es sich um eine mit dem Außenraum des Sensorelements kommunizierende Edelmetallelektrode oder Cermetelektrode handeln und/oder um einen elektrischen Widerstandsheizer, der insbesondere einen elektrischen Widerstand von maximal 30 Ohm bei 20°C aufweist, und/oder um dergleichen.
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Nochmals darüber hinausgehend haben die Erfinder erkannt, dass die eingangs erläuterten funktionalen Vorteile bereits resultieren können, wenn die äußere Schicht die innere Schicht nur teilweise bedeckt.
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Im Vergleich zu einer vollflächigen Bedeckung der inneren Schicht durch die äußere Schicht resultiert in diesem Fall der zusätzliche Vorteil, dass Edelmetall eingespart werden kann, womit eine Kosten- und Gewichtsersparnis verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist die Kontaktfläche mit einer Leiterbahn elektrisch leitend verbunden. Die Leiterbahn kann beispielsweise mit der inneren Schicht der Kontaktfläche durchgängig ausgebildet sein, beispielsweise in einem zusammenhängenden Druckschritt im Siebdruckverfahren mit nachfolgender Sinterung hergestellt sein.
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Kontaktflächen werden im Rahmen der Erfindung insbesondere dadurch zu den an sie angrenzenden Leiterbahnen hin begrenzt, dass Kontaktflächen in Richtung der Außenfläche des Sensorelements und senkrecht zur Längsrichtung des Sensorelements breiter sind als Leiterbahnen. Beispielsweise sind die Leiterbahnen länglich erstreckt, während die angrenzenden Kontaktflächen rechteckig, ggf. mit abgerundeten Ecken oder mit einem abgerundeten Ende in Längsrichtung oder zwei abgerundeten Enden in Längsrichtung oder oval ausgebildet sind.
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In Weiterbildungen der Erfindung ist die flächige Gesamterstreckung der inneren Schicht größer als die flächige Gesamterstreckung der äußeren Schicht. Da es sich herausgestellt hat, das es fertigungstechnisch möglich ist, dass die Kontaktelemente bei der Montage des Abgassensors zuverlässig auf den verkleinerten äußeren Schichten der Kontaktflächen zu liegen kommen, ergeben sich keine funktionalen Nachteile.
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Unter der flächigen Gesamterstreckung einer Schicht wird dabei insbesondere die gesamte von der Schicht bedeckte oder umschlossene Fläche verstanden, also bei einer rechteckigen Schicht: Länge mal Breite, unabhängig davon ab die Schicht als Vollfläche ausgebildet ist oder nicht, beispielsweise eine Rasterung aufweist, siehe unten.
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Die äußere Schicht kann gemäß einer Weiterbildung gerastert sein, beispielsweise als ein Muster aus Bereichen, in denen die Schicht materiell ausgebildet ist (zum Beispiel gedruckt und gesintert), und Bereichen, in denen die Schicht nicht materiell ausgebildet ist (zum Beispiel beim Drucken ausgespart ist), beispielsweise in Form von einem Wabenmuster, gepunktet, kariert, aus sich überkreuzenden länglichen Bereichen oder dergleichen. Es hat sich herausgestellt, dass es bei einer derartigen Rasterung bei der Montage des Abgassensors und bei dem Aufschieben von Kontaktelemente auf die Kontaktflächen zu einem Verschmieren des duktilen Materials der äußeren Schicht auch in ursprünglich nicht mit Material der zweiten Schicht versehene Bereiche kommt, sodass das Kontaktelement nachfolgend gleichwohl relativ großflächig und somit sicher kontaktierend auf - bzw. teilweise auch in - der äußeren Schicht zu liegen kommt.
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Zur weiteren Materialersparnis sind die Kontaktflächen, also insbesondere bereits die inneren Schichten der Kontaktflächen, relativ klein ausgebildet, beispielsweise in Längsrichtung des Sensorelements nicht länger als 3mm und/oder senkrecht zur Längsrichtung nicht breiter als 2mm.
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Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass nicht nur die Kontaktfläche mit den erläuterten Schichten ausgebildet ist, sondern auch ein Bereich der Leiterbahn, der an die Kontaktfläche angrenzt, entsprechend ausgebildet ist, also eine innere Schicht und eine auf dieser angeordnete äußere Schicht aufweist, wobei die Beschaffenheit der inneren Schicht des Bereichs der Leiterbahn mit der Beschaffenheit der inneren Schicht der Kontaktfläche übereinstimmt und wobei die Beschaffenheit der äußeren Schicht des Bereichs der Leiterbahn mit der Beschaffenheit der äußeren Schicht der Kontaktfläche übereinstimmt.
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Bei diesem Bereich der Leiterbahn kann es um einen länglichen Bereich der Leiterbahn handeln, der abgasseitig an die Kontaktfläche angrenzt, und optional zusätzlich um einen ringförmigen Bereich der Leiterbahn, der abgasseitig an den länglichen Bereich der Leiterbahn angrenzt. An den ringförmigen Bereich kann sich auf der anderen Seite eine Durchkontaktierung anschließen, die von der Außenfläche in das Innere des Sensorelements führt.
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Die Vorsehung einer äußeren Schicht in dem Bereich der Leiterbahn, deren Beschaffenheit mit der äußeren Schicht der Kontaktfläche übereinstimmt, bewirkt vorteilhafterweise eine Herabsetzung des elektrischen Widerstands der Leiterbahn. In dem Fall, in dem das mit der Kontaktfläche verbundene Funktionselement ein Widerstandsheizer ist, wird die Effizienz und die Betriebssicherheit des Sensorelements verbessert. In dem Fall, in dem das mit der Kontaktfläche verbundene Funktionselement eine Elektrode des Sensorelements ist, wird die Messgenauigkeit des Sensorelements verbessert.
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Zeichnung
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Die 1 bis 6 zeigen ein an sich bekanntes Sensorelement. Die 7a - 7h und 8a bis 8l zeigen Ausgestaltungen der äußeren Schichten der Kontaktflächen gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Gesamtansicht eines Sensorelements 20, das in einem Gehäuse eines Gasmessfühlers (nicht gezeichnet) angeordnet werden kann, der zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in einem Abgas eines Verbrennungsmotors (nicht gezeichnet) dient. Mit entsprechenden Funktionselementen versehen, ist die Erfindung selbstverständlich auch auf Sensorelemente für andere Sensoren, beispielsweise Sensoren zur Partikelmessung, geeignet.
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Das Sensorelement erstreckt sich in der 1 in Längsrichtung von vorne links nach hinten rechts, wobei ein erster Endbereich 201 des Sensorelements 20 rechts und ein zweiter Endbereich 202 des Sensorelements 20 links abgebildet ist. Im bestimmungsgemäßen Verbau und Betrieb ist der erste Endbereich 201 des Sensorelements 20 einem Abgas zugewandt und der zweite Endbereich 202 des Sensorelements 20 dem Abgas abgewandt.
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Ferner erstreckt sich in der 1 das Sensorelement 20 in Querrichtung von vorne recht nach hinten links und in Hochrichtung von unten nach oben.
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Das Sensorelement 20 ist aus bedruckten keramischen Folien aufgebaut, die in diesem Beispiel als eine erste, zweite und eine dritte Festelektrolytfolie 21, 22, 23 ausgebildet sind und Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) enthalten. Die Festelektrolytfolien 21, 22, 23 weisen im Beispiel vor einem Sintervorgang eine Länge von 72mm, eine Breite von 5mm und eine Höhe von 540µm auf. Folien eines gesinterten Sensorelements 20 weisen um 20% verminderte Kantenlängen auf.
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Die erste Festelektrolytfolie 21 ist auf ihrer aus Sicht des Sensorelements 20 nach außen weisenden Großfläche, in 1 unten, im zweiten Endbereich 202 des Sensorelements 20 mit einer Kontaktfläche 43 und einer weiteren Kontaktfläche 44 versehen, hier bedruckt, siehe auch 3.
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Die erste Festelektrolytfolie 21 ist auf ihrer aus Sicht des Sensorelements 20 nach innen weisenden Großfläche, in 1 oben, im ersten Endbereich 201 des Sensorelements 20 mit einer mäanderförmigen Heizvorrichtung 311 als ein Funktionselement 31, das der Beheizung des ersten Endbereichs 201 des Sensorelements 20 dient, versehen. In Fortsetzung der mäanderförmigen Heizvorrichtung 311 ist an deren Enden jeweils eine Leiterbahn 321, 322 angeschlossen, wobei der Übergang von Heizvorrichtung 311 zu Leiterbahn 321, 322 durch eine Zunahme der Strukturbreite und/oder -höhe bzw. eine Abnahme des elektrischen Widerstandes pro Länge gekennzeichnet ist.
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Die Leiterbahnen 321, 322 weisen abgasseitig einen als Zuleitung 323, 325 bezeichneten Abschnitt auf, der vorliegend eine konstante Breite hat. Die Leiterbahnen 321, 322 weisen ferner abgasabgewandt einen als Kragen 324, 326 bezeichneten Abschnitt, der vorliegend ringförmig ausgebildet ist, auf, siehe auch 4.
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Die erste Festelektrolytfolie 21 ist auf ihrer aus Sicht des Sensorelements 20 nach innen weisenden Großfläche, in 1 oben, ferner mit Isolationsschichten 330 und einem Dichtrahmen 331, sowie einer Folienbinderschicht 333 versehen, hier bedruckt.
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Die erste Festelektrolytfolie 21 weist im zweiten Endbereich 202 zwei Durchführungen 501, 502 auf, die in senkrechter Richtung durch die erste Festelektrolytfolie 21 verlaufen und jeweils eine Kontaktfläche 43, 44 mit einem Kragen 324, 326 einer Leiterbahn 321, 322 elektrisch leitendend verbinden, siehe 6.
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Die zweite Festelektrolytfolie 22 ist beidseitig mit jeweils einer Folienbinderschicht 333 versehen, ferner weist die zweite Festelektrolytfolie 22 einen Referenzgaskanal 35 auf, der sich längs von einer abgasabgewandt angeordneten Referenzgasöffnung 351 bis in den ersten Endbereich 201 des Sensorelements 20 erstreckt und dabei in Querrichtung mittig verläuft. Der Referenzgaskanal 35 ist beispielsweise porös gefüllt oder ungefüllt ausgebildet.
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Die dritte Festelektrolytfolie 23 ist auf ihrer aus Sicht des Sensorelements 20 nach innen weisenden Großfläche, in 1 unten, dem Referenzgaskanal 35 gegenüberliegend, mit einer Cermetelektrode 312 als Funktionselement 31 zur Messung einer Sauerstoffkonzentration versehen. In Fortsetzung der Cermetelektrode 312 ist an deren Ende eine Leiterbahn 328 angeschlossen, wobei der Übergang von der Cermetelektrode zu der Leiterbahn 328 durch eine Abnahme der Strukturbreite gekennzeichnet ist.
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Die Leiterbahn 328 weist abgasseitig einen als Zuleitung 327 bezeichneten Abschnitt auf, der vorliegend eine konstante Breite hat. Die Leiterbahn 328 weist ferner abgasabgewandt einen als Kragen 329 bezeichneten Abschnitt, der vorliegend ringförmig ausgebildet ist, auf, siehe auch 5. Auf dieser Seite der dritten Festelektrolytschicht 23 ist, zumindest wo ansonsten unbedruckt, eine Folienbinderschicht 333 vorgesehen.
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Die dritte Festelektrolytfolie 23 ist auf ihrer aus Sicht des Sensorelements 20 nach außen weisenden Großfläche, in 1 oben, im zweiten Endbereich 202 des Sensorelements 20 mit einer Kontaktfläche 45 und einer weiteren Kontaktfläche 46 versehen, hier bedruckt, siehe auch 2.
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An die weitere Kontaktfläche 46 schließt sich eine Leiterbahn 320 mit beispielsweise konstanter Breite an, die sich bis zu einer im ersten Endbereich 201 des Sensorelements 20 angeordneten weiteren Cermetelektrode 313 erstreckt. Die Leiterbahn 320 ist mit einer zum Beispiel dichten Abdeckschicht 361 bedeckt, die weitere Cermetelektrode 313 ist mit porösen Schichten 362 versehen, sodass eine Kommunikation zwischen Außenraum und weiterer Cermetelektrode 313 gewährleistet ist.
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Die dritte Festelektrolytfolie 23 weist im zweiten Endbereich eine Durchführung 503 auf, die die in senkrechter Richtung durch die dritte Festelektrolytfolie 23 verläuft und die die Kontaktfläche 45 mit dem Kragen 329 elektrisch leitendend verbindet, siehe 6.
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In der 2 ist der zweite, abgasabgewandte Endbereich 202 des Sensorelements 20 in Aufsicht auf die dritte Festelektrolytfolie 23 gezeigt. Dort ist mit Blick zum ersten, abgaszugewandten Endbereich 201 des Sensorelements 20 die Kontaktfläche 45 links angeordnet.
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Die Kontaktfläche 45 ist auf der Außenfläche des Sensorelements mit einer Leiterbahn verbunden, und zwar über einen länglichen Bereich 453 mit einem ringförmigen Bereich 452. Die Kontaktfläche 45 hat in diesem Beispiel eine längliche Grundform, die aus einem Rechteck gleicher Länge und Breite durch maximale Abrundung der Ecken hervorgeht, also durch eine Abrundung mit einem Krümmungsradius R, der der halben Breite der Kontaktfläche 45 entspricht.
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Bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%) beträgt die Länge der Kontaktfläche 45 in diesem Beispiel 3mm oder weniger, die Breite der Kontaktfläche 2 mm oder weniger.
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Der ringförmige Bereich der Leiterbahn wirkt mit einer Durchführung 503 durch die dritte Festelektrolytschicht 23 elektrisch leitend zusammen.
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In 2 ist überdies mit Blick zum ersten, abgaszugewandten Endbereich 201 des Sensorelements 20 die weitere Kontaktfläche 46 rechts neben der Kontaktfläche 45 angeordnet. Anordnung und Größe der weiteren Kontaktfläche 46 entspricht in diesem Sinn, also unter Vertauschung von links und rechts, der Kontaktfläche 45 mit der Maßgabe, dass in diesem Beispiel zwischen der Kontaktfläche 45 und der weiteren Kontaktfläche 46 ein Abstand von mindestens 0,6mm besteht, bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%).
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Die weitere Kontaktfläche 46 ist mit der Leiterbahn 328 kontaktiert, die zu der weiteren Cermetelektrode 313 führt. Eine Mittenachse der Leiterbahn 328 in Längsrichtung ist dabei bezogen auf eine Mittenachse der weiteren Kontaktfläche 46 in Längsrichtung um 0,1mm bis 0,4mm, im Beispiel um 0,2mm, quer nach innen verschoben, bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%).
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In die 3 ist der zweite, abgasabgewandte Endbereich 202 des Sensorelements 20 in Untersicht unter die in 1 nach unten weisende erste Festelektrolytfolie 21 gezeigt. Dort ist mit Blick zum ersten, abgaszugewandte Endbereich 201 des Sensorelements 20 die Kontaktfläche 43 links angeordnet.
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Die Kontaktfläche 43 ist auf der Außenfläche des Sensorelements mit einer Leiterbahn verbunden, und zwar über einen länglichen Bereich 433 mit einem ringförmigen Bereich 432.
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Die Kontaktfläche 43 hat eine längliche Grundform, die aus einem Rechteck gleicher Länge und Breite durch maximale Abrundung der Ecken hervorgeht, also durch eine Abrundung mit einem Krümmungsradius R, der der halben Breite der Kontaktfläche 43 entspricht. Auf diese Weise entstehen somit halbkreisförmige Endbereiche der Kontaktfläche 43 auf der dem Abgas abgewandten Seite der Kontaktfläche 43.
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Bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%) beträgt die Länge der Kontaktfläche in diesem Beispiel 3mm oder weniger, die Breite der Kontaktfläche 2 mm oder weniger.
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Der ringförmige Bereich 432 ist auf der dem Abgas zugewandten Seite der Kontaktfläche 43 angeordnet. Der ringförmige Bereich 432 ist beispielsweise mit einem Innendurchmesser von 0,5mm oder weniger und einem Außendurchmesser von 1mm oder mehr, bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%).
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Der ringförmige Bereich 432 der Leiterbahn wirkt mit einer Durchführung 501 durch die erste Festelektrolytschicht 21 elektrisch leitend zusammen.
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In 3 ist überdies mit Blick zum ersten, abgaszugewandten Endbereich 201 des Sensorelements 20 die weitere Kontaktfläche 44 rechts neben der Kontaktfläche 43 angeordnet. Anordnung und Größe der weiteren Kontaktfläche 44 entsprechen in diesem Sinn, also unter Vertauschung von links und rechts und von positivem Drehsinn mit negativen Drehsinn, der Anordnung und der Größe der Kontaktfläche 43 mit der Maßgabe, dass zwischen der Kontaktfläche 43 und der weiteren Kontaktfläche 44 ein Abstand von mindestens 0,6mm besteht, bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: - 20%).
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In der 4 ist der zweite, abgasabgewandte Endbereich 202 des Sensorelements 20 in Aufsicht auf die erste Festelektrolytfolie 21, in 1 von oben, gezeigt. Dort ist mit Blick zum ersten, abgaszugewandten Endbereich 201 des Sensorelements 20 die Leiterbahn 322 rechts angeordnet. Die Leiterbahn 322 setzt sich zusammen aus zwei Teilbereichen, nämlich einer Zuleitung 325 und einem Kragen 326.
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Die Zuleitung 325 bildet den abgasseitigen Teil der Leiterbahn 322 und erstreckt sich von der Heizvorrichtung 311 abgasseitig bis zu dem abgasabgewandt der Zuleitung 325 angeordneten Kragen 326. Vorliegend weist die Zuleitung 325 eine Breite B von 1,2mm auf und verläuft abgasseitig mit einer Beabstandung in Querrichtung von 0,25mm zur mittleren Längsachse des Sensorelements 20, jeweils bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%). In einem abgasabgewandten Endbereich ist die Zuleitung 325 nach rechts, also nach außen, unter einem Winkel von 18° abgewinkelt.
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Der Kragen 326 ist ringförmig ausgebildet und beschreibt vorliegend einen Bogen von 180°, dessen Außendurchmesser mit der Breite B der Zuleitung 325 identisch ist und dessen Innendurchmesser 0,4mm beträgt. Eine Breite des Kragens beträgt somit 0,3mm, jeweils bezogen auf ein ungesintertes Sensorelement 20 (gesintert: -20%). Ein Breitenverhältnis aus Kragenbreite b zu Zuleitungsbreite B beträgt 0,33.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktflächen 43, 44, 45, 46 jeweils eine innere Schicht 43', 44', 45', 46' und eine auf dieser angeordnete äußere Schicht 43", 44", 45", 46" aufweisen, wobei die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" die innere Schicht 43', 44', 45', 46' nur teilweise bedeckt. Bei den Schichten 43', 44', 45', 46'; 43", 44", 45", 46' kann es sich beispielsweise um Schichten handeln, wie sie im Siebdruckverfahren mit anschließender Sinterung herstellbar sind.
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In den 7a bis 7h und in den 8a bis 8l sind verschiedene Ausgestaltungen gezeigt, bei denen die innere Schicht 43', 44', 45', 46' einer Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 jeweils vollflächig über die Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 erstreckt ist, während die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 die innere Schicht 43', 44', 45', 46' der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 nur teilweise bedeckt.
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In den 7a bis 7h sind die Kontaktflächen zur besseren Übersichtlichkeit lediglich mit dem Bezugszeichen 43 versehen. Insofern repräsentiert das Bezugszeichen 43 die Bezugszeichen 43, 44, 45, 46. Das gleiche gilt sinngemäß für die inneren Schichten 43', 44', 45', 46', die in diesen Figuren lediglich mit dem Bezugszeichen 43' gekennzeichnet sind, die äußeren Schichten 43", 44", 45", 46", die in diesen Figuren lediglich mit dem Bezugszeichen 43" gekennzeichnet sind; und so weiter.
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In den 7a bis 7h ist die flächige Gesamterstreckung der inneren Schicht 43', 44', 45', 46' größer als die flächige Gesamterstreckung der äußeren Schicht 43", 44", 45", 46".
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Dabei ist die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" gemäß 7a nur in Form eines Streifens 60 in einem rechteckigen, anschlussseitigen Endbereich der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 auf der inneren Schicht 43', 44', 45', 46' angeordnet. Gemäß den in den 7c und 7d gezeigten Ausführungsformen ist die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" nur in einem hufeisenförmigen anschlussseitigen Endbereich des Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 auf der inneren Schicht 43', 44', 45', 46' angeordnet. Die Ausführungsform gemäß 7b sieht die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" in Form von mehreren Streifen 60 vor, die in Längsrichtung äquidistant beabstandet 43', 44', 45', 46' auf der inneren Schicht 43', 44', 45', 46' angeordnet sind.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" lediglich in einem in Längsrichtung mittleren Bereich der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 auf der inneren Schicht 43', 44', 45', 46' angeordnet, und zwar gemäß 7e über die ganze Breite der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46 und gemäß 7f nur über einen Teil der Breite der Kontaktfläche 43, 44, 45, 46, in der 7f rechts.
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Die Ausführungsformen gemäß den 7g und 7h sehen eine anschlussseitig abgerundete Kontaktfläche 43, 44, 45 vor. Ein erster Teilbereich T1 der äußeren Schicht 43", 44", 45" ist in einem in Längsrichtung mittleren Bereich der Kontaktfläche 43, 44, 45 auf der inneren Schicht 43', 44', 45' angeordnet, ein zweiter Teilbereich T2 der äußeren Schicht 43", 44", 45" grenzt abgasseitig an den ersten Teilbereich T1 der äußeren Schicht 43", 44", 45" an und ist in einem in Querrichtung mittleren Bereich der Kontaktfläche 43, 44, 45 auf der inneren Schicht 43', 44', 45' angeordnet.
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Die innere Schicht 43', 44', 45' der Kontaktflächen 43, 44, 45 in den Ausführungsformen gemäß den 7g und 7h setzt sich kontinuierlich und mit gleicher Beschaffenheit (Material, Dicke etc.) zu einer inneren Schicht eines angrenzenden Bereichs einer Leiterbahn fort, nämlich ein länglicher Bereich der Leiterbahn 433, 443, 453 der abgasseitig an die Kontaktfläche 43, 44, 45 angrenzt und zusätzlich ein ringförmiger Bereich 432, 442, 452 der Leiterbahn, der abgasseitig an den länglichen Bereich 433, 443, 453 der Leiterbahn angrenzt.
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Die äußere Schicht 43", 44", 45" der Kontaktflächen 43, 44, 45 in den Ausführungsformen gemäß den 7g und 7h setzt sich kontinuierlich und mit gleicher Beschaffenheit (Material, Dicke etc.) zu einer äußeren Schicht eines angrenzenden Bereichs einer Leiterbahn fort, nämlich ein länglicher Bereich der Leiterbahn 433, 443, 453, der abgasseitig an die Kontaktfläche 43, 44, 45 angrenzt und zusätzlich ein ringförmiger Bereich der Leiterbahn 432, 442, 452, der abgasseitig an den länglichen Bereich der Leiterbahn 433, 443, 453 angrenzt.
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Die in den 7a bis 7h gezeigten äußeren Schichten 43", 44", 45" können beispielsweise als durchgängige Schicht (Vollfläche) ausgebildet sein oder mit einer Rasterung versehen sein, beispielsweise mit einer der in den 8a bis 8l gezeigten Rasterungen.
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Anderseits kann auch eine äußere Schicht 43", 44", 45", 46" vorgesehen sein, deren Gesamterstreckung die innere Schicht 43', 44', 45', 46' vollständig bedeckt, wobei diese äußere Schicht 43", 44", 45", 46" eine Rasterung aufweist, beispielsweise eine der in den 8a bis 8l gezeigten Rasterungen und insofern die innere Schicht nur teilweise bedeckt.
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Die in den 8a bis 8l gezeigten äußeren Schichten 43", 44", 45", 46" sind gerastert, weisen also abwechselnd Bereiche auf, die mit Material versehen, beispielsweise bedruckt, sind (in den 8a bis 8l dunkel dargestellt) und Bereiche die nicht mit Material versehen, also beispielsweise unbedruckt, sind (in den 8a bis 8l hell dargestellt).
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Möglich sind als Rasterungen beispielsweise Wabenmuster (8a und 8b), Punktmuster (8c, 8d, 8g, 8k), Streifenmuster (8e, siehe auch 7b) und andere regelmäßige Muster (8g - 8k). Es sind auch unregelmäßige bzw. ungleichmäßige Rasterungen grundsätzlich möglich, z.B. wie in 81.
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In all diesen Beispielen besteht die innere Schicht 43', 44', 45', 46' aus einem Cermet mit einem Platinanteil von 83 Gew.-% bis 87 Gew.-%, und einen Anteil an Zr02 und Y203 von zusammen 13 Gew.-% bis 17 Gew.-%. Die äußere Schicht 43", 44", 45", 46" besteht hingegen zu 100 Gew.-% aus Platin. Die innere Schicht 43', 44', 45', 46' hat im Vergleich zu der äußeren Schicht 43", 44", 45", 46" daher eine größere Härte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013211791 A1 [0001]
