[發明專利]用于陶瓷傳感器元件的結構化電極

有效

• 申請號: 200980150552.8
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN102246028A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: H-J·倫茨;J·施奈德
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

1.傳感器元件(110)，尤其是用于檢測測量氣體室中的氣體的特性，包括至少一個具有至少一種陶瓷固體電解質材料(118)的固體電解質層(116)和至少一個直接或間接接觸所述固體電解質層(116)的電極(112)，所述電極具有至少一種陶瓷材料(122)和至少一種金屬材料(120)，其中，所述電極(112)具有橫向延伸尺寸，所述電極(112)在所述橫向延伸尺寸內部具有一平行于和/或垂直于所述橫向延伸尺寸延伸的結構化部(126，140)，所述結構化部(126，140)被設置用于增大所述電極(112)的電極面。

2.根據前項權利要求所述的傳感器元件(110)，其中，所述結構化部(126，140)具有一橫向結構化部(126)，所述橫向結構化部(126)包括所述電極(112)的層厚的厚度變化，所述厚度變化包括在所述層厚中的至少兩個局部極大值。

3.根據前項權利要求所述的傳感器元件(110)，其中，所述層厚變化包括多個局部隆起，所述局部隆起具有以下形狀中的至少一個：金字塔結構；波紋結構；尖端結構；蜂窩結構。

4.根據以上權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)，其中，所述結構化部(126，140)包括以下結構化部(126，140)中的至少一個：電極面中的打毛部；電極面中的線圖案、尤其不規則的線圖案；電極面中的網格、尤其點圖案、尤其不規則的點圖案；孔圖案、尤其不規則的孔圖案。

5.根據以上權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)，其中，所述結構化部(126，140)包括一垂直于所述橫向延伸尺寸延伸的豎直結構化部(140)，所述豎直結構化部(140)包括垂直于所述橫向延伸尺寸延伸的梯度中的一個或多個：氣孔率梯度；材料梯度；密度梯度。

6.根據以上權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)，其中，所述結構化部(126，140)包括一垂直于所述橫向延伸尺寸延伸的豎直結構化部(140)，所述豎直結構化部(140)包括所述金屬材料(120)的濃度梯度、尤其以下金屬中的一種或多種的濃度梯度：鉑；鈀；銠；金；釕；銥；鉑/鈀合金；鉑/金合金。

7.傳感器元件(110)，尤其根據以上權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)，包括至少一個具有至少一種陶瓷固體電解質材料(118)的固體電解質層(116)和至少一個間接接觸所述固體電解質層(116)的電極(112)，所述電極具有至少一種陶瓷材料(122)和至少一種金屬材料(120)，其中，在所述電極(112)與所述固體電解質層(116)之間置入至少一個中間層(138)、尤其是具有結構化部(126，140)的中間層，所述中間層(138)比所述固體電解質層(116)具有更高的離子傳導能力和/或更高的電子傳導能力。

8.根據前項權利要求所述的傳感器元件(110)，其中，所述固體電解質材料(118)和所述中間層(138)分別包括釔摻雜的二氧化鋯，尤其氧化釔摻雜的二氧化鋯，所述中間層(138)比所述固體電解質材料(118)具有更高的釔摻雜、尤其是更高的氧化釔摻雜。

9.用于制造傳感器元件(110)、尤其是根據以上權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)的方法，其中，將至少一個電極(112)直接或間接涂覆到具有至少一種陶瓷固體電解質材料(118)的固體電解質層(116)上，所述電極(112)具有橫向延伸尺寸，在所述電極(112)中產生一平行于所述橫向延伸尺寸延伸的橫向結構化部(126)，所述橫向結構化部(126)借助以下結構化技術中的至少一種產生：借助電極膏的涂覆技術，借助該涂覆技術結構化地涂覆所述電極膏，尤其是印刷技術；借助掩模技術，通過所述掩模技術以圖案或網格結構化地涂覆電極膏；借助隨后的結構化技術，通過所述隨后的結構化技術在涂覆電極膏之后產生所述橫向結構化部(126)，尤其是借助刷技術和/或拔削技術。

10.用于制造傳感器元件(110)、尤其是根據以上涉及傳感器元件(110)的權利要求中任一項所述的傳感器元件(110)的方法，其中，將至少一個電極(112)直接或間接涂覆到具有至少一種陶瓷固體電解質材料(118)的固體電解質層(116)上，所述電極(112)具有橫向延伸尺寸，在所述電極(112)中產生一垂直于所述橫向延伸尺寸延伸的豎直結構化部(140)，其中，涂覆具有起泡劑的電極膏，所述起泡劑具有與所述電極膏的包圍材料相比不同的密度，由于所述密度差別在被涂覆的電極膏中形成起泡劑的濃度梯度，由于所述起泡劑的濃度梯度在所述電極(112)中形成氣孔密度梯度。