KR20160023691A - 도체 트랙 및 리드-스루를 구비한 센서 소자 - Google Patents

도체 트랙 및 리드-스루를 구비한 센서 소자 Download PDF

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KR20160023691A
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Abstract

본 발명은 가스의 물리적 특성을 검출하기 위해, 특히 내연기관의 배기 가스의 가스 성분 농도 또는 온도 또는 고체 성분 또는 액체 성분을 검출하기 위해 제공되는 센서 소자에 관한 것이다. 센서 소자(20)는 센서 소자의 길이 방향으로 서로 마주 놓이게 배치된 제 1 단부 영역(201) 및 제 2 단부 영역(202)을 포함한다. 센서 소자(20)는 센서 소자(20) 내부의 제 1 단부 영역(201) 내에 기능 소자(31, 311, 312)를 포함하고, 상기 기능 소자는 제 2 단부 영역(202) 내에서 센서 소자(20)의 외부면 상에 배치된 접촉면(43, 44, 45)에 전기 전도 방식으로 접속된다. 기능 소자(31, 311, 312)와 접촉면(43, 44, 45) 사이의 전기 전도 접속부는 센서 소자(20)의 내부에서 실질적으로 길이 방향으로 연장하는 도체 트랙(321, 322, 328)을 포함하고, 센서 소자(20)의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 리드-스루(501, 502, 503)를 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 도체 트랙(321, 322, 328)의 전기 저항과 상기 리드-스루(501, 502, 503)의 전기 저항이 서로 3보다 크지 않고 1/3보다 작지 않은 관계에 있다.

Description

도체 트랙 및 리드-스루를 구비한 센서 소자{SENSOR ELEMENT WITH CONDUCTOR TRACK AND LEAD-THROUGH}
본 발명은 예컨대 배기 가스 센서로서, 특히 자동차에 매우 많이 보급된 람다 프로브로서 사용되는 센서 소자에 관한 것이다. 물론, 본 발명은 다른 방식의 센서 소자들, 예컨대 배기 가스의 다른 가스 성분을 검출하기 위한 센서 및 입자 센서 등에도 적용될 수 있다.
본 발명은 특히 예컨대 개별의, 경우에 따라 인쇄된 세라믹 그린 필름의 통합, 특히 적층에 의해 제조되는, 소결된 또는 소결 가능한 세라믹 센서 소자에 관한 것이다.
센서 소자는 특히 적어도 하나의 전기, 전기화학 및/또는 전자 기능 소자를 센서 소자의, 일반적으로 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역에 포함한다. 센서 소자의 전기 공급 가능성은 여기서 일반적으로 배기 가스로부터 떨어진 제 2 영역에서 센서 소자의 외부면 상의 접촉면에 의해 제공된다.
센서 소자의 전기 공급 가능성은 여기서 기능 소자와 접촉면 사이의 전기 접속부에 의해 주어지고, 상기 전기 접속부는 센서 소자의 내부에서 실질적으로 센서 소자의 길이 방향으로 연장하는 도체 트랙, 및 센서 소자의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직으로, 특히 수직 방향으로 연장하는 리드-스루를 포함한다. 이러한 센서 소자들은 예컨대 DE 10 2006 055 797 A1에 개시되어 있다.
센서 소자의 작동 중에 그리고 제조 시에 상기 전기 접속부의 높은 내열성 및 내약품성이 요구된다. 따라서, 귀금속, 예컨대 백금 등이 보급되어 사용된다. 이러한 귀금속은 비교적 비싸기 때문에, 일반적으로 사용되는 재료의 양을 가급적 줄일려고 한다.
상기 전기 접속부의 이러한 소형화는 주어진 비저항에서 각각의 라인 횡단면이 작아질수록, 전체 저항이 더 커진다는 한계에 부딪힌다. 결과적으로 나타나는 전압 또는 파워 강하 및/또는 신호 왜곡은 미리 정해진 한계 내에서만 허용될 수 있다.
특히 기능 소자, 특히 가열 저항과 접촉면의 상기 전기 접속부의 전체 저항의 이러한 한계는 20℃에서 1 내지 4 옴, 특히 20℃에서 2 내지 3 옴의 범위 내에 있다.
본 발명의 과제는 상기 전기 접속부의 미리 정해질 수 있는 전체 저항이 초과되지 않으면서, 기능 소자와 접촉면의 전기 접속을 위해 사용되는 재료의 양을 최소화할 수 있는 센서 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 센서 소자에 의해 해결된다.
청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 센서 소자는, 전기 접속부의 미리 정해질 수 있는 전체 저항이 초과되지 않으면서, 기능 소자와 접촉면의 전기 접속을 위해 사용되는 재료, 예컨대 귀금속의 양이 최소화될 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명은 첫째로, 도체 트랙 및 리드-스루가 전기 접속부의 전기적으로 차례로 접속되는 2개의 섹션이라는 것을 기초로 한다. 전기 접속부의 전체 저항은 개별 저항들의 가산에 의해 주어진다. 둘째로, 본 발명은 도전 구조의 횡단면 감소 시에 상기 구조의 전기 저항이 사용되는 재료량에 대략 반비례한다는 것을 기초로 한다.
결과적으로, 도체 트랙의 전기 저항과 리드-스루의 전기 저항이 서로 3보다 크지 않고 1/3보다 작지 않은 관계에 있으면, 전기 접속부의 전체 저항과 전기 접속부에 필요한 재료량의 동시 최적화가 주어지는 것으로 나타났다.
다른 관계에서는 전체 저항이 현저히 줄어들지 않으면서, 전체 재료량 또는 낮은 저항의 섹션을 위해 필요한 재료량이 불균형적으로 커질 것이다.
사용되는 재료의 비저항이 온도에 의존하면, 특히 센서의 작동 중에 나타나거나 또는 전형적으로 나타날 수 있는 온도 분포가 고려된다. 예컨대 센서의 초기 작동시 상태를 나타내는 예컨대 20℃의 균일한 온도 분포와 더불어, 본 발명은 대안으로서 또는 추가로 불균일한 온도 분포와 관련해서 구현될 수 있다. 예컨대, 기능 소자의 영역에서 750℃ 또는 1100℃의 그리고 리드-스루의 영역에서 200 ℃, 300 ℃ 또는 심지어 400℃의 길이방향으로 균일한 온도 상승이 이로부터 생긴 조합으로 각각 기초가 될 수 있다. 이런 온도 분포는 예컨대 완전히 가열된 센서에서 예컨대 연속 작동 동안 주어진다.
상이한 온도 및 온도 분포에서도 도체 트랙 및 리드-스루의 전기 저항은 예컨대 측정에 의해 당업자에게 주어질 수 있다. 또한, 당업자는 예컨대 라인 횡단면의 변경에 의해 저항을 의도적으로 조정할 수 있다.
특히 본 발명은 기능 소자, 특히 가열 저항과 접촉면의 전기 접속부의 소형화가 이미 이루어진 센서 소자에 관한 것이다. 기능 소자, 특히 가열 저항과 접촉면의 전기 접속부의 전기 저항은 이 경우 20℃에서 1 내지 4 옴의 범위 내에, 특히 20℃에서 2 내지 3 옴의 범위 내에 놓인다.
"길이 방향", "횡 방향" 및 "수직 방향"이라는 표현은 본 출원의 범위에서 기본적으로 수직 기준계의 의미로만 사용된다. 그러나 예를 들면 입방형 센서 소자의 경우 길이 방향은 센서 소자의 가장 긴 측변이 향하는 방향일 수 있고, 수직 방향은 센서 소자의 가장 짧은 측면이 향하는 방향일 수 있으며 및/또는 횡 방향은 중간 길이를 가진 센서 소자의 측변이 향하는 방향일 수 있는 것처럼 센서 소자에 의해 구별되는 방향들일 수 있다. 예를 들면 로드형 센서 소자의 경우 길이 방향은 로드형 센서 소자가 회전 대칭을 이루는 또는 실질적으로 회전 대칭을 이루는 축을 향한 방향일 수 있다.
하나의 방향에 실질적으로만 관련되는 곳은 좁은 의미의 방향과 더불어, 상기 방향과 약간의 편차를 갖는, 예를 들면 15°이하만큼의 편차를 갖는 방향 및/또는 상기 방향과 적어도 수직이지 않은 방향도 고려된다. 하나의 방향은 구조에 의해 추가로, 관련 구조가 예컨대 상기 구조의 10% 이하를 포함하는 작은 부분 범위에서만 편차를 갖는 경우에도 실질적으로 구현된다.
"센서 소자의 길이"는 본 출원의 범위에서 길이 방향에서 센서 소자의 크기를 의미하고, "센서 소자의 폭"은 횡 방향에서 센서 소자의 크기를 의미하며, "센서 소자의 높이"는 수직 방향에서 센서 소자의 크기를 의미한다. 상기 방향은 센서 소자의 평면도에 대한 것이다.
"센서 소자의 단부 영역"은 본 출원의 범위에서 길이 방향과 관련해서, 센서의 관련 단부를 포함하며 센서 소자의 길이의 50% 보다 크지 않은, 센서 소자의 연속하는 부분 영역만을 의미한다. 그러한 점에서, 단부 영역과 마주 놓인 단부 영역은 예컨대 하나의 면에서만 겹친다. 약간 제한적으로, 센서 소자의 단부 영역은, 센서의 관련 단부를 포함하며 센서 소자의 길이의 1/3 보다 크지 않거나 또는 1/4 보다 크지 않은, 센서 소자의 연속하는 부분 영역을 의미할 수 있다.
"기능 소자"는 여기서 기본적으로 좁게 해석되지 않는다. 예를 들면 기능 소자는 센서 소자의 외부 공간과 연결된 귀금속 전극 또는 서멧 전극일 수 있고 및/또는 특히 20℃에서 최대 30 옴의 전기 저항을 갖는 전기 저항 가열기 등일 수 있다.
기능 소자로서 저항 가열기가 사용되는 경우, 여기서 설명된 실시예들의 2개의 전기 접속부들은 나란히, 특히 거울 대칭으로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 도체 트랙의 전기 저항과 리드-스루의 전기 저항 사이의 관계가 1의 범위 내에서 더 강하게 제한된다. 이 경우, 도체 트랙의 전기 저항과 리드-스루의 전기 저항은 동일하거나 또는 적어도 대략 동일하고, 예컨대 2 내지 1/2 범위 또는 3/2 내지 2/3 범위 또는 110% 내지 90% 범위의 관계로 대략 동일하다.
특히 제조 기술상 장점을 갖는 본 발명의 개선예는 센서 소자의 단부 영역으로부터 떨어진 도체 트랙의 단부가 측면으로 휘어짐으로써 주어진다. 도체 트랙은 특히 센서 소자의 횡 방향에서 편심으로 연장하고, 센서 소자의 단부 영역으로부터 떨어진 도체 트랙의 단부에서 센서 소자의 외부면을 향해 휘어진다. 또한, 2개의 이러한 도체 트랙들이 제공될 수 있고, 상기 도체 트랙들은 마주 놓이게, 특히 대칭으로, 특히 센서 소자의 횡 방향으로 편심에 배치되고, 센서 소자의 단부 영역으로부터 떨어진 도체 트랙의 단부가 센서 소자의 각각의 외부면을 향해 휘어진다. 이 실시예의 장점은 도체 트랙이 횡 방향으로 비교적 중앙에서, 특히 확실하게 제조될 수 있는 센서 소자의 영역에서 안내될 수 있다는 것이다. 이와 달리, 리드-스루들은 서로 일정한 최소 간격을 밑돌아서는 안 되는데, 그 이유는 그렇지 않으면 센서 소자의 파괴 강도가 떨어지기 때문이다. 전체적으로 재료 사용량 및 기능은 더욱 최적화될 수 있다.
본 발명의 특별한 실시예에서, 리드-스루는 센서 소자의 스루 홀의 방사방향 벽의 도전성 코팅 또는 센서 소자의 스루 홀의 도전성 충전재로 이루어진다.
추가로 또는 대안으로서 도체 트랙은 공급 라인 및 칼라를 포함할 수 있고, 상기 공급 라인 또는 공급 라인의 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역은 특히 일정한 또는 실질적으로 일정한 공급 라인 폭(B)을 갖고 기능 소자로부터 리드-스루의 영역 내로 연장하며, 상기 칼라는 센서 소자의 평면도로 볼 때 특히 링형으로 스루 홀 둘레에 배치되고 리드-스루와 공급 라인 사이의 전기 접속을 일으킨다. 상기 링은 스루 홀의 평면도에서 방사 방향으로 측정된 링 폭(b)을 갖는다.
특히 기능 소자는 특히 20℃에서 최대 30 옴의 전기 저항을 갖는 전기 저항 가열기일 수 있다. 이 경우에, 상기 전기 접속부는 작동 중에 큰 전류의 도체이다. 바람직하지 않은 손실 또는 폐열을 피하기 위해, 특히 저항 가열기에 직접 인접한 도체 트랙의 공급 라인의 충분한 치수 설계가 제공된다. 이에 반해, 칼라의 영역은 더 경제적으로 형성될 수 있다. 특히 최적화의 결과로서, 링 폭 대 공급 라인 폭의 폭 비율이 0.1 내지 0.4의 범위 내에, 바람직하게는 0.22 내지 0.32의 범위 내에 있는 것으로 나타났다. 전체적으로, 재료 사용량 및 기능이 더욱 최적화될 수 있다.
상기 폭 비율의 선택은 특별하기는 하지만 상승적 상호작용으로만 나타나지 않는다. 그에 따라 하기에서는 본 발명의 대안적 대상이 더 설명되는 개선예에 적용될 수 있다.
가스의 물리적 특성을 검출하기 위한, 특히 내연기관의 배기 가스의 가스 성분의 농도 또는 온도 또는 고체 성분 또는 액체 성분을 검출하기 위한 센서 소자로서, 센서 소자는 센서 소자의 길이 방향으로 서로 마주 놓이게 배치된 제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역을 포함하고, 센서 소자는 센서 소자 내부의 제 1 단부 영역 내에 기능 소자를 포함하고, 상기 기능 소자는 제 2 단부 영역 내에서 센서 소자의 외부면 상에 배치된 접촉면에 전기 전도 방식으로 접속되고, 기능 소자와 접촉면 사이의 전기 전도 접속부는 센서 소자의 내부에서 실질적으로 길이 방향으로 연장하는 도체 트랙을 포함하고, 센서 소자의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 리드-스루를 포함하고, 리드-스루는 센서 소자의 스루 홀의 방사방향 벽의 도전성 코팅 또는 스루 홀의 도전성 충전재로 이루어지고, 도체 트랙은 공급 라인 및 칼라를 포함하고, 공급 라인 또는 공급 라인의 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역은 일정한 또는 실질적으로 일정한 공급 라인 폭(B)을 갖고, 기능 소자로부터 리드-스루의 영역 내로 연장하고, 칼라는 센서 소자의 평면도로 볼 때 링형으로 스루 홀 둘레에 배치되고, 리드-스루와 공급 라인 사이의 전기 접속을 일으키며, 상기 링은 스루 홀의 평면도에서 방사 방향으로 측정된 링 폭(b)을 갖고, 기능 부재는 전기 저항 가열기이고, 상기 전기 저항 가열기는 특히 20℃에서 최대 30 옴의 전기 저항을 갖고, 링 폭(b) 대 공급 라인 폭(B)의 폭 비율은 0.1 내지 0.4의 범위 내에, 바람직하게는 0.22 내지 0.32의 범위 내에 있다.
특히 스루 홀의 직경과 2x 링 폭을 더한 값은 공급 라인 폭과 동일하거나 또는 대략 동일할 수 있다. 도체 트랙의 단부는 리드-스루의 영역에서 칼라에 의해 두꺼워지지 않고, 이는 상당한 기능상 단점을 야기하지 않으면서 재료를 절감한다.
특히, 소결된 센서 소자에서 공급 라인 폭(B)은 0.72 내지 1.12 ㎜의 범위 내에 놓일 수 있고 및/또는 링 폭(b)은 0.2 내지 0.28 ㎜의 범위 내에 놓일 수 있고 및/또는 스루 홀의 직경(D)은 0.4 내지 0.56 ㎜의 범위 내에 놓일 수 있다. 소결되지 않은 센서 소자에서는 소결된 센서 소자에 대한 것보다 25% 더 큰 크기가 주어진다.
특히 기능 소자는 평면으로 형성되며 특히 센서 소자의 외부 공간과 통하는 서멧 전극일 수 있다.
이 경우, 작동 중에는 적은 전류만이 전기 접속부를 통해 흐른다. 재료를 절감하기 위해, 도체 트랙의 공급 라인은 비교적 작은 폭으로 구현될 수 있다. 이에 반해, 칼라 및 리드-스루의 범위는 균일한 크기로 조절되지 않는데, 그 이유는 그렇지 않으면 확실한 접촉이 모든 상황 하에서 제조 기술상 구현될 수 없을 것이기 때문이다. 특히 최적화의 결과로서, 링 폭 대 공급 라인 폭의 폭 비율은 0.6 내지 1.08의 범위 내에, 바람직하게는 0.70 내지 0.90의 범위 내에 놓이는 것으로 나타났다.
전체적으로 재료 사용량 및 기능이 더욱 최적화될 수 있다.
상기 폭 비율의 선택은 특별하기는 하지만 상승적 상호작용으로만 나타나지않는다. 그에 따라 하기에서는 본 발명의 대안적 대상이 더 설명되는 개선예에 적용될 수 있다:
가스의 물리적 특성을 검출하기 위한, 특히 내연기관의 배기 가스의 가스 성분의 농도 또는 온도 또는 고체 성분 또는 액체 성분을 검출하기 위한 센서 소자로서, 센서 소자는 센서 소자의 길이 방향으로 서로 마주 놓이게 배치된 제 1 단부 영역 및 제 2 단부 영역을 포함하고, 센서 소자는 센서 소자 내부에서 제 2 단부 영역 외부에, 특히 제 1 단부 영역 내에 기능 소자를 포함하고, 상기 기능 소자는 제 2 단부 영역 내에서 센서 소자의 외부면 상에 배치된 접촉면에 전기 전도 방식으로 접속되고, 기능 소자와 접촉면 사이의 전기 전도 접속부는 센서 소자의 내부에서 실질적으로 길이 방향으로 연장하는 도체 트랙을 포함하고, 센서 소자의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 리드-스루를 포함하고, 리드-스루는 센서 소자의 스루 홀의 방사방향 벽의 도전성 코팅 또는 스루 홀의 도전성 충전재로 이루어지고, 도체 트랙은 공급 라인 및 칼라를 포함하고, 공급 라인 또는 공급 라인의 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역은 일정한 또는 실질적으로 일정한 공급 라인 폭(B)을 갖고, 기능 소자로부터 리드-스루의 영역 내로 연장하고, 칼라는 센서 소자의 평면도로 볼 때 링형으로 스루 홀 둘레에 배치되고, 리드-스루와 공급 라인 사이의 전기 접속을 일으키며, 상기 링은 스루 홀의 평면도에서 방사 방향으로 측정된 링 폭(b)을 갖고, 기능 부재는 평면으로 형성된 서멧 전극이고, 상기 서멧 전극은 특히 센서 소자의 외부 공간과 통하고, 링 폭(b) 대 공급 라인 폭(B)의 폭 비율은 0.6 내지 1.08의 범위 내에, 바람직하게는 0.70 내지 0.90의 범위 내에 있다.
특히 소결된 센서 소자에서, 공급 라인 폭(B)은 0.30 내지 0.6 ㎜의 범위 내에 놓일 수 있고 및/또는 링 폭(b)은 0.22 내지 0.36 mm의 범위 내에 놓일 수 있고 및/또는 스루 홀의 직경(D)은 0.4 내지 0.56 ㎜의 범위 내에 놓일 수 있다. 소결되지 않은 센서 소자에서는 소결된 센서 소자에 대한 것보다 25% 더 큰 크기가 주어진다.
본 발명과 관련해서, 도체 트랙, 공급 라인, 리드-스루 및 접촉면에 대한 특정 재료 선택이 바람직할 수 있다. 기본적으로 83 중량% 이상의 귀금속 함량을 갖는 재료들이 바람직하므로, 미리 정해진 옴 저항이 최소화된 귀금속 사용량으로 달성될 수 있다. 가열 장치에 대한 적어도 하나의 공급 라인을 위해 95 중량% 이상, 예컨대 98 중량%의 귀금속 함량이 바람직하다. 적어도 1 중량% Al2O3, 바람직하게는 적어도 1.5 중량% Al2O3, 더 바람직하게는 최대 2.5 중량% Al2O3 의 양이 상기 구조의 전기 저항의 정확한 조절 가능성을 위해 바람직한 것으로 나타났다. 가열 장치에 대한 적어도 하나의 공급 라인은 가열 장치와 일체형으로 그리고 동일한 재료로 형성될 수 있다.
추가로 또는 대안으로서, 서멧 전극에 대한 공급 라인 및/또는 적어도 하나의 접촉면을 위해 가열 장치에 대한 적어도 하나의 공급 라인을 위한 것보다 더 적은 귀금속량, 바람직하게는 예컨대 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속량이 제공되고, 특히 서멧 전극에 대한 공급 라인에는 합해서 12 중량% 내지 16 중량%의 ZrO2 및 Y2O3 의 양이 제공된다. 서멧 전극과 함께 서멧 전극에 대한 공급 라인이 하나의 프로세스 단계에서 그리고 동일한 재료로 제조될 수 있는 것이 바람직하다. 서멧 전극에 대한 공급 라인을 위해 또는 서멧 전극을 위해, Al2O3 의 양이 0.2 중량% 내지 1 중량%인 것이 바람직하다.
추가로 또는 대안으로서 적어도 하나의 리드-스루를 위해 가열 장치에 대한 적어도 하나의 공급 라인을 위한 것보다 더 적은 귀금속 함량, 예컨대 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속 함량이 제공되고, 리드-스루에는 합해서 3 중량% 내지 8 중량%의 ZrO2 및 Y2O3 의 양 및 추가로 6 중량% 내지 12 중량%의 Nb2O5 의 양이 제공된다. 리드-스루가 제조 프로세스 중에 더 양호하게 취급될 수 있다는 장점이 있다. 특히 상응하는 페이스트는 더 양호한 유동 특성을 갖고, 센서 소자 내부에 리드-스루의 더 양호한 세라믹 결합을 가능하게 한다. 주로 YSZ으로 이루어진 센서 소자와 관련해서, 리드-스루의 가장자리 영역에 줄어든 산소 이온 전도성이 형성되고, 이는 센서 소자의 기능을 개선한다.
상기 귀금속 함량은 특히 백금으로 이루어질 수 있다. 대안으로서, 특히 적어도 하나의 리드-스루와 관련해서, 금속 상의 안정화를 위해 재료의 전체 조성과 관련해서 바람직하게는 0.2 중량% 내지 0.8 중량%의 양이 로듐으로 이루어질 수 있고 및/또는 재료의 전체 조성과 관련해서 바람직하게는 0.2 중량% 내지 1 중량%의 양이 팔라듐으로 이루어질 수 있다.
다른 귀금속 함량들이 항상 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 소자의 개략적인 분해 사시도.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 센서 소자의 부분들의 확대도.
도 1은 내연기관(도시되지 않음)의 배기 가스 중의 산소 농도를 측정하기 위해 사용되는 가스 측정 센서(도시되지 않음)의 하우징 내에 배치될 수 있는 센서 소자(20)의 전체를 본 발명의 실시예로서 도시한다. 본 발명은 다른 센서, 예컨대 입자 측정용 센서의 센서 소자들 상에 상응하는 기능 소자들을 포함한다.
센서 소자는 도 1에서 길이 방향으로 좌측으로부터 우측으로 연장되고, 센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201)은 우측에 그리고 센서 소자(20)의 제 2 단부 영역(202)은 좌측에 도시되어 있다. 규정에 따른 장착 및 작동 시에, 센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201)은 배기 가스를 향하고, 센서 소자(20)의 제 2 단부 영역(202)은 배기 가스로부터 떨어진다.
또한, 도 1에서 센서 소자(20)는 횡 방향으로 전방으로부터 후방으로 연장되고, 수직 방향으로 하부로부터 상부로 연장된다.
센서 소자(20)는 인쇄된 세라믹 층들로 구성되고, 상기 세라믹 층들은 이 실시예에서 제 1, 제 2 및 제 3 고체 전해질 막(21, 22, 23)으로서 형성되며 산화이트륨 안정화된 산화지르코늄(YSZ)을 포함한다. 고체 전해질 막들(21, 22, 23)은 실시예에서 소결 과정 전에 72 ㎜의 길이, 5 ㎜의 폭 및 540 ㎛의 높이를 갖는다. 소결된 센서 소자(20)의 막들은 20% 줄어든 에지 길이를 갖는다.
제 1 고체 전해질 막(21)은 센서 소자(20)의 제 2 단부 영역(202)에서 센서 소자(20)의 관점에서 외부를 향한 큰 면 상에, 도 1에서 하부에, 여기서는 인쇄된 접촉면(43) 및 추가의 접촉면(44)을 포함한다; 도 3 참고.
제 1 고체 전해질 막(21)은 센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201)에서 센서 소자(20)의 관점에서 내부를 향한 큰 면 상에, 도 1에서 상부에, 센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201)을 가열하기 위해 사용되는 기능 소자(31)로서 구불구불한 형태의 가열 장치(311)를 포함한다. 구불구불한 형태의 가열 장치(311)의 연장에서 그 단부에 각각 도체 트랙(321, 322)이 접속되고, 도체 트랙(321, 322)으로 가열 장치(311)의 이행은 구조 폭 및/또는 구조 높이의 증가 또는 길이당 전기 저항의 감소를 특징으로 한다.
도체 트랙들(321, 322)은 배기 가스 측에, 여기서는 일정한 폭을 갖는 공급 라인(323, 325)이라 하는 섹션을 포함한다. 도체 트랙들(321, 322)은 또한 배기 가스로부터 떨어져, 여기서는 링형으로 형성되는 칼라(324, 326)라고 하는 섹션을 포함한다; 도 4 참고.
제 1 고체 전해질 막(21)은 센서 소자(20)의 관점에서 내부를 향한 큰 면에, 도 1에서 상부에, 여기서는 인쇄된 절연층(330) 및 밀봉 프레임(331) 그리고 막 결합제 층(333)을 포함한다.
제 1 고체 전해질 막(21)은 제 2 단부 영역(202)에 2개의 리드-스루(501, 502)를 포함하고, 상기 리드-스루들은 수직 방향으로 제 1 고체 전해질 막(21)을 통해 연장하며 각각 접촉면(43, 44)을 도체 트랙(321, 322)의 칼라(324, 326)에 전기 전도 방식으로 접속한다; 도 6 참고.
제 2 고체 전해질 막(22)은 양측에 각각 막 결합제 층(333)을 포함하고, 상기 제 2 고체 전해질 막(22)은 또한 기준 가스 채널(35)을 포함하고, 상기 채널은 배기 가스로부터 떨어져 배치된 기준 가스 개구(351)로부터 센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201)까지 연장되고, 횡 방향으로 중앙에서 연장한다. 기준 가스 채널(35)은 채워지지 않은 상태로 형성되고, 특히 기준 가스 채널 내에 다공성 충전재가 제공되지 않는다.
제 3 고체 전해질 막(23)은 센서 소자(20)의 관점에서 내부를 향한 큰 면 상에, 도 1에서 하부에, 기준 가스 채널(35)에 마주 놓이게, 산소 농도를 측정하기 위한 기능 소자(31)로서 서멧 전극(312)을 포함한다. 서멧 전극(312)의 연장에서 그 단부에 도체 트랙(328)이 접속되고, 도체 트랙(328)으로 서멧 전극의 이행은 구조 폭의 감소를 특징으로 한다.
도체 트랙(328)은 배기 가스 측에, 여기서는 일정한 폭을 갖는 공급 라인(327)이라 하는 섹션을 포함한다. 도체 트랙(328)은 또한 배기 가스로부터 떨어져, 여기서는 링형으로 형성된 칼라(329)라고 하는 섹션을 포함한다; 도 5 참고. 제 3 고체 전해질 막(23)의 상기 측면 상에(그 밖에는 인쇄되지 않음) 막 결합제 층(333)이 제공된다.
제 3 고체 전해질 막(23)은 센서 소자(20)의 제 2 단부 영역(202)에서 센서 소자(20)의 관점에서 외부를 향한 큰 면 상에, 도 1에서 상부에, 여기서는 인쇄된 접촉면(45) 및 추가 접촉면(46)을 포함한다; 도 2 참고
센서 소자(20)의 제 1 단부 영역(201) 내에 배치된 추가의 서멧 전극(313)까지 연장되는 예컨대 일정한 폭을 가진 도체 트랙(320)이 추가의 접촉면(46)에 접속된다. 도체 트랙(320)은 예컨대 밀봉 커버층(361)으로 커버되고, 상기 추가의 서멧 전극(313)은 다공성 층(362)을 포함하므로, 외부 공간과 추가의 서멧 전극(313) 사이의 소통이 보장된다.
제 3 고체 전해질 막(23)은 제 2 단부 영역에 리드-스루(503)를 포함하고, 상기 리드-스루(503)는 수직 방향으로 제 3 고체 전해질 막(23)을 통해 연장하며, 접촉면(45)을 칼라(329)에 전기 전도 방식으로 접속한다; 도 6 참고.
도 2에는 센서 소자(20)의 배기 가스로부터 떨어진 제 2 단부 영역(202)이 제 3 고체 전해질 막(23)의 평면도로 도시되어 있다. 거기서, 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 접촉면(45)이 좌측에 배치된다.
접촉면(45)은 3개의 부분 영역, 즉 몸통 영역(451), 헤드 영역(452) 및 넥 영역(453)으로 구성된다. 몸통 영역(451)은 배기 가스로부터 떨어진, 접촉면(45)의 측면 상에 배치된다. 몸통 영역(451)은 동일한 길이 및 폭의 직사각형으로부터 코너의 최대 라운딩에 의해, 즉 몸통 영역(451) 또는 접촉면(45)의 1/2 폭에 상응하는 곡률 반경(R)으로 라운딩에 의해 주어지는 긴 기본 형상을 갖는다. 이로 인해, 배기 가스로부터 떨어진, 접촉면(45)의 측면 상에 몸통 영역(451) 또는 접촉면(45)의 반원형 단부 영역이 생긴다.
소결되지 않은 센서 소자(20; 소결되면 -20%)와 관련해서, 몸통 영역(451)의 길이는 이 실시예에서 2.5 ㎜ 이상이고, 몸통 영역(451)의 폭은 1.5 ㎜ 이상이다. 몸통 영역(451)은 센서 소자(20)의 좌측 외부 에지로부터 0.4 ㎜ 이하만큼 이격되고 센서 소자(20)의 전방 외부 에지로부터 1.3 ㎜ 이하만큼 이격된다.
헤드 영역(452)은 배기 가스를 향한, 접촉면(45)의 측면 상에 배치된다. 헤드 영역(452)은 예컨대 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 0.5 ㎜ 이하의 내경 및 1 ㎜ 이상의 외경을 가진 링형으로 형성된다.
넥 영역(453)은 몸통 영역(451)과 헤드 영역(452) 사이에 형성된다. 넥 영역(453)은 몸통 영역(451)과 헤드 영역(452)에 비해 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 예컨대 0.3 ㎜의 최소 폭 및 0.3 ㎜의 길이로 접촉면(45)의 축소를 형성한다.
몸통 영역(451)은 실시예에서 센서 소자(20)의 길이 방향으로 향한 축에 대해 거울 대칭이다. 헤드 영역(452) 및 넥 영역(453)은 센서 소자(20)의 평면도에서 센서 소자(20)의 길이 방향 축에 대해 수학적 음의 회전 방향으로 9°만큼 회전된 축에 대해 거울 대칭이므로, 헤드 영역(452)과 넥 영역(453)은 전체적으로 센서 중심에 대해 약간 기울어진다.
접촉면(45)의 헤드 영역(452)은 제 3 고체 전해질 막(23)을 통해 리드-스루(503)와 전기 전도 방식으로 상호 작용한다.
도 2에서, 또한 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 추가의 접촉면(46)이 접촉면(45)의 우측 옆에 배치된다. 추가의 접촉면(46)의 배치 및 크기는, 접촉면(45)과 추가의 접촉면(46) 사이에, 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 적어도 0.6 ㎜의 간격이 있다는 조건으로, 상기 의미에서, 즉 좌측과 우측을 바꾼 상태로 접촉면(45)의 몸통 영역(451)의 배치 및 크기에 상응한다.
추가의 접촉면(46)은 접촉면(45)의 몸통 영역(45)에 상응하는 부분으로만 이루어진다. 즉, 헤드 영역 및 넥 영역이 없다. 상기 부분은 리드-스루와 상호 작용하지 않고, 그 대신 추가의 서멧 전극(313)으로 연장하는 도체 트랙(328)과 직접 접촉한다. 길이 방향으로 도체 트랙(328)의 중심축은 길이 방향으로 추가의 접촉면(46)의 중심축에 대해 소결되지 않은 센서 소자(20)와 관련해서(소결되면 -20%) 0.1 ㎜ 내지 0.4 ㎜, 실시예에서 0.2 ㎜ 만큼 내부를 향해 횡으로 이동된다.
접촉면들(45, 46)은 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속 양과 12 중량% 내지 16 중량%의 ZrO2 와 Y2O3 를 합한 양을 포함한다.
도 3에는 센서 소자(20)의 배기 가스로부터 떨어진 제 2 단부 영역(202)이 도 1에서 하부를 향해 제 1 고체 전해질 막(21)의 저면도로 도시되어 있다. 거기서는, 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 접촉면(43)이 좌측에 배치된다.
접촉면(43)은 3개의 부분 영역들, 즉 몸통 영역(431), 헤드 영역(432) 및 넥 영역(433)으로 이루어진다. 몸통 영역(431)은 배기 가스로부터 떨어진 접촉면(43)의 측면 상에 배치된다. 몸통 영역(431)은 동일한 길이 및 폭의 직사각형으로부터 코너의 최대 라운딩에 의해, 즉 몸통 영역(431) 또는 접촉면(43)의 1/2 폭에 상응하는 곡률 반경(R)으로 라운딩에 의해 주어지는 긴 기본 형상을 갖는다. 이로 인해, 배기 가스로부터 떨어진, 접촉면(45)의 측면 상에 몸통 영역(431) 또는 접촉면(43)의 반원형 단부 영역이 생긴다.
소결되지 않은 센서 소자(20; 소결되면 -20%)에 대해, 몸통 영역(431)의 길이는 이 실시예에서 2.5 ㎜ 이상이고, 몸통 영역(431)의 폭은 1.5 ㎜ 이상이다. 몸통 영역(431)은 센서 소자(20)의 좌측 외부 에지로부터 0.4 ㎜ 이하만큼 이격되고 센서 소자(20)의 전방 외부 에지로부터 1.3 ㎜ 이하만큼 이격된다.
헤드 영역(432)은 배기 가스를 향한, 접촉면(45)의 측면 상에 배치된다. 헤드 영역(432)은 예컨대 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 0.5 ㎜ 이하의 내경 및 1 ㎜ 이상의 외경을 가진 링형으로 형성된다.
넥 영역(433)은 몸통 영역(431)과 헤드 영역(432) 사이에 형성된다. 넥 영역(433)은 몸통 영역(431)과 헤드 영역(432)에 비해 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 예컨대 0.9 ㎜의 최소 폭 및 0.3 ㎜의 길이로 접촉면(43)의 축소를 형성한다.
접촉면(43)의 넥 영역(433)은 도 2의 접촉면(45)의 넥 영역(451)보다 훨씬 더 넓고, 여기서는 2보다 큰 팩터만큼 더 넓다. 이에 대한 배경은 접촉면(43)을 통해 가열 장치(311)에 높은 전류가 공급되는 한편, 접촉면(45)을 통해 서멧 전극(312)에 비교적 낮은 전류가 공급되기 때문이다. 따라서, 접촉면(43)이 줄어든 옴 저항으로 또는 넓어진 넥 영역(433)으로 형성된다.
몸통 영역(431)은 실시예에서 센서 소자(20)의 길이 방향으로 향한 축에 대해 거울 대칭이다. 헤드 영역(432)과 넥 영역(433)은 센서 소자(20)의 평면도에서 센서 소자(20)의 길이 방향 축에 대해 수학적 음의 회전 방향으로 9°만큼 회전된 축에 대해 거울 대칭이므로, 헤드 영역(432)과 넥 영역(433)은 전체적으로 센서 중심에 대해 약간 기울어진다.
접촉면(43)의 헤드 영역(432)은 제 1 고체 전해질 막(21)을 통해 리드-스루(501)와 전기 전도 방식으로 상호 작용한다.
도 3에서, 또한 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 추가의 접촉면(44)이 접촉면(43)의 우측 옆에 배치된다. 추가의 접촉면(46)의 배치 및 크기는, 접촉면(43)과 추가의 접촉면(44) 사이에, 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 적어도 0.6 ㎜의 간격이 있다는 조건으로, 상기 의미에서, 즉 좌측과 우측을 그리고 포지티브 회전 방향을 네거티브 회전 방향으로 바꾼 상태에서 접촉면(43)의 배치 및 크기에 상응한다.
접촉면들(43, 44)은 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속 양과 12 중량% 내지 16 중량%의 ZrO2 과 Y2O3 를 합한 양을 포함한다.
도 4에는 센서 소자(20)의 배기 가스로부터 떨어진 제 2 단부 영역(202)이 도 1에서 상부로부터 제 1 고체 전해질 막(21)의 평면도로 도시되어 있다. 거기서는, 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 도체 트랙(322)이 우측에 배치된다. 도체 트랙(322)은 2개의 부분 영역, 즉 공급 라인(325) 및 칼라(326)로 이루어진다.
공급 라인(325)은 도체 트랙(322)의 배기 가스 측 부분을 형성하고, 가열 장치(311)로부터, 배기 가스로부터 떨어져 배치된 칼라(326)까지 연장된다. 여기서, 공급 라인(325)은 1.2 ㎜의 폭(B)을 갖고, 배기 가스 측에서, 각각 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%), 센서 소자(20)의 중심 길이방향 축과 0.25 ㎜의 횡방향 간격을 두고 연장한다. 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역에서 공급 라인(325)은 우측을 향해, 즉 외부를 향해 18°의 각으로 휘어진다.
칼라(326)는 링형으로 형성되고, 여기서는 180°의 아치를 그리며, 상기 아치의 외경은 공급 라인(325)의 폭과 동일하고 상기 아치의 내경은 0.4 ㎜ 이다. 칼라의 폭은 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 0.3 ㎜ 이다. 칼라 폭(b) 대 공급 라인 폭(B)의 비는 0.33 이다.
리드-스루(501)의 전기 저항은 센서의 작동 중에 나타나는 또는 전형적으로 나타날 수 있는 온도 분포와 관련해서, 도체 트랙(322)의 전기 저항과 동일하거나 또는 대략 동일하다. 예컨대 20℃의 균일한 온도 분포와 더불어, 대안으로서 불균일한 온도 분포도 고려될 수 있다. 예컨대, 가열 장치(311)의 영역에서 1100℃의 그리고 리드-스루(501)의 영역에서 200 ℃, 300 ℃ 또는 심지어 400℃의 길이방향으로 균일한 온도 상승이 기초가 될 수 있다.
기능 소자, 특히 가열 장치(311)와 접촉면(43)의 전기 접속의 전기 저항은 예컨대 20℃에서 2.5 옴의 범위 내에 있다.
도 4에서, 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역을 바라보면서 도체 트랙(321)이 중심 길이방향 축과 관련해서 도체 트랙(322)에 대해 대칭으로 배치된다. 도체 트랙(321)의 배치 및 크기는, 상기 의미에서, 즉 좌측과 우측을 바꾼 상태로 도체 트랙(322)의 배치 및 크기에 상응한다.
공급 라인(325, 323)은 95 중량% 보다 큰, 예컨대 98 중량%의 귀금속과 적어도 1 중량%의 Al2O3 를 포함한다.
리드-스루(502)의 전기 저항은 센서의 작동 중에 나타나는 또는 전형적으로 나타날 수 있는 온도 분포와 관련해서, 도체 트랙(321)의 전기 저항과 동일하거나 또는 대략 동일하다. 예컨대 20℃의 균일한 온도 분포와 더불어, 대안으로서 불균일한 온도 분포도 고려될 수 있다. 예컨대, 가열 장치(311)의 영역에서 1100℃의 그리고 리드-스루(501)의 영역에서 200 ℃, 300 ℃ 또는 심지어 400℃의 길이방향으로 균일한 온도 상승이 기초가 될 수 있다.
도 4a는 약간 변형된 공급 라인(323, 325)을 포함하는 센서 소자(20)를 변형예로서 도시한다. 변형은 공급 라인(323, 225)의 폭(B)이 1.2 ㎜ 대신 1.08 ㎜라는, 즉 칼라(3324, 326)에 비해 약간(10%) 줄어든다는 것이다. 상기 미터의 치수는 소결되지 않은 센서 소자(20; 소결되면 -20%)에 대한 것이다.
도 5에는 센서 소자(20)의 배기 가스로부터 떨어진 제 2 단부 영역(202)이 도 3에서 하부로부터 제 3 고체 전해질 막(23)의 저면도로 도시되어 있다. 거기서, 센서 소자(20)의 배기 가스를 향한 제 1 단부 영역(201)을 바라보면서 도체 트랙(322)은 우측에 배치된다. 도체 트랙(322)은 2개의 부분 영역, 즉 공급 라인(327) 및 칼라(329)로 이루어진다.
공급 라인(327)은 도체 트랙의 배기 가스 측 부분을 형성하고, 서멧 전극(312)으로부터 배기 가스 측에서, 공급 라인(327)의 배기 가스로부터 떨어진 측에 배치된 칼라(329)까지 연장된다. 여기서, 공급 라인은 0.4 ㎜의 폭(B)(소결되지 않음; 소결되면 -20%)을 갖고, 배기 가스 측에서, 센서 소자(20)의 평면도에 수직 투사 시에 기준 가스 채널(35) 내부에 배치되도록 연장한다. 따라서, 공급 라인(327)의 상기 부분은 제조 공정 동안 압착으로부터 광범위하게 보호된다.
배기 가스로부터 떨어진 단부 영역에서 공급 라인(327)은 우측을 향해, 즉 외부를 향해, 25°보다 크지 않은, 여기서는 8°의 각으로 휘어진다. 상기 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역 내에서 공급 라인은 센서 소자(20)의 평면도에 수직 투사 시에 기준 가스 채널(35)의 에지와 교차한다. 비교적 작은 교차 각에 의해, 도체 트랙(328)과 기준 가스 채널(35)의 에지 사이의 긴 중첩 구역이 주어지고, 그에 따라 제조 공정 동안 공급 라인(3237)의 압착에 대한 양호한 보호가 이루어진다.
칼라(329)는 링형으로 형성된다. 칼라의 폭(b)은 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해(소결되면 -20%) 0.3 ㎜ 이다. 칼라 폭(b) 대 공급 라인 폭(B)의 비는 0.75 이다.
공급 라인(327)은 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속 양과 12 중량% 내지 16 중량%의 ZrO2 과 Y2O3 를 합한 양을 포함한다.
리드-스루(503)의 전기 저항은 센서의 작동 중에 나타나는 또는 전형적으로 나타날 수 있는 온도 분포와 관련해서, 도체 트랙(328)의 전기 저항과 동일하거나 또는 대략 동일하다. 예컨대 20℃의 균일한 온도 분포와 더불어, 대안으로서 불균일한 온도 분포도 고려될 수 있다. 예컨대, 서멧 전극(312)의 영역에서 750℃의 그리고 리드-스루(503)의 영역에서 200 ℃, 300 ℃ 또는 심지어 400℃의 길이방향으로 균일한 온도 상승이 기초가 될 수 있다.
도 5a는 약간 변형된 공급 라인(328)을 포함하는 센서 소자(20)를 변형예로서 도시한다. 변형은 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역에서 공급 라인(328)의 폭(B)이 공급 라인(328)의 배기 가스를 향한 영역에 비해 50% 정도 커진다는, 즉 0.4 ㎜로부터 0.6 ㎜로 된다는 것이다. 상기 미터의 치수는 소결되지 않은 센서 소자(20; 소결되면 -20%)에 대한 것이다.
리드-스루들(501, 502, 503)을 통한 센서 소자(20)의 길이 방향에 대해 수직인 평면에서 선행하는 도 1 내지 도 5에 도시된 센서 소자(20)의 단면도가 도 6에 개략적으로만 도시되어 있다.
리드-스루들(501, 502, 503)은 센서 소자(20)의 스루 홀(601, 602, 603)의 방사방향 벽의 도전성 코팅으로서 형성된다. 스루 홀(601, 602, 603)의 직경은 실시예에서 소결되지 않은 센서 소자(20)에 대해 0.6 ㎜ 이다(소결되면 -20%, 즉 0.48 ㎜).
리드-스루들(501, 502, 503)은 센서 소자(20)의 평면도로 볼 때 각각 기준 가스 채널(35)과 겹침 없이 구현된다.
리드-스루들(501, 502, 503)은 83 중량% 내지 87 중량%의 귀금속 양과 3 중량% 내지 8 중량%의 ZrO2 과 Y2O3 를 합한 양 및 추가로 6 중량% 내지 12 중량%의 Nb2O5 의 양을 포함한다.
센서 소자(20)의 1/2 길이 방향 크기의 범위에서 센서 소자(20)의 길이 방향에 대해 수직인 평면에서 선행하는 도 1 내지 도 5에 도시된 센서 소자(20)의 단면도가 도 7에 개략적으로만 도시되어 있다.
나타나는 바와 같이, 센서 소자(20)의 평면도에서, 서멧 전극(312)으로 연장하는 도체 트랙(328) 또는 공급 라인(327)은 그 전체 폭에 걸쳐 기준 채널(35)과 겹침(703)을 갖는다. 또한, 저항 가열기로 연장하는 도체 트랙들(321, 322) 또는 공급 라인(323, 325)은 각각 그 폭의 약 10%에 걸쳐 기준 채널(35)과 겹침(701, 702)을 갖는다.
20 센서 소자
31, 311, 312 기능 소자
43, 44, 45 접촉면
201, 202 단부 영역
321, 322, 328 도체 트랙
323, 325, 327 공급 라인
324, 326, 329 칼라
501, 502, 503 리드-스루
601, 602, 603 스루 홀
b 링 폭
B 공급 라인 폭

Claims (12)

  1. 가스의 물리적 특성을 검출하기 위한, 특히 내연기관의 배기 가스의 가스 성분의 농도 또는 온도 또는 고체 성분 또는 액체 성분을 검출하기 위한 센서 소자로서, 상기 센서 소자(20)는 그 길이 방향으로 서로 마주 놓이게 제 1 단부 영역(201) 및 제 2 단부 영역(202)을 포함하고, 상기 센서 소자(20)는 상기 센서 소자(20) 내부의 상기 제 1 단부 영역(201)에 기능 소자(31, 311, 312)를 포함하고, 상기 기능 소자는 상기 제 2 단부 영역(202) 내에서 상기 센서 소자(20)의 외부면 상에 배치된 접촉면(43, 44, 45, 46)에 전기 전도 방식으로 접속되고, 상기 기능 소자(31, 311, 312)와 상기 접촉면(43, 44, 45) 사이의 전기 전도 접속부는 상기 센서 소자(20)의 내부에서 실질적으로 길이 방향으로 연장하는 도체 트랙(321, 322, 328)을 포함하고, 상기 센서 소자(20)의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 리드-스루(501, 502, 503)를 포함하는, 센서 소자에 있어서,
    상기 도체 트랙(321, 322, 328)의 전기 저항과 상기 리드-스루(501, 502, 503)의 전기 저항이 서로 3보다 크지 않고 1/3보다 작지 않은 관계에 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도체 트랙(321, 322, 328)의 전기 저항과 상기 리드-스루(501, 502, 503)의 전기 저항이 동일하거나 또는 적어도 대략 동일한 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서 소자(20)의 상기 단부 영역(201)으로부터 떨어진 상기 도체 트랙(321, 322, 328)의 단부가 측면으로 휘어지고, 상기 도체 트랙(321, 322, 328)은 특히 상기 센서 소자(20)의 횡 방향에서 편심으로 연장하며, 상기 센서 소자(20)의 상기 단부 영역(201)으로부터 떨어진 상기 도체 트랙의 단부에서 외부면을 향해 휘어지는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리드-스루(501, 502, 503)는 상기 센서 소자(20)의 스루 홀(601, 602, 603)의 방사방향 벽의 도전성 코팅으로 이루어지고, 상기 도체 트랙(321, 322, 328)은 공급 라인(323, 325, 327) 및 칼라(324, 326, 329)를 포함하고, 상기 공급 라인(323, 325, 327) 또는 상기 공급 라인(323, 325, 327)의 배기 가스로부터 떨어진 단부 영역은 일정한 또는 실질적으로 일정한 공급 라인 폭(B)을 갖고 상기 기능 소자(31, 311, 312)로부터 상기 리드-스루(501, 502, 503)의 영역 내로 연장하며, 상기 칼라(324, 326, 329)는 상기 센서 소자(20)의 평면도로 볼 때 특히 링형으로 상기 스루 홀(601, 601, 603) 둘레에 배치되고 상기 리드-스루(501, 502, 503)와 상기 공급 라인(323, 325, 327) 사이의 전기 접속을 일으키며, 상기 링은 상기 스루 홀(601, 602, 603)의 평면도에서 방사 방향으로 측정된 링 폭(b)을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능 소자(31)는 특히 20℃에서 최대 30 옴의 전기 저항을 갖는 전기 저항 가열기(311)인 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 링 폭(b) 대 공급 라인 폭(B)의 폭 비율이 0.1 내지 0.4의 범위 내에, 바람직하게는 0.22 내지 0.32의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 스루 홀의 직경(D)과 2x 상기 링 폭(b)을 더한 값은 상기 공급 라인 폭(B)과 동일하거나 또는 대략 동일한 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 라인 폭(B)은 0.72 내지 1.12 ㎜의 범위 내에 놓이고, 상기 링 폭(b)은 0.2 내지 0.28 ㎜의 범위 내에 놓이며, 상기 스루 홀(601, 602, 603)의 직경(D)은 0.4 내지 0.56 ㎜의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능 소자(31)는 평면으로 형성되며 특히 상기 센서 소자(20)의 외부 공간과 통하는 서멧 전극(312)인 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 링 폭(b) 대 상기 공급 라인 폭(B)의 폭 비율은 0.6 내지 1.08의 범위 내에, 바람직하게는 0.70 내지 0.90의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 공급 라인 폭(B)은 0.30 내지 0.6 ㎜의 범위 내에 놓이고, 상기 링 폭(b)은 0.22 내지 0.36 ㎜의 범위 내에 놓이며, 상기 스루 홀(601, 602, 603)의 직경(D)은 0.4 내지 0.56 ㎜의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  12. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 소자는 동시에 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 센서 소자이고, 가열 장치(311)에 속한 리드-스루(501, 502)는 상기 센서 소자의 길이 방향에 대해 수직인 그리고 상기 센서 소자의 횡 방향에 대해 수직인 방향으로 상기 서멧 전극(312)에 속한 리드-스루(503)에 마주 놓이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
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