JPH11223616A - センサエレメント及びセンサエレメントの製造方法 - Google Patents
センサエレメント及びセンサエレメントの製造方法Info
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- JPH11223616A JPH11223616A JP10326724A JP32672498A JPH11223616A JP H11223616 A JPH11223616 A JP H11223616A JP 10326724 A JP10326724 A JP 10326724A JP 32672498 A JP32672498 A JP 32672498A JP H11223616 A JPH11223616 A JP H11223616A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 その製造及び取扱いが簡単化されているセン
サエレメント及びセンサエレメントの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、測定ガスにさらされる少なく
とも１つの第１の電極（２２）、及び基準ガスにさらさ
れる少なくとも１つの第２の電極（２６）を有する、ガ
スの酸素含有量を判定するとくに電気化学的測定検出器
のためのセンサエレメント（１０）に関する。センサ装
置（１６）を収容するあらかじめ焼結された支持体（１
２）が設けられており、その際、支持体（１２）とセン
サ装置（１６）の間に、同様にあらかじめ焼結された多
孔性固着層（３６）が配置されている。
サエレメント及びセンサエレメントの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、測定ガスにさらされる少なく
とも１つの第１の電極（２２）、及び基準ガスにさらさ
れる少なくとも１つの第２の電極（２６）を有する、ガ
スの酸素含有量を判定するとくに電気化学的測定検出器
のためのセンサエレメント（１０）に関する。センサ装
置（１６）を収容するあらかじめ焼結された支持体（１
２）が設けられており、その際、支持体（１２）とセン
サ装置（１６）の間に、同様にあらかじめ焼結された多
孔性固着層（３６）が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定ガスにさらさ
れる少なくとも１つの第１の電極、及び基準ガスにさら
される少なくとも１つの第２の電極を有する、ガスの酸
素含有量を判定するとくに電気化学的測定検出器のため
のセンサエレメント、及びセンサエレメントの個々の機
能層を、固定可能なレイアウトに相応して互いに重ねて
配置する、センサエレメントの製造方法に関する。
れる少なくとも１つの第１の電極、及び基準ガスにさら
される少なくとも１つの第２の電極を有する、ガスの酸
素含有量を判定するとくに電気化学的測定検出器のため
のセンサエレメント、及びセンサエレメントの個々の機
能層を、固定可能なレイアウトに相応して互いに重ねて
配置する、センサエレメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記概念による種類のセンサエレメント
は周知である。これらは、例えばいわゆるプラナーセン
サエレメントとして構成されており、これらのセンサエ
レメントは、支持体として構成された固体電解質上にお
いて測定ガスにさらされる第１の電極、及び基準ガスに
さらされる第２の電極を有する。種々の用途においてセ
ンサエレメントは、所定の温度に加熱しなければならな
い。そのために、センサエレメントに加熱装置を所属さ
せ、この加熱装置が、通常基準ガスにさらされる電極の
下に延びた加熱導体を有することは周知である。
は周知である。これらは、例えばいわゆるプラナーセン
サエレメントとして構成されており、これらのセンサエ
レメントは、支持体として構成された固体電解質上にお
いて測定ガスにさらされる第１の電極、及び基準ガスに
さらされる第２の電極を有する。種々の用途においてセ
ンサエレメントは、所定の温度に加熱しなければならな
い。そのために、センサエレメントに加熱装置を所属さ
せ、この加熱装置が、通常基準ガスにさらされる電極の
下に延びた加熱導体を有することは周知である。
【０００３】基準ガス電極に基準ガスを近付けるため
に、層状に構成されたプラナーセンサエレメントの下
に、基準ガス通路が設けられており、この基準ガス通路
は、センサエレメントの長手方向に延びている。
に、層状に構成されたプラナーセンサエレメントの下
に、基準ガス通路が設けられており、この基準ガス通路
は、センサエレメントの長手方向に延びている。
【０００４】このようなセンサエレメントを製造するた
めに、センサエレメントを生じる個々の機能層が、いわ
ゆるグリーンフィルムとして互いに重ねて配置されるこ
とは周知であり、その際、個々の機能層は、センサエレ
メントの構成に相応して所定のレイアウトを有する。続
いて全センサエレメントは焼結される。その際、グリー
ンフィルムとして存在する機能層に基付いて、センサエ
レメントが比較的不安定であり、かつセンサエレメント
の損傷を避けるために機能層の取付けの間及び焼結の間
の取扱いが、最大限の注意を守ってしか行なうことがで
きないことは、不利である。
めに、センサエレメントを生じる個々の機能層が、いわ
ゆるグリーンフィルムとして互いに重ねて配置されるこ
とは周知であり、その際、個々の機能層は、センサエレ
メントの構成に相応して所定のレイアウトを有する。続
いて全センサエレメントは焼結される。その際、グリー
ンフィルムとして存在する機能層に基付いて、センサエ
レメントが比較的不安定であり、かつセンサエレメント
の損傷を避けるために機能層の取付けの間及び焼結の間
の取扱いが、最大限の注意を守ってしか行なうことがで
きないことは、不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それに対して特許請求
の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明によるセンサ
エレメントは、その製造及び取扱いが簡単化されている
という利点を提供するようにする。
の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明によるセンサ
エレメントは、その製造及び取扱いが簡単化されている
という利点を提供するようにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】センサエレメントが、あ
らかじめ焼結された支持体上において組織化され、その
際、支持体とセンサエレメントの間に、多孔性固着層が
配置されていることによって、センサエレメントの個々
の機能層のプリントの間、及び機能層の後続の焼結の間
に、比較的硬い支持体が利用でき、この支持体は、容易
に取扱うことができ、かつ同時にセンサエレメントの取
付けられた機能層を機械的な損傷から保護する。
らかじめ焼結された支持体上において組織化され、その
際、支持体とセンサエレメントの間に、多孔性固着層が
配置されていることによって、センサエレメントの個々
の機能層のプリントの間、及び機能層の後続の焼結の間
に、比較的硬い支持体が利用でき、この支持体は、容易
に取扱うことができ、かつ同時にセンサエレメントの取
付けられた機能層を機械的な損傷から保護する。
【０００７】本発明の有利な構成において、支持体は、
その一方の側にセンサ装置を有し、かつその他方の側に
加熱装置を有する。それにより加熱装置の製造をセンサ
装置の製造から結合解除することが、有利に可能になる
ので、これらは、切離されたプロセス列において達成す
ることができる。支持体の対向する側における加熱装置
の取付け及びセンサ装置の取付けのこれに関連した最適
化の他に、歩留りの上昇が達成できる。なぜなら加熱装
置とセンサ装置の順に連続する製造の際に、場合によっ
ては欠陥を含んで製造された加熱装置は、もはやセンサ
装置を備える必要がないからである。それにより材料の
節約とともに、センサエレメントの製造の際の時間及び
コストの節約が達成できる。
その一方の側にセンサ装置を有し、かつその他方の側に
加熱装置を有する。それにより加熱装置の製造をセンサ
装置の製造から結合解除することが、有利に可能になる
ので、これらは、切離されたプロセス列において達成す
ることができる。支持体の対向する側における加熱装置
の取付け及びセンサ装置の取付けのこれに関連した最適
化の他に、歩留りの上昇が達成できる。なぜなら加熱装
置とセンサ装置の順に連続する製造の際に、場合によっ
ては欠陥を含んで製造された加熱装置は、もはやセンサ
装置を備える必要がないからである。それにより材料の
節約とともに、センサエレメントの製造の際の時間及び
コストの節約が達成できる。
【０００８】さらにセンサエレメントを製造する本発明
による方法は、センサエレメントを焼結するための時間
を短縮することができるという利点を提供する。支持体
基板がすでにあらかじめ焼結されていることによって、
なお取付けられた機能層の後焼結を行なうだけでよい。
これらは、かなりわずかな厚さを有するので、焼結時間
は、相応して短く維持することができる。
による方法は、センサエレメントを焼結するための時間
を短縮することができるという利点を提供する。支持体
基板がすでにあらかじめ焼結されていることによって、
なお取付けられた機能層の後焼結を行なうだけでよい。
これらは、かなりわずかな厚さを有するので、焼結時間
は、相応して短く維持することができる。
【０００９】本発明のその他の有利な構成は、特許請求
の範囲従属請求項に記載されたその他の特徴によって明
らかである。
の範囲従属請求項に記載されたその他の特徴によって明
らかである。
【００１０】
【実施例】次に本発明を所属の図面により実施例につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１１】図１は、センサエレメント１０の断面図を
示している。センサエレメント１０は、支持体１２を含
み、この支持体は、一方の側１４−ここでは上−にセン
サ装置１６を有し、かつその他方の側１８に加熱装置２
０を有する。
示している。センサエレメント１０は、支持体１２を含
み、この支持体は、一方の側１４−ここでは上−にセン
サ装置１６を有し、かつその他方の側１８に加熱装置２
０を有する。
【００１２】センサエレメント１０は、プラナー層構造
を有し、このプラナー層構造は、図１に示す測定ガス側
の区間から図示しない基準ガス側の（測定ガスから離れ
た）区間に延びている。センサエレメント１０は、図示
しない電気化学的測定検出器の構成部分であり、かつ測
定検出器のハウジング内に密に固定されている。測定検
出器は、測定すべきガス、例えば自動車の排気ガスにさ
らされている。ネルンストのエレメント(Nernstsches E
lement)によって基準ガスと測定すべきガスの間の分圧
の相違を評価し、かつ相応する信号を準備する電気化学
的測定検出器の構成と動作は、一般に周知なので、この
明細書においては、発明にとって重要な特徴だけを引用
する。
を有し、このプラナー層構造は、図１に示す測定ガス側
の区間から図示しない基準ガス側の（測定ガスから離れ
た）区間に延びている。センサエレメント１０は、図示
しない電気化学的測定検出器の構成部分であり、かつ測
定検出器のハウジング内に密に固定されている。測定検
出器は、測定すべきガス、例えば自動車の排気ガスにさ
らされている。ネルンストのエレメント(Nernstsches E
lement)によって基準ガスと測定すべきガスの間の分圧
の相違を評価し、かつ相応する信号を準備する電気化学
的測定検出器の構成と動作は、一般に周知なので、この
明細書においては、発明にとって重要な特徴だけを引用
する。
【００１３】センサ装置１６は、第１の電極２２を有
し、この電極は、測定ガス、例えば自動車の排気ガスに
さらすことができる。電極２２は、固体電解質２４上に
配置されており、この固体電解質の電極２２から離れた
方の側に、第２の電極２６が配置されている。電極２６
は、基準ガス、例えば空気酸素にさらすことができる。
基準ガスに近付けるために、基準ガス通路２８が構成さ
れており、この基準ガス通路は、センサエレメント１０
の長手方向に延びており、かつセンサエレメント１０の
測定ガスから離れた方の区間に口を開いている。電極２
６は、測定ガス側の区間において分割して構成すること
ができるので、２つのアーム３０になっている。アーム
３０は、一部イオン導体３２によって覆われており、こ
れらのイオン導体は、電極２６と固体電解質との間に支
柱様に(pfeilerartig)配置されている。電極２２は、保
護層３４によって囲まれており、この保護層は、最小多
孔性を有するので、測定ガスは、電極２２に接触するこ
とができる。電極２２と２６の間に生じる分圧差に基付
いて、イオン導体３２と固体電解質２４を介して電荷キ
ャリヤの交換が行なわれ、この電荷キャリヤの交換は、
その測定ガスから離れた方の図１に示されていない接続
接点において電極２２及び２６から信号を取出すように
なる。
し、この電極は、測定ガス、例えば自動車の排気ガスに
さらすことができる。電極２２は、固体電解質２４上に
配置されており、この固体電解質の電極２２から離れた
方の側に、第２の電極２６が配置されている。電極２６
は、基準ガス、例えば空気酸素にさらすことができる。
基準ガスに近付けるために、基準ガス通路２８が構成さ
れており、この基準ガス通路は、センサエレメント１０
の長手方向に延びており、かつセンサエレメント１０の
測定ガスから離れた方の区間に口を開いている。電極２
６は、測定ガス側の区間において分割して構成すること
ができるので、２つのアーム３０になっている。アーム
３０は、一部イオン導体３２によって覆われており、こ
れらのイオン導体は、電極２６と固体電解質との間に支
柱様に(pfeilerartig)配置されている。電極２２は、保
護層３４によって囲まれており、この保護層は、最小多
孔性を有するので、測定ガスは、電極２２に接触するこ
とができる。電極２２と２６の間に生じる分圧差に基付
いて、イオン導体３２と固体電解質２４を介して電荷キ
ャリヤの交換が行なわれ、この電荷キャリヤの交換は、
その測定ガスから離れた方の図１に示されていない接続
接点において電極２２及び２６から信号を取出すように
なる。
【００１４】支持体１２とセンサ装置１６の間に、多孔
性固着層３６及びガス密な基礎層３８が配置されてい
る。
性固着層３６及びガス密な基礎層３８が配置されてい
る。
【００１５】加熱装置２０は、例えば蛇行状に配置され
た加熱導体４０を有し、この加熱導体は、密なヒータカ
バー層４２によって覆われている。
た加熱導体４０を有し、この加熱導体は、密なヒータカ
バー層４２によって覆われている。
【００１６】実施態様によれば、支持体１２は、アルミ
ニウム酸化物−Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ ２−基板からなり、
固着層３６は、多孔性アルミニウム酸化物−Ａｌ２Ｏ３
−層からなり、基礎層３８は、イットリウム安定化され
たジルコニウム層−ＺｒＯ２／Ｙ２Ｏ３−層からなり、
固体電解質２４は、安定化されたジルコニウム酸化物か
らなり、イオン導体３２及び保護層３４は、多孔性ジル
コニウム酸化物からなる。電極２２及び２６は、例えば
白金−サーメット−導体路からなる。
ニウム酸化物−Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ ２−基板からなり、
固着層３６は、多孔性アルミニウム酸化物−Ａｌ２Ｏ３
−層からなり、基礎層３８は、イットリウム安定化され
たジルコニウム層−ＺｒＯ２／Ｙ２Ｏ３−層からなり、
固体電解質２４は、安定化されたジルコニウム酸化物か
らなり、イオン導体３２及び保護層３４は、多孔性ジル
コニウム酸化物からなる。電極２２及び２６は、例えば
白金−サーメット−導体路からなる。
【００１７】加熱導体４０は、例えば同様に白金−導体
路からなるが、一方カバー層４２は、密なアルミニウム
酸化物Ａｌ２Ｏ３からなる。
路からなるが、一方カバー層４２は、密なアルミニウム
酸化物Ａｌ２Ｏ３からなる。
【００１８】次に図２を考慮して、図１に示されたセン
サエレメント１０の製造を取扱う。
サエレメント１０の製造を取扱う。
【００１９】出発として、支持体１２は、すでに焼結さ
れたアルミニウム酸化物−基板として存在する。支持体
１２は、少なくともその側１４に、場合によっては側１
８にも、同様にすでにあらかじめ焼結された固着層３６
を備えている。したがって支持体１２は、センサ装置１
６の後続の組織化のために比較的安定な土台を形成して
いる。
れたアルミニウム酸化物−基板として存在する。支持体
１２は、少なくともその側１４に、場合によっては側１
８にも、同様にすでにあらかじめ焼結された固着層３６
を備えている。したがって支持体１２は、センサ装置１
６の後続の組織化のために比較的安定な土台を形成して
いる。
【００２０】なるべく加熱装置２０は、センサエレメン
ト１０が加熱装置２０を有するようにするかぎり、セン
サ装置１６の組織化の前に装備されることが考慮されて
いる。そのために加熱導体４０及びカバー層４２は、連
続するプリントステップにおいて支持体１２の側１８に
プリントされ、かつ支持体１２と一緒に焼結される。そ
れにより加熱装置２０の製造は、完全にセンサ装置１６
の製造から連結解除されていることが達成される。した
がって加熱装置２０を製造する方法ステップは、場合に
よっては後から行なわれるセンサ装置１６の製造の方法
ステップに無関係に行なうことができ、かつこれらの方
法ステップを考慮することなく最適化することができ
る。
ト１０が加熱装置２０を有するようにするかぎり、セン
サ装置１６の組織化の前に装備されることが考慮されて
いる。そのために加熱導体４０及びカバー層４２は、連
続するプリントステップにおいて支持体１２の側１８に
プリントされ、かつ支持体１２と一緒に焼結される。そ
れにより加熱装置２０の製造は、完全にセンサ装置１６
の製造から連結解除されていることが達成される。した
がって加熱装置２０を製造する方法ステップは、場合に
よっては後から行なわれるセンサ装置１６の製造の方法
ステップに無関係に行なうことができ、かつこれらの方
法ステップを考慮することなく最適化することができ
る。
【００２１】したがってあらかじめ焼結された支持体１
２に至る２つの方法が存在する。第１の変法によれば、
支持体１２を生じるフィルムは、多孔性の固着層３６を
備え、かつフィルムは、固着層３６とともにほぼ１６０
０℃で焼結される。第２の可能性は、支持体１２を生じ
るフィルムに、多孔性固着層３６及び加熱導体４０及び
カバー層４２を備え、かつこの複合体をほぼ１６００℃
で焼結する点にあるので、あらかじめ焼結された支持体
１２は、すでに組織化されかつ一緒に焼結された加熱装
置２０とともにセンサ装置１６のその後の製造のために
利用することができる。
２に至る２つの方法が存在する。第１の変法によれば、
支持体１２を生じるフィルムは、多孔性の固着層３６を
備え、かつフィルムは、固着層３６とともにほぼ１６０
０℃で焼結される。第２の可能性は、支持体１２を生じ
るフィルムに、多孔性固着層３６及び加熱導体４０及び
カバー層４２を備え、かつこの複合体をほぼ１６００℃
で焼結する点にあるので、あらかじめ焼結された支持体
１２は、すでに組織化されかつ一緒に焼結された加熱装
置２０とともにセンサ装置１６のその後の製造のために
利用することができる。
【００２２】図１から明らかなように、センサエレメン
ト１０の製造は、いわゆる多面取りで行なうことがで
き、すなわち並列の方法ステップにおいて、個々の機能
層の連続した組織化のため、同時に多数のセンサエレメ
ント１０が製造され、その際、個々のセンサエレメント
１０は、後続の個別化によって達成される。図１に、所
定の格子状に、平面図で見て互いに並べてないしは互い
に前後して同時に多数のセンサエレメント１０が組織化
されることが、暗示的に示されている。個別化は、例え
ばなるべく支持体１２の組織化の際に一緒に製造される
暗示的に示された割り縁４４において支持体１２の基板
を割ることによって行なうことができる。
ト１０の製造は、いわゆる多面取りで行なうことがで
き、すなわち並列の方法ステップにおいて、個々の機能
層の連続した組織化のため、同時に多数のセンサエレメ
ント１０が製造され、その際、個々のセンサエレメント
１０は、後続の個別化によって達成される。図１に、所
定の格子状に、平面図で見て互いに並べてないしは互い
に前後して同時に多数のセンサエレメント１０が組織化
されることが、暗示的に示されている。個別化は、例え
ばなるべく支持体１２の組織化の際に一緒に製造される
暗示的に示された割り縁４４において支持体１２の基板
を割ることによって行なうことができる。
【００２３】方法技術的にセンサ装置１６から結合解除
された加熱装置２０の製造により、きわめて有利にまず
加熱装置２０をチェックすることができるので、例えば
欠陥を含んだ加熱装置２０を有する支持体１２上におい
て、加熱装置２０と対向する側１４におけるセンサ装置
１６の組織化は阻止される。それにより個々の機能層を
製造するために利用される材料の歩留りの上昇が達成さ
れる。なぜならすでに欠陥を含むと認識されたセンサエ
レメント１０上に、もはやセンサ装置１６は取付けられ
ないからである。多面取りでの製造の際に、センサエレ
メント１０の相応する認識及びマイクロプロセッサ制御
された組織化によって、欠陥を含む加熱要素２０を有す
る支持体１２は、センサ装置の組織化から除外すること
ができる。別の実施態様によれば、まずセンサ装置１６
を組織化し、かつ続いて反対側１８に加熱装置２０を組
織化することは、明らかに可能である。ここでは同様に
欠陥を含むセンサ装置１６を有する支持体における加熱
装置２０の組織化は、省略することができる。ここでは
使用する材料の同様に高められた歩留りが生じる。支持
体１２が、まずセンサ装置１６を備える場合、支持体１
２のための初期材料として、高焼結活性アルミニウム酸
化物Ａｌ２Ｏ３からなるフィルムが利用され、これは、
例えばほぼ１４００℃の焼結温度において密に焼結され
る。そのためにこの高焼結活性アルミニウム酸化物は、
センサ装置１６を生じる個々の層を備え、続いてほぼ１
４００℃で焼結され、かつ次に場合によっては加熱装置
２０が製造される。
された加熱装置２０の製造により、きわめて有利にまず
加熱装置２０をチェックすることができるので、例えば
欠陥を含んだ加熱装置２０を有する支持体１２上におい
て、加熱装置２０と対向する側１４におけるセンサ装置
１６の組織化は阻止される。それにより個々の機能層を
製造するために利用される材料の歩留りの上昇が達成さ
れる。なぜならすでに欠陥を含むと認識されたセンサエ
レメント１０上に、もはやセンサ装置１６は取付けられ
ないからである。多面取りでの製造の際に、センサエレ
メント１０の相応する認識及びマイクロプロセッサ制御
された組織化によって、欠陥を含む加熱要素２０を有す
る支持体１２は、センサ装置の組織化から除外すること
ができる。別の実施態様によれば、まずセンサ装置１６
を組織化し、かつ続いて反対側１８に加熱装置２０を組
織化することは、明らかに可能である。ここでは同様に
欠陥を含むセンサ装置１６を有する支持体における加熱
装置２０の組織化は、省略することができる。ここでは
使用する材料の同様に高められた歩留りが生じる。支持
体１２が、まずセンサ装置１６を備える場合、支持体１
２のための初期材料として、高焼結活性アルミニウム酸
化物Ａｌ２Ｏ３からなるフィルムが利用され、これは、
例えばほぼ１４００℃の焼結温度において密に焼結され
る。そのためにこの高焼結活性アルミニウム酸化物は、
センサ装置１６を生じる個々の層を備え、続いてほぼ１
４００℃で焼結され、かつ次に場合によっては加熱装置
２０が製造される。
【００２４】センサ装置１６の組織化の際に、多孔性固
着層３６及び場合によっては加熱装置２０を備えた支持
体１２のあらかじめ焼結された複合体上に、まず基礎層
３８が、例えばスクリーン印刷によりプリントされ、か
つ続いてあらかじめ焼結された多孔性固着層３６内に押
込まれる。それにより支持体１２と後で規定にしたがっ
たセンサエレメント１０の使用にも耐えるセンサ装置１
６との間の親密な結合が達成される。それから連続する
プリントステップにおいて、まず第２の電極２６が、そ
のアーム３０を形成しながら、かつ次に基準ガス通路２
８を生じる犠牲層４６がプリントされる。続いてイオン
導体３２、固体電解質２４、第１の電極２２及び保護層
３４がプリントされる。保護層３４は、部分ステップ(T
eilschritten)においてプリントされるので、一方にお
いて本来の電極２２、及び電極２２の測定ガスから離れ
た方の接続接点５０を結合する導体路４８がカバーされ
ている。
着層３６及び場合によっては加熱装置２０を備えた支持
体１２のあらかじめ焼結された複合体上に、まず基礎層
３８が、例えばスクリーン印刷によりプリントされ、か
つ続いてあらかじめ焼結された多孔性固着層３６内に押
込まれる。それにより支持体１２と後で規定にしたがっ
たセンサエレメント１０の使用にも耐えるセンサ装置１
６との間の親密な結合が達成される。それから連続する
プリントステップにおいて、まず第２の電極２６が、そ
のアーム３０を形成しながら、かつ次に基準ガス通路２
８を生じる犠牲層４６がプリントされる。続いてイオン
導体３２、固体電解質２４、第１の電極２２及び保護層
３４がプリントされる。保護層３４は、部分ステップ(T
eilschritten)においてプリントされるので、一方にお
いて本来の電極２２、及び電極２２の測定ガスから離れ
た方の接続接点５０を結合する導体路４８がカバーされ
ている。
【００２５】図２に示された個々の層の概略平面図にお
いて、左に、センサエレメント１０の測定ガス側の区間
が、かつ右に、測定ガスから離れた方の区間が示されて
いる。個々の機能層のレイアウトは、センサエレメント
１０の測定ガス側の区間に、図１に断面で示した構成が
生じるが、一方測定ガスから離れた方の区間に、図示し
ない評価回路のために電極２２の接続接点５０又は電極
２６の接続接点５２が露出するように、装備されてい
る。個々の機能層の、とくに固体電解質２４及び保護層
３４の厚さは、電極２２及び２６の側方被覆が生じ、す
なわちセンサエレメント１０の長手方向に延びたその外
側の端面が覆われているように、構成されている。
いて、左に、センサエレメント１０の測定ガス側の区間
が、かつ右に、測定ガスから離れた方の区間が示されて
いる。個々の機能層のレイアウトは、センサエレメント
１０の測定ガス側の区間に、図１に断面で示した構成が
生じるが、一方測定ガスから離れた方の区間に、図示し
ない評価回路のために電極２２の接続接点５０又は電極
２６の接続接点５２が露出するように、装備されてい
る。個々の機能層の、とくに固体電解質２４及び保護層
３４の厚さは、電極２２及び２６の側方被覆が生じ、す
なわちセンサエレメント１０の長手方向に延びたその外
側の端面が覆われているように、構成されている。
【００２６】支持体１２上にセンサ装置１６の機能層を
取付けた後に、全センサエレメント１０が焼結され、そ
の際、支持体１２及び固着層３６、及び場合によっては
加熱装置２０は、すでにあらかじめ焼結されている。焼
結は、例えば１３００〜１５００℃の温度で行なわれ
る。焼結を行なった後に、センサエレメント１０は、支
持体１２が割り縁４４においてわずかな力を加えること
によって個別化されることによって、多面取り全体から
個別化される。焼結の間に、基準ガス通路２８を生じる
犠牲層４６は、残り物なく溶解される。この犠牲層は、
例えば炭素、すす、テオブロミン又はその他の適当な材
料からなる。
取付けた後に、全センサエレメント１０が焼結され、そ
の際、支持体１２及び固着層３６、及び場合によっては
加熱装置２０は、すでにあらかじめ焼結されている。焼
結は、例えば１３００〜１５００℃の温度で行なわれ
る。焼結を行なった後に、センサエレメント１０は、支
持体１２が割り縁４４においてわずかな力を加えること
によって個別化されることによって、多面取り全体から
個別化される。焼結の間に、基準ガス通路２８を生じる
犠牲層４６は、残り物なく溶解される。この犠牲層は、
例えば炭素、すす、テオブロミン又はその他の適当な材
料からなる。
【００２７】すでにあらかじめ焼結された支持体１２上
にセンサ装置１６を組織化することによって、一方にお
いて保持及び／又は運搬のためにそれ自体比較的安定な
支持体１２が利用できるので、多面取り全体の取扱いが
簡単になる。さらに支持体はすでに焼結されており、か
つセンサ装置１６の機能層の通した焼結のために相応す
るわずかな時間しか必要ないので、焼結は、比較的短い
時間内に行なうことができる。周知の製造方法に対し
て、プリント、プレス及び焼結のように、定評のあるか
つ簡単に制御すべき方法ステップだけしか必要ない。利
用される製造方法に対して比較的互換性のない、場合に
よる押し抜き過程、貫通接続(Durchkontaktierungen)、
センサエレメントを個別化する切断は、省略することが
できる。
にセンサ装置１６を組織化することによって、一方にお
いて保持及び／又は運搬のためにそれ自体比較的安定な
支持体１２が利用できるので、多面取り全体の取扱いが
簡単になる。さらに支持体はすでに焼結されており、か
つセンサ装置１６の機能層の通した焼結のために相応す
るわずかな時間しか必要ないので、焼結は、比較的短い
時間内に行なうことができる。周知の製造方法に対し
て、プリント、プレス及び焼結のように、定評のあるか
つ簡単に制御すべき方法ステップだけしか必要ない。利
用される製造方法に対して比較的互換性のない、場合に
よる押し抜き過程、貫通接続(Durchkontaktierungen)、
センサエレメントを個別化する切断は、省略することが
できる。
【００２８】図３は、センサエレメント１０の別の断面
図を示しており、ここでは変更された構成にもかかわら
ず、図１におけるものと同じ部分は、同じ参照符号を備
え、かつもう１度説明されていない。その点について
は、存在する相違点を取扱うだけである。図３は、図１
に示した横断面とは相違して、センサエレメント１０の
長手断面を示している。電極２２及び２６は、ここでは
平面内にあるくし形電極として構成されており、すなわ
ち基部から延びた電極２２又は２６の指は、−すき間に
−センサエレメント１０の長手区間において交互に並べ
て配置されている。それにより電極２２及び２６を、共
通のプリントステップにおいて装備することが可能であ
る。図４に、図２と同様に、センサ装置１６を製造する
個々のプリントステップが示されている。その多孔性固
着層３６を有するここには図示されていない支持体１２
上に、まず基礎層３８がプリントされ、かつ固着層３６
内に押込まれる。次に電極２２及び２６、犠牲層４６、
固体電解質２４及び保護層３４がプリントされる。残り
のすべての方法ステップは、図１及び２について説明し
た実施態様と同様に構成されている。
図を示しており、ここでは変更された構成にもかかわら
ず、図１におけるものと同じ部分は、同じ参照符号を備
え、かつもう１度説明されていない。その点について
は、存在する相違点を取扱うだけである。図３は、図１
に示した横断面とは相違して、センサエレメント１０の
長手断面を示している。電極２２及び２６は、ここでは
平面内にあるくし形電極として構成されており、すなわ
ち基部から延びた電極２２又は２６の指は、−すき間に
−センサエレメント１０の長手区間において交互に並べ
て配置されている。それにより電極２２及び２６を、共
通のプリントステップにおいて装備することが可能であ
る。図４に、図２と同様に、センサ装置１６を製造する
個々のプリントステップが示されている。その多孔性固
着層３６を有するここには図示されていない支持体１２
上に、まず基礎層３８がプリントされ、かつ固着層３６
内に押込まれる。次に電極２２及び２６、犠牲層４６、
固体電解質２４及び保護層３４がプリントされる。残り
のすべての方法ステップは、図１及び２について説明し
た実施態様と同様に構成されている。
【００２９】図３における実施態様による電極２２と２
６の間のイオン伝導は、基礎層３８を介して行なわれる
ので、接続接点５０及び５２から信号を取出すことがで
きる。電極２６の指の上方に配置された固体電解質２４
は、同時に基準ガス通路２０、及び外側測定ガスに対す
る基準通路及び電極２６のカバーを構成している。
６の間のイオン伝導は、基礎層３８を介して行なわれる
ので、接続接点５０及び５２から信号を取出すことがで
きる。電極２６の指の上方に配置された固体電解質２４
は、同時に基準ガス通路２０、及び外側測定ガスに対す
る基準通路及び電極２６のカバーを構成している。
【図１】第１の実施態様におけるセンサエレメントの断
面図である。
面図である。
【図２】図１によるセンサエレメントの個々の機能層の
略図である。
略図である。
【図３】第２の実施態様によるセンサエレメントの断面
図である。
図である。
【図４】図３によるセンサエレメントの個々の機能層の
略図である。
略図である。
１０ センサエレメント、 １２ 支持体、 １４
側、 １６ センサ装置、１８ 側、 ２０ 加熱装
置、 ２２ 機能層、 ２４ 機能層、 ２６ 機能
層、 ３４ 機能層、 ３６ 固着層、 ３８ 機能
層、 ４６ 機能層
側、 １６ センサ装置、１８ 側、 ２０ 加熱装
置、 ２２ 機能層、 ２４ 機能層、 ２６ 機能
層、 ３４ 機能層、 ３６ 固着層、 ３８ 機能
層、 ４６ 機能層
Claims (10)
- 【請求項１】 測定ガスにさらされる少なくとも１つの
第１の電極、及び基準ガスにさらされる少なくとも１つ
の第２の電極を有する、ガスの酸素含有量を判定するセ
ンサエレメントにおいて、センサ装置（１６）を収容す
るあらかじめ焼結された支持体（１２）が設けられてお
り、その際、支持体（１２）とセンサ装置（１６）の間
に、同様にあらかじめ焼結された多孔性固着層（３６）
が配置されていることを特徴とする、センサエレメン
ト。 - 【請求項２】 支持体（１２）が、対向する側（１４，
１８）に、センサ装置（１６）及び加熱装置（２０）を
有する、請求項１に記載のセンサエレメント。 - 【請求項３】 センサエレメントの個々の機能層を、固
定可能なレイアウトに相応して互いに重ねて配置する、
センサエレメントの製造方法において、少なくとも１つ
のセンサエレメント（１０）の機能層（３８，２６，２
４，２２，３４，４６）を焼結された支持体（１２）上
に、連続するプリント及び／又はプレスステップによっ
て取付け、かつ続いて支持体（１２）とともに焼結する
ことを特徴とする、センサエレメントの製造方法。 - 【請求項４】 機能層（３８，２６，２４，２２，３
４，４６）を取付ける前に、支持体（１２）上に固着層
（３６）を取付け、この固着層を支持体（１２）ととも
にあらかじめ焼結する、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 センサ装置（１６）の基礎層（３８）
を、プリントの後に固着層（３６）内に押込む、請求項
３又は４に記載の方法。 - 【請求項６】 センサエレメント（１０）の加熱装置
（２０）を機能層（３８，２６，２４，２２，３４，４
６）とは関係なく支持体（１２）上に取付ける、請求項
３から５までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 加熱装置（２０）を、支持体（１２）の
機能層（３８、２６、２４、２２、３４、４６）から離
れた方の側に取付ける、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 支持体（１２）とともに加熱装置（２
０）をあらかじめ焼結する、請求項３から７までのいず
れか１項に記載の方法。 - 【請求項９】 複数のセンサエレメント（１０）を、同
時に多面取りで製造する、請求項３から８までのいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 機能層（３８，２６，２４，２２，３
４，４６）の焼結の後にセンサエレメント（１０）を個
別化する、請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19751128A DE19751128A1 (de) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | Sensorelement und Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements |
| DE19751128.7 | 1997-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223616A true JPH11223616A (ja) | 1999-08-17 |
| JP4536836B2 JP4536836B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=7849116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32672498A Expired - Fee Related JP4536836B2 (ja) | 1997-11-19 | 1998-11-17 | センサエレメント及びセンサエレメントの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6196049B1 (ja) |
| JP (1) | JP4536836B2 (ja) |
| DE (1) | DE19751128A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7887684B2 (en) | 2005-07-06 | 2011-02-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Lamination-type gas sensor element and gas sensor |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10221382A1 (de) * | 2002-05-14 | 2003-12-04 | Bosch Gmbh Robert | Sensor für einen elektrochemischen Meßfühler |
| US8057652B2 (en) * | 2005-03-28 | 2011-11-15 | Uchicago Argonne, Llc | High-temperature potentiometric oxygen sensor with internal reference |
| DE102007013522A1 (de) | 2007-03-21 | 2008-09-25 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement eines Gassensors |
| DE102008042139A1 (de) * | 2008-09-16 | 2010-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Abgastaugliche Schutzschichten für Hochtemperatur ChemFET Abgassensoren |
| DE102008043932A1 (de) * | 2008-11-20 | 2010-05-27 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement mit Trägerelement |
| DE102015223654A1 (de) * | 2015-11-30 | 2017-06-01 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61502420A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-10-23 | エリーズ・シローノ・リサーチ・アンド・デイベロツプメント・リミテツド・パートナーシツプ | 化学的検査方法に使用するためのデバイス及びその製造方法 |
| JPH01131448A (ja) * | 1988-09-03 | 1989-05-24 | Ngk Insulators Ltd | 酸素センサ用素子の製造法 |
| JPH02223855A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 | Nec Corp | イオンセンサ |
| JPH0743342A (ja) * | 1993-07-31 | 1995-02-14 | Fujikura Ltd | 限界電流式酸素センサ |
| JPH0943193A (ja) * | 1995-07-29 | 1997-02-14 | Horiba Ltd | 半導体を用いた電気化学センサ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2907032C2 (de) * | 1979-02-23 | 1984-06-20 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Polarographischer Sauerstoffmeßfühler für Gase, insbesondere für Abgase von Verbrennungsmotoren |
| DE2909452C2 (de) * | 1979-03-10 | 1986-12-18 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Elektrochemischer Meßfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasen, insbesondere in Abgasen |
| DE2913866A1 (de) * | 1979-04-06 | 1980-10-23 | Bosch Gmbh Robert | Messfuehler fuer die bestimmung von bestandteilen in stroemenden gasen |
| US4505807A (en) * | 1982-02-22 | 1985-03-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Oxygen sensor |
| JPS60135756A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-19 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的セルの製造方法 |
-
1997
- 1997-11-19 DE DE19751128A patent/DE19751128A1/de not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-11-17 JP JP32672498A patent/JP4536836B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-19 US US09/195,943 patent/US6196049B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS61502420A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-10-23 | エリーズ・シローノ・リサーチ・アンド・デイベロツプメント・リミテツド・パートナーシツプ | 化学的検査方法に使用するためのデバイス及びその製造方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19751128A1 (de) | 1999-05-20 |
| JP4536836B2 (ja) | 2010-09-01 |
| US6196049B1 (en) | 2001-03-06 |
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