[發明專利]用于排氣傳感器的陶瓷傳感器元件

有效

• 申請號: 201580063846.2
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN107003276B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: I·格爾納;H-J·倫茨;U·格蘭茨;H·京舍爾;P·庫舍爾;J·施奈德;M·皮沃斯基;N·邁爾
• 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

本發明涉及一種用于排氣傳感器的陶瓷傳感器元件(20)，其中，所述陶瓷傳感器元件(20)具有至少一個至少部分裸露的印制導線(43、44、45、46、320、320a、501、502、503)，其特征在于，所述至少部分裸露的印制導線(43、44、45、46、320、320a、501、502、503)具有如下材料或由如下材料構成，該材料與鉑相比不那么耐高溫和/或抗氧化。

背景技術

已知用于排氣傳感器的陶瓷傳感器元件，通過如下方式制造所述陶瓷傳感器元件：由穩定氧化皓或氧化鋁構成的未燒結(“生”)的膜例如通過絲網印刷設有金屬層和陶瓷層，例如通過鉆孔工藝或沖壓工藝設有貫通接觸通道，然后相互層壓，最后作為整體在1000℃以上燒結。通過所述工藝步驟的順序，根據已知現有技術建造陶瓷傳感器元件并且在其中構造加熱器結構和電極結構。

所述方法具有如下缺點：為了建造或涂覆傳感器元件，不能使用不耐高溫和/或不抗氧化的材料，因為這些材料在燒結過程中不夠穩定。因此，用于排氣傳感器的傳感器元件的印制導線、接觸墊和貫通接觸裝置傳統地也在那些區域中由鉑制成或主要由鉑制成，所述區域在按照規定的運行中僅受到適度的熱作用，例如溫度在低于500℃的范圍內。當然這造成高成本。

發明內容

根據本發明設置，陶瓷傳感器元件具有至少一個至少部分裸露的印制導線，所述印制導線具有如下材料或關于其質量含量而言主要、即不少于50％地具有如下材料或由如下材料構成，該材料與鉑相比不那么耐高溫和/或抗氧化。

所述材料例如可以是金屬，尤其是鈀、銀、金、鐵、鋁、鉻、鎳，或者是金屬合金，尤其是鉑-鈀、銀-鈀、銀-金、鎳合金或鐵-鉻-鋁合金。以該方式產生成本優點，而不損害傳感器元件的功能。

所述材料還可以是除了鉑之外至少很大程度上抗氧化的鉑族金屬，尤其是鈀，或者是硬幣金屬，尤其是具有高傳導能力的硬幣金屬，優選是金、銀或銅。

其他替代方案在于，所述材料是過渡金屬，尤其是鐵、鈷或鎳，或者是康銅或超合金或非貴金屬，尤其是過渡族或主族金屬，優選是錫、鋁、銦或鈦。后面所述的材料在擴展方案中可以以氧化物的形式、例如作為陽極氧化物存在。有利地，這種層具有特別有利的機械性能，尤其是強度。

所述材料還可以是金屬陶瓷，例如是具有金屬成分和陶瓷成分的金屬陶瓷。對于金屬成分優選可以使用上述金屬中的一種或多種金屬，而陶瓷成分例如可以是氧化鋁。在使用金屬陶瓷的情況下可以有利地從其傳導能力、可加工性和有利的成本中獲利。

在有利的擴展方案中，陶瓷傳感器元件具有長形的基本形狀，其中，排氣側端部沿縱向方向與連接側端部相對置，其中，至少部分裸露的印制導線在連接側端部區域中裸露并且在那里具有所述材料，并且在排氣側端部區域中具有更耐高溫和/或更抗氧化的材料、尤其具有鉑或者主要或完全由鉑構成或由鉑部分和陶瓷成分構成。以該方式，可以在傳感器元件的排氣側完全耐高溫和抗氧化的情況下實現上面已經提到的成本優點。

尤其設置印制導線，該印制導線由兩個具有不同化學金屬組分的區域組成，這兩個區域在按照規定的運行中尤其位于不同溫度范圍中和/或尤其由電流流過。引起的熱電效應(尤其已知的塞貝克效應和已知的珀爾帖效應)在這方面提供多種新型的運行方法，例如設置陶瓷傳感器元件的局部加熱或冷卻、設置熱電壓或熱電流的產生和/或可以用于陶瓷傳感器元件的電化學電池的能量供給和/或泵送的運行方法。可考慮多種其他應用可能性。

根據針對用于制造陶瓷傳感器元件的方法的獨立權利要求，將不那么耐高溫和/或抗氧化的印制導線部分施加在陶瓷傳感器元件的之前已經燒結的陶瓷體上。以該方式，對于印制導線部分有效地規避燒結工藝的高溫度要求(例如超過1000℃)，使得能夠容易地實現與鉑相比不那么耐高溫和/或抗氧化的材料的使用。

可以通過生成方法實現將不那么耐高溫和/或抗氧化的印制導線部分施加在陶瓷傳感器元件的之前已經燒結的陶瓷體上。