DE3936103C2 - Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement - Google Patents

Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement

Info

Publication number
DE3936103C2
DE3936103C2 DE19893936103 DE3936103A DE3936103C2 DE 3936103 C2 DE3936103 C2 DE 3936103C2 DE 19893936103 DE19893936103 DE 19893936103 DE 3936103 A DE3936103 A DE 3936103A DE 3936103 C2 DE3936103 C2 DE 3936103C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arrangement according
solid electrolyte
layer
intermediate layer
electrolyte element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19893936103
Other languages
English (en)
Other versions
DE3936103A1 (de
Inventor
Toshihiko Aoyama
Yasuhiro Ujita
Harushisa Shiomi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Publication of DE3936103A1 publication Critical patent/DE3936103A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3936103C2 publication Critical patent/DE3936103C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/16Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture specially for use as rectifiers or detectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement, insbesondere für Sauer­ stoffsensoren.
Aus der DE-OS 37 43 435 ist ein Festelektrolytsensorelement als Sauerstoffsensor zum Detektieren der Sauerstoffkonzentration in Gas bekannt, das aus einer Festelektrolytplatte besteht, die aufgrund ihrer Differenz in der Sauerstoffkonzentration von der der Umgebungsatmosphäre eine elektromotorische Kraft erzeugt. An der dem zu messenden Gas zugewandten Oberfläche der Fest­ elektrolytplatte ist eine Meßelektrode vorgesehen. Ferner ist eine Referenzelektrode vorgesehen, die der Meßelektrode entge­ gengesetzt ist. Die Meßelektrode und die Referenzelektrode sind jeweils über eine elektrisch leitende Schicht mit Ausgangsan­ schlüssen am Ende der Festelektrolytplatte verbunden. Um die Elektroden herum sind Heizelemente angeordnet, die durch Erhit­ zen der Festelektrolytplatte den Ausgang stabilisieren. Die Heizelemente sind über elektrisch leitende Schichten mit Heiz­ anschlüssen verbunden.
Mit den Ausgangsanschlüssen und den Heizanschlüssen sind je­ weils im allgemeinen aus korrosionsfestem oder verzinntem Kup­ fer oder Platin hergestellte Zuführungsdrähte verbunden, um die Ausgangssignale abzuleiten bzw. die Spannung anzulegen.
Bei der Verbindung der Zuführungsdrähte mit den Ausgangsan­ schlüssen und Heizanschlüssen entstehen Probleme wegen der zum Teil sehr unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten und Übergangswiderständen. Im "Handbook of Thin Film Tech­ nology", McGraw-Hill Book Company, 1970, S. 2-75 und S. 23-19 d. sind diese Probleme angesprochen und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt, z. B. Verbindungen zwischen Glassegmenten und Metall herzustellen. Weiterhin ist es aus dieser Druckschrift bei­ spielsweise bekannt, zum Ausgleich von sehr unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten, beispielsweise bei Ein­ schmelzungen von Metallen in Gläsern, Glassegmente aneinander­ zureihen, deren Expansionskoeffizienten sich leicht unterschei­ den, um so einen Übergang zum Metall herzustellen. Weiterhin ist es bekannt, daß Übergangswiderstände auftreten können, wenn dünne Schichten mit einer Zuleitung von zur Schicht unter­ schiedlichem Material kontaktiert werden sollen. Insbesondere bei Sauerstoffsensoren, wo es auf eine hohe Zuverlässigkeit an­ kommt, werden hohe Anforderungen an derartige Übergänge und Verbindungen gestellt, die bei bekannten Anordnungen nicht ohne weiteres verfügt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem insbesondere als Sauerstoff­ sensor verwendeten Festelektrolytelement aufzuzeigen, die für die dort hohen auftretenden Temperaturen eine hohe Hitzebestän­ digkeit bei großer Verbundfestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.
Neben der erzielten und erreichten Hitzebeständigkeit, Verbund­ festigkeit und Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Lösung können Zuführungsdrähte beispielsweise ohne überschüssiges Er­ hitzen fest an den Referenzelektrodenanschlüssen, den Meßelek­ trodenanschlüssen und den Heizanschlüssen angelötet werden, so daß die Gefahr einer Zerstörung der Festelektrolytschicht durch das Löten mit zu hohen Temperaturen verhindert wird. Dennoch muß kein einem niedrigen Schmelzpunkt aufweisendes Lot verwen­ det werden, sondern es können Löttemperaturen von beispiels­ weise 850° realisiert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den rückswärtigen Teil eines Festelektrolyt­ elements in perspektivischer Ansicht in Abwick­ lung,
Fig. 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des Festelektrolytelements und
Fig. 3A das Festelektrolytelement in explodierter Dar­ stellungsweise und
Fig. 3B, 3C und 3D Querschnitte der Anschlüsse, Elektroden und Zwischenschichten des Festelektrolytelements.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung erläutert.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, enthält ein Festelektrolyt­ element 1, das für einen Sauerstoffsensor verwendet wird, einen zylindrischen Keramikkörper 2, von dem ein Ende geschlossen ist und auf dessen Oberfläche eine Festelektro­ lytschicht 3 aufgebracht ist. Der zylindrische Keramik­ körper 2 ist aus stabilisiertem oder teilweise stabili­ siertem Zirkonoxid zusammengesetzt, und die Festelektrolyt­ schicht 3 ist aus ZrO2-Y2O3 in fester Lösung zusammenge­ setzt.
Zum Detektieren des zu messenden Gases sind an einem vorderen Ende 1a des Festelektrolytelements 1 an entgegen­ gesetzten Seiten der Festelektrolytschicht 3 eine erste bzw. eine zweite Referenzelektrode 4, 5 sowie eine erste bzw. eine zweite Meßelektrode 6, 7 vorgesehen.
Im einzelnen sind die aus Zirkonoxid enthaltendem Platin zusammengesetzte erste und zweite Referenzelektrode 4, 5 an einem einer Seitenwand 2a des zylindrischen Keramik­ körpers 2 zugewandten Innenumfang 3a der Festelektrolyt­ schicht 3 vorgesehen. Andererseits sind die aus Zirkon­ oxid enthaltendem Platin zusammengesetzte erste und zweite Meßelektrode 6, 7 an einem äußeren Umfang 3b der Festelektro­ lytschicht 3 vorgesehen, wobei sie der ersten bzw. zweiten Referenzelektrode 4, 5 entgegengesetzt sind. Ein aus Alu­ miniumoxid enthaltendem Platin zusammengesetztes Heiz­ element 8 ist der ersten und zweiten Meßelektrode 6, 7 zugewandt vorgesehen. Ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Durchgangsloch 9, 10, 11, 12 sind in der Seitenwand 2a vorgesehen und verbinden einen Hohlaum 2b mit der ersten und der zweiten Referenzelektrode 4, 5.
Die ersten bis vierten Durchgangslöcher 9, 10, 11, 12 führen at­ mosphärische Luft aus dem Hohlraum 2b des zylindrischen Keramikkörpers zur Festelektrolytschicht 3. Das erste und das zweite Durchgangsloch 9, 10 sind dem dritten bzw. vierten Durchgangsloch 11, 12 entgegengesetzt.
Andererseits sind an einem rückwärtigen Ende 1b des Fest­ elektrolytelements 1 ein Referenzelektrodenanschluß 14, ein Meßelektrodenanschluß 15 und ein Paar von Heizanschlüs­ sen 16, 17, die aus Zirkonoxid enthaltendem Platin zusammen­ gesetzt sind, angeordnet. Der Referenzelektrodenanschluß 14 ist über ein Durchgangsloch 18 in der Festelektrolyt­ schicht 3 mit der ersten und zweiten Referenzelektrode 4, 5 verbunden. Der Meßelektrodenanschluß 15 ist mit der ersten und der zweiten Meßelektrode 6, 7 verbunden, und die Heizanschlüsse 16, 17 sind mit dem Heizelement 8 ver­ bunden.
Zuführungsdrähte 20a und 20b sind an den Referenzelektroden­ anschluß 14 bzw. den Meßelektrodenanschluß 15 angelötet, um von den Anschlüssen 14 und 15 Ausgangssignale abzu­ leiten. Zuführungsdrähte 20c und 20d sind an die Heiz­ anschlüsse 16 bzw. 17 angelötet, um an die Anschlüsse 16 und 17 Spannung anzulegen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist zwischen der Festelektrolyt­ schicht 3 und den Referenzelektroden- und Meßelektroden­ anschlüssen 14, 15 eine erste Zwischenschicht 22 angeordnet. Die erste Zwischenschicht 22 ist von 10 bis 50 Mikrometer dick und aus Aluminiumoxid zusammengesetzt, dessen thermi­ scher Leitfähigkeitskoeffizient 0,1 bis 0,2 cal/cm . sec . °C und dessen thermischer Expansionskoeffizient 7 × 10-6/°C bis 8 × 10-6/°C beträgt. Eine zweite Zwischenschicht 23 ist zwischen der Festelektrolytschicht 3 und den Heiz­ anschlüssen 16, 17 angeordnet. Die zweite Zwischenschicht 23 ist von 10 bis 50 Mikrometer dick und aus Alumiumoxid zusammengesetzt. Wie in Fig. 2 gezeigt, erstreckt sich die zweite Zwischenschicht 23 zum vorderen Ende 1a des Festelektrolytelements 1 und wirkt als Isolierschicht zwischen dem Heizelement 8 und der Festelektrolytschicht 3.
Das Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytelements wird unter Bezugnahme auf Fig. 3A erläutert.
Der zylindrische Keramikkörper 2 wird in einer Metallform geformt oder durch die Metallform extrudiert und ist gesintert.
Die Festelektrolytschicht 3 setzt sich aus einer Ausgangs­ platte zusammen, die aus komprimiertem, vor dem Sintern pulverigem Metalloxid besteht, wie unten näher beschrieben werden wird. Die Ausgangsplatte wird dadurch hergestellt, daß man 10% bis 20% eines Bindemittels in Rohkeramik­ pulver aus fester Lösung befindlichem ZrO2-Y2O3 mischt.
Sodann werden die erste und die zweite Referenzelektrode 4 und 5, die von 10 Mikrometer dicken Filmen gebildet werden, die aus Zirkonoxid-Yttriumoxid-Keramikmaterial enthaltendem Platin bestehen, auf die von der rückseitigen Fläche der Ausgangsplatte gebildete innere Umfangsfläche 3a der Festelektrolytschicht 3 aufgedruckt.
Andererseits wird die erste Zwischenschicht 22, die von einem aus 15% bis 25% Bindemittel enthaltendem Aluminium­ oxid bestehenden Film gebildet wird, auf das Ende der äußeren Umfangsfläche 3b der Festelektrolytschicht 3 gedruckt, die von der Oberfläche der Ausgangsplatte darge­ stellt wird.
Der Referenzelektrodenanschluß 14 und der Meßelektrodenanschluß 15, die jeweils 10 Mikrometer dicke Filme aus Aluminiumoxid enthaltendem Platin aufweisen, sind auf die Oberfläche der ersten Zwischenschicht 22 gedruckt. Die erste und die zweite Meßelektrode 6, 7, die 10 Mikrometer dicke Filme aus Zirkoniumoxid-Keramik­ material enthaltendem Platin sind, sind auf den äußeren Umfang 3b der Festelektrolytschicht 3 gedruckt. Wie in den Fig. 3B und 3C gezeigt ist, sind die obere Filmschicht 14b des Referenz­ elektrodenanschlusses 14 und die obere Filmschicht 15b des Meß­ elektrodenanschlusses 15 zehn Mikrometer dick und aus Platin zusammengesetzt, das weniger als 10% Aluminiumoxid oder weniger als 10% Zirkoniumoxid enthält. Eine Schicht 14c befindet sich zwischen der oberen Filmschicht 14b und einer unteren Filmschicht 14a, die auf die Zwischenschicht 22 gedruckt ist, die ein Durch­ gangsloch 22a aufweist, das zum Loch 18 führt. Wie aus Fig. 3C hervorgeht, erstreckt sich eine Meßelektrode 7a, die ein 10 Mikrometer dicker Film ist und gleiche Zusammensetzung wie die Meßelektroden 6, 7 aufweist, von der ersten und zweiten Meß­ elektrode 6, 7 bis zwischen die obere und die untere Filmschicht 15a und 15b des Meßelektrodenanschlusses 15. Die untere Filmschicht 15a ist auf der Oberfläche der ersten Zwischenschicht 22 ange­ ordnet. Die unteren Filmschichten 14a und 15a bestehen aus Platin­ paste, die 20% bis 60%, vorzugsweise 40% Aluminiumoxid enthält. Die Schicht 14c besitzt die gleiche Zusammensetzung wie die Meßelektrode 7a. Die oberen Filmschichten 14b und 15b können aus Platinpaste mit weniger als 10% Zirkoniumoxid bestehen. Sie können aus reines Platin enthaltender Paste zusammengesetzt sein. Die oberen und unteren Filmschichten 14a, 14b, 15a, 15b können aus Platinpaste bestehen, die ein Metalloxid enthält, das aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Spinell ausgewählt ist. Das Metalloxid, das in den obigen Schichten enthalten ist, ist zweckmäßigerweise das gleiche wie das für die Zwischenschicht 22 verwendete.
Anschließend werden Schutzschichten 24, 25, die 20 Mikrometer dicke, hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehende Filme sind, auf die Oberfläche der ersten und der zweiten Meßelektrode 6, 7 gedruckt.
Die zweite Zwischenschicht 23, die ein 30 Mikrometer dicker, aus Aluminiumoxid bestehender Film ist, wird auf die Oberfläche der Ausgangsplatte gedruckt. Die zweite Zwischenschicht 23 bedeckt die Referenzelektrodenanschlüsse 14 und 15 auf der Ausgangsplatte jedoch nicht. Da in der zweiten Zwischenschicht 23 erste Fenster 26 und 27 ausgebildet sind, werden die erste und zweite Meßelektrode 6 und 7 von ihr nicht bedeckt.
Anschließend werden untere Filmschichten 16a und 17a der Heiz­ anschlüsse 16 und 17 auf die Oberfläche der zweiten Zwischen­ schicht 23 gedruckt. Die Heizanschlüsse 16 und 17 sind gleich ausgebildet und in Fig. 3D ist nur der Heizanschluß 16 dargestellt. Die unteren Filmschichten 16a und 17a sind 10 Mikrometer dick und bestehen aus Platin, das 20% bis 60% Aluminiumoxid enthält, ähnlich wie bei den unteren Filmschichten 14a und 15a. Die oberen Filmschichten 16b und 17b sind auf das Heizelement 8 auf den unteren Filmschichten 16a und 17a gedruckt. Die oberen Film­ schichten 16b und 17b, die aus Platin bestehen, das weniger als 10% Aluminiumoxid oder weniger als 10% Zirkoniumoxid enthält, sind auf das Heizelement 8 gedruckt. Sie können auch aus reines Platin enthaltender Paste zusammengesetzt sein. Die oberen und die unteren Filmschichten 16a, 16b, 17a, 17b können aus Platin­ paste bestehen, die ein Metalloxid enthält, das aus Aluminium­ oxid, Magnesiumoxid oder Spinell ausgewählt ist. Das in den Heizanschlüssen 16, 17 enthaltene Metalloxid ist zweckmäßiger­ weise das gleiche wie das für die zweite Zwischenschicht ver­ wendete Metalloxid.
Eine Isolierschicht 28, die ein 20 Mikrometer dicker, aus Silizium­ oxid enthaltendem Aluminiumoxid bestehender Film ist, wird auf die Oberfläche der zweiten Zwischenschicht 23 gedruckt. Die Isolierschicht 28 überlappt die Heizanschlüsse 16 und 17 jedoch nicht. Da die Isolierschicht 28 in ihr ausgebildete zweite Fenster 30 und 31 aufweist, überlappt sie die erste und die zweite Meßelektrode 6 und 7 nicht.
Die rückseitige Fläche der filmbedruckten Ausgangsplatte wird mit Zirkoniumoxidpaste versehen. Die Ausgangsplatte wird auf den Außenumfang des zylindrischen Keramikkörpers 2 aufgebracht, so daß die erste und die zweite Referenzelektrode 4 und 5 mit den beiden Paaren von Durchgangslöchern 9, 10, 11, 12 übereinstimmen. Die Ausgangsplatte wird am Außenumfang des zylin­ drischen Keramikkörpers 2 befestigt, wobei die äußere Oberfläche des zylindrischen Keramikkörpers 2 durch Verwendung eines Gummi­ schlauches, dessen Inneres evakuiert wird, gepreßt und die Aus­ gangsplatte somit auf dem zylindrischen Keramikkörper 2 fixiert wird. Zuletzt wird der zylindrische Keramikkörper 2 mit der auf ihm fixierten Ausgangsplatte unter Atmosphärendruck gesintert.
Nach dem Sintern des zylindrischen Keramikkörpers 2 werden die Zuführungsdrähte 20 an den Referenzelektrodenanschluß 14, den Meßelektrodenanschluß 15 und an die Heizanschlüsse 16, 17 unter Verwendung von Silberlot angelötet. Wenn die Temperatur der Anschlüsse 16 und 17 auf mehr als 350°C ansteigt, sollte zweck­ mäßigerweise Goldlot verwendet werden. Das Silberlot besteht aus 72% Silber und 28% Kupfer, wobei es sich um Silberlot mit der Spezifizierung BAG 8 gemäß dem Japan Industry Standard handelt. Der Schmelzpunkt des Silberlotes liegt bei 789°C. Durch Erhitzen des Silberlotes bei etwa 850°C für etwa 10 Minuten werden die Zuführungsdrähte 20 an die Anschlüsse 14, 15, 16, 17 gelötet, wodurch der Verbundaufbau des Festelektrolytelements 1 ver­ vollständigt wird.
Der thermische Leitfähigkeitskoeffizient des Aluminium­ oxids, aus dem die erste und die zweite Zwischenschicht 22 und 23 besteht, ist größer als die (das heißt 0,5 cal/cm . sec . °C) der festen Lösung aus ZrO2-Y2O3, aus der sich die Festelektrolytschicht 3 zusammensetzt. Wenn die Zuführungsdrähte 20 durch Erhitzen an den Re­ ferenzelektrodenanschluß 14, den Meßelektrodenanschluß 15 und die Heizanschlüsse 16, 17 angelötet werden, wird die Hitze schnell und gleichmäßig zu den Anschlüssen 14, 15, 16, 17 und den umgebenden ersten und zweiten Zwischen­ schichten 22 und 23 geleitet, wodurch die Fluidität des Lotes verbessert und ein festes Anlöten gewährleistet wird.
Der thermische Expansionskoeffizient der festen Lösung aus ZrO2-Y2O3 liegt zwischen 9 × 10-6/°C und 10 × 10-6/°C. Der thermische Expansionskoeffizient des Aluminiumoxids, aus dem sich die erste und die zweite Zwischenschicht 22 und 23 zusammensetzt, ist kleiner als der der ZrO2-Y2O3- Festlösung, aus der sich die Festelektrolytschicht 3 zusammensetzt. Wenn die erste und die zweite Zwischen­ schicht 22 und 23 während des Lötens schnell auf hohe Temperatur erhitzt werden, weicht die Abmessung der Schich­ ten 22 und 23 nicht von der der Festelektrolytschicht 3 ab. Somit wird ein Ablösen der Schichten 22 und 23 von der Festelektrolytschicht 3 auf Grund thermischer Expansion vermieden.
Da die Zuführungsdrähte 20 ohne überschüssiges Erhitzen fest an den Referenzelektrodenanschluß 14, den Meßelektroden­ anschluß 15 und die Heizanschlüsse 16 und 17 angelötet werden können, wird eine Zerstörung der Festelektrolyt­ schicht 3 auf Grund der zum Löten verwendeten Hitze ver­ mieden. Dazuhin gewährleistet die Temperatur von etwa 850°C ein wirksames Löten, da kein einen niedrigen Schmelz­ punkt aufweisendes Lot verwendet werden muß. Auf diese Weise wird die Hitzebeständigkeit des Festelektrolyt­ elements 1 gesteigert.
Obwohl das spezielle Ausführungsbeispiel der Erfindung zu Darstellungszwecken gezeigt und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Erfindung umfaßt alle Ausführungsformen und Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche in Frage kommen.
Beispielsweise kann die zweite Zwischenschicht 23 in zwei Teile für das Heizelement 8 und die Festelektrolyt­ schicht 3 unterteilt sein. Die erste und die zweite Zwi­ schenschicht 22 und 23 können jeweils nur den Referenz­ elektrodenanschluß 14 und den Meßelektrodenanschluß 15 bzw. die Heizanschlüsse 16 und 17 abdecken. Die zweite Zwischenschicht 23, die sich zwischen dem Heizelement 8 und der Festelektrolytschicht 3 befindet, kann auch zwischen der dritten und vierten Elektrode 6, 7 und der Festelektrolytschicht 3 vorgesehen werden.

Claims (19)

1. Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Fest­ elektrolytelement (1), mit einer an einer Oberfläche dieses Festelektrolytelements (1) angeordneten Zwischenschicht (22, 23), die aus einem Metalloxid zusammengesetzt ist, das aus der aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Spinell bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und mit an der Zwischenschicht (22, 23) befestigten Anschlußmitteln (14-17) zum Befestigen eines Drahtes (20a-20d) an dem Festelektrolytelement (1), wobei die Zwischenschicht (22, 23) einen thermischen Leitfähigkeitskoef­ fizienten aufweist, der größer als der thermische Leitfähig­ keitskoeffizient des Festelektrolytelements (1) ist, und einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der nicht größer als der thermische Expansionskoeffizient des Festelektrolytele­ ments (1) ist, wobei die Anschlußmittel (14-17) minde­ stens eine der Zwischenschicht (22, 23) zugewandte Basisschicht (14a-17a) und eine obere Schicht aufweisen (14b-17b), wobei die Basisschicht (14a-17a) und die obere Schicht (14b-17b) das Metalloxid enthalten, aus dem die Zwischenschicht (22, 23) zusammengesetzt ist und wobei die in der Basisschicht (14a-17a) enthaltene Menge dieses Metalloxids größer als die in der oberen Schicht (14b-17b) enthaltene Menge ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festelektrolytelement (1) aus ZrO2-Y2O3 in fester Lö­ sung zusammengesetzt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenschicht (22, 23) zwischen 5 und 300 Mikrometer dick ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (22, 23) zwischen 10 und 50 Mikrometer dick ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußmittel (14-17) aus Platin und dem Metalloxid zusammengesetzt sind.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (20a-20c) unter Verwendung von Silberlot oder Goldlot an die Anschlußmittel (16, 17) und dem Heizmittel (8) angelötet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festelektrolytelement (1) aus ZrO2-CaO in fester Lösung zusammengesetzt ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zwischenschichten (22, 23) an der Oberfläche des Festelektrolytelements (1) ange­ ordnet ist und ein oder mehrere Anschlußmittel (14-17) an mindestens einer der Mehrzahl der Zwischenschichten (22, 23) befestigt sind.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (14a-17a) der Anschlußmittel (14-17) 20% bis 60% des gleichen Metalloxids enthält, aus dem die Zwischenschicht (22, 23) zusammengesetzt ist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (14b-17b) der Anschlußmittel (14-17) weniger als 10% des gleichen Metall­ oxids enthält, aus dem die Zwischenschicht (22, 23) zusammenge­ setzt ist.
11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der Anschlußmittel (14-15) mit an ei­ ner Oberfläche des Festelektrolytelements (1) angeordneten Elektroden (4-7) elektrisch verbunden ist bzw. sind.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (14a-15a) und die obere Schicht (14b-15b) aus Platin und dem Metalloxid bestehen, und daß die Elek­ trode (7a, 14c) auf der Basisschicht (14a-15a) angeordnet ist und die oberste Schicht (14b-15b) auf der Elektrode (7a, 14c) angeordnet ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Zirkoniumoxid enthaltendem Platin zusammengesetzt sind.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Anschlußmittel (16, 17) Heizanschlüsse sind, die mit einem Heizmittel (8) zum Erhitzen des Festelektrolytelements (1) elektrisch verbunden sind.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden als Heizanschlüsse ausgebildeten Anschlußmittel (16, 17) und das Heizmittel (8) an einer einzelnen Zwischen­ schicht (23) angeordnet sind.
16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelne Zwischenschicht (23), an der das Heizmittel (8) angeordnet ist, dieses gegenüber dem Festelek­ trolytelement (1) elektrisch isoliert.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, daß die die Basisschicht (16a, 17a) und die obere Schicht (16b-17b) der beiden elektrisch mit dem Heizmit­ tel (8) verbundenen Anschlußmittel (16-17) aus Platin und dem Metalloxid bestehen, wobei das Heizmittel (8) auf der Basis­ schicht (16a, 17a) angeordnet und die obere Schicht (16b, 17b) auf dem Heizmittel (8) angeordnet ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmittel (8) aus Keramikmaterial ent­ haltendem Wolfram oder Platin zusammengesetzt ist.
19. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (22, 23) ein Film ist, der aus Aluminiumoxid zusammengesetzt ist, das zwi­ schen 15% und 25% Bindemittel enthält.
DE19893936103 1988-11-02 1989-10-30 Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement Expired - Fee Related DE3936103C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63278115A JPH02124456A (ja) 1988-11-02 1988-11-02 固体電解質素子の接続構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3936103A1 DE3936103A1 (de) 1990-05-03
DE3936103C2 true DE3936103C2 (de) 1998-12-17

Family

ID=17592831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19893936103 Expired - Fee Related DE3936103C2 (de) 1988-11-02 1989-10-30 Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH02124456A (de)
DE (1) DE3936103C2 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709670A1 (de) * 1994-10-31 1996-05-01 General Motors Corporation Dickschicht Heizelement mit niedriger Leistungsaufnahme
JP4573939B2 (ja) * 2000-02-29 2010-11-04 京セラ株式会社 ガスセンサ素子
JP2001281206A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Kyocera Corp 検出素子
JP4671492B2 (ja) * 2000-11-28 2011-04-20 京セラ株式会社 検出素子
JP4803873B2 (ja) * 2000-11-29 2011-10-26 京セラ株式会社 検出素子
JP4530529B2 (ja) * 2000-12-27 2010-08-25 京セラ株式会社 ヒータ一体型酸素センサ素子
DE102008005973B4 (de) * 2008-01-24 2014-04-03 Enotec Gmbh, Prozess- Und Umweltmesstechnik Verfahren zur Herstellung einer Messsonde und mit diesem Verfahren hergestellte Messsonde

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3743435A1 (de) * 1986-12-27 1988-07-07 Ngk Spark Plug Co Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5591122A (en) * 1978-12-27 1980-07-10 Nec Corp Semiconductor device
JPS60143579A (ja) * 1983-12-29 1985-07-29 日本特殊陶業株式会社 セラミツク基板の端子構造
JPS60158568A (ja) * 1984-01-30 1985-08-19 株式会社フジクラ 基板の導電部からリ−ドを取り出す方法
JPS61134655A (ja) * 1984-12-06 1986-06-21 Ngk Insulators Ltd 酸素センサ素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3743435A1 (de) * 1986-12-27 1988-07-07 Ngk Spark Plug Co Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Handbook of Thin Film Technology, McGraw-Hill Book Company, 1970, S. 2-75, S. 23-19 d. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE3936103A1 (de) 1990-05-03
JPH02124456A (ja) 1990-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3538458C2 (de)
DE69737053T2 (de) Chip-Widerstand und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2815879C2 (de)
DE4329312C2 (de) Thermistor-Temperaturfühler
DE3525903C2 (de)
DE68917856T2 (de) Sauerstoffsensorvorrichtung.
DE3907312A1 (de) Keramische widerstandsheizeinrichtung mit untereinander verbundenen waermeentwickelnden leitern und eine derartige heizeinrichtung verwendendes elektrochemisches element oder analysiergeraet
DE2907032A1 (de) Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen, insbesondere in abgasen von verbrennungsmotoren
DE19811870B4 (de) Thermistorelement
DE3215998C2 (de) Meßfühler
DE4226948C2 (de) Kohlendioxidgas-Detektorelement
DE68924370T2 (de) Gassensor für die Messung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses und Herstellungsverfahren für den Gassensor.
DE3930623A1 (de) Verfahren zur herstellung eines monolitischen keramik-kondensators
EP1277215B1 (de) Elektrisches bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung
DE112022001724T5 (de) Sauerstoffsensorelement und verfahren zu seiner herstellung
DE3638286A1 (de) Elektrisches bauelement aus keramik mit mehrlagenmetallisierung und verfahren zu seiner herstellung
DE3936103C2 (de) Anordnung zum Befestigen eines Drahtes an einem Festelektrolytelement
DE4036109A1 (de) Widerstandstemperaturfuehler
DE10359264A1 (de) Mehrschichtchipvaristor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19611964A1 (de) Gasmeßfühler
DE3129107C2 (de) Sensor zur Messung der Zusammensetzung eines Gases
EP1286144B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Hybriden Hochtemperaturerfassungseinrichtung
DE3702838A1 (de) Sauerstoffsensor und verfahren zu seiner herstellung
DE19532158A9 (de) Sauerstoffkonzentrationsdetektor
EP1438881B1 (de) Grüner keramischer einsatzkörper, keramischer einsatzkörper, keramischer grünkörper oder grünkörperverbund und damit hergestellter keramischer schichtverbund

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: G01N 27/409

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee