傳感器元件和具有傳感器元件的廢氣傳感器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種具有傳感器裝置和加熱裝置的傳感器元件，其中所述傳感器裝置能夠通過所述加熱裝置來加熱，其中所述加熱裝置具有有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)，所述加熱結(jié)構(gòu)至少部分地通過具有電絕緣的材料的電絕緣機構(gòu)與所述傳感器裝置電絕緣，其中所述電絕緣的材料具有氣密地燒結(jié)的微粒，其中所燒結(jié)的微粒具有鎂橄欖石微粒、尖晶石微粒或者由鎂橄欖石微粒與尖晶石微粒構(gòu)成的混合物。這樣的傳感器元件尤其在可制造性方面具有優(yōu)點。此外，本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種廢氣傳感器、一種用于制造傳感器元件的方法以及由鎂橄欖石或者尖晶石構(gòu)成的微粒的使用或者前面提到的、尤其是具有處于小于或者等于200nm的范圍內(nèi)的、平均的大小D50的微粒的混合物的使用，用于制造傳感器元件的加熱結(jié)構(gòu)的電絕緣機構(gòu)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
傳感器元件和具有傳感器元件的廢氣傳感器
本專利技術(shù)涉及一種具有加熱裝置和能夠通過所述加熱裝置來加熱的傳感器裝置的 傳感器元件。此外，本專利技術(shù)涉及一種具有這樣的傳感器元件的廢氣傳感器。
技術(shù)介紹
對于大量的傳感器來說，需要并且使用傳感器元件。比如傳感器元件用在廢氣傳 感器中。這樣的傳感器元件目前用加熱裝置來制造，所述加熱裝置通過絕緣層在電方面與 有源的傳感器裝置絕緣。這樣的絕緣層在此依照傳統(tǒng)由氧化鋁來制成。 由文獻DE 102 06 197 A1比如公開了一種具有傳感器結(jié)構(gòu)的傳感器元件，其中所 述傳感器結(jié)構(gòu)能夠借助于所述加熱結(jié)構(gòu)來加熱。在此所述加熱結(jié)構(gòu)按照該公開文獻被加入 在兩個電絕緣的、由氧化鋁構(gòu)成的襯層之間。 此外，由文獻DE 30 14 871 A1公開了一種用于將鉬噴涂到固體電解質(zhì)本體上的 方法，用于形成用于電化學的廢氣-氧氣傳感器的廢氣電極。在該公開文獻中未對加熱元 件的電絕緣進行說明。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主題是一種具有傳感器裝置和加熱裝置的傳感器元件，其中所述傳感器 裝置能夠通過所述加熱裝置來加熱，其中所述加熱裝置具有有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)，所述 加熱結(jié)構(gòu)至少部分地通過具有電絕緣的材料的電絕緣機構(gòu)與所述傳感器裝置電絕緣，其中 所述電絕緣的材料具有氣密地燒結(jié)的微粒，其中所燒結(jié)的微粒具有鎂橄欖石微粒、尖晶石 微?；蛘哂涉V橄欖石微粒與尖晶石微粒構(gòu)成的混合物。 傳感器裝置尤其可以是指所述傳感器元件的主動的測量區(qū)域。可以像對于氣體傳 感器、比如氧傳感器或者氧化氮傳感器來說對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講本身熟知的那樣來 比如并且無限制地構(gòu)成傳感器裝置。比如傳感器裝置在本專利技術(shù)的意義上可以在像示范性地 在公開文獻DE 199 06 908 A1中詳細說明的那樣的裝置的基礎(chǔ)上來構(gòu)成。 加熱裝置在本專利技術(shù)的意義上尤其可以是指每種裝置或者每種構(gòu)件，所述裝置或者 構(gòu)件可以用于對其它構(gòu)件進行溫度控制（Temperieren)或者加熱。其中所述加熱裝置尤其 可以具有有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)，這種加熱結(jié)構(gòu)可以是所述加熱裝置的、起作用的部分并 且由此比如施加對于加熱來說必要的熱量。有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)在此尤其可以是指這樣 的結(jié)構(gòu)，它如此具有導電能力，從而在通電時尤其能夠產(chǎn)生焦耳熱。在此可以根據(jù)所期望的 所產(chǎn)生的熱量來選擇所述導電能力。比如具有處于大約5歐姆的范圍內(nèi)的電阻的材料可能 是有利的。 此外，電絕緣機構(gòu)或者電絕緣的材料尤其可以是指一種這樣的材料，它具有一種 電阻，所述電阻在溫度為1000°C時處于大于或者等于10 5歐姆的范圍內(nèi)。 下面被稱為鎂橄欖石的材料在本專利技術(shù)的意義上尤其可以是指比如具有化學成分 Mg2[Si04]的礦物材料。 下面被稱為尖晶石的材料在本專利技術(shù)的意義上尤其可以是指比如具有化學成分 MgAl204的礦物材料。 此外，燒結(jié)的微粒在本專利技術(shù)的意義上尤其可以是指固體或者固體粒子，所述固體 或者固體粒子通過燒結(jié)過程氣密地彼此相連接或者被固定在彼此上面。 前面所描述的傳感器元件尤其能夠在得到改進的制造條件下面來制造并且其中 尤其有效率。 為此，所述傳感器元件一方面包括傳感器裝置。該傳感器裝置在此可以像對于不 同的傳感器來說可能常見的那樣以不同的方式來構(gòu)成。比如所述傳感器裝置可以像對于廢 氣傳感器來說、像比如對于氧傳感器或者氧化氮傳感器來說所熟知的那樣來構(gòu)成。 此外，所述傳感器元件包括加熱裝置，該加熱裝置尤其用于對所述傳感器裝置進 行溫度控制或者加熱。所述加熱裝置為了產(chǎn)生熱量在此尤其包括有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)， 該加熱結(jié)構(gòu)可以通過導電、尤其是通過焦耳熱來產(chǎn)生熱。通過所述加熱裝置的設(shè)置，由此可 以為了構(gòu)造合適的探測條件而對所述傳感器裝置進行加熱。 為了使所述傳感器裝置與所述加熱裝置或者尤其所述有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)在 電方面絕緣，設(shè)置了具有電絕緣的材料的電絕緣機構(gòu)，所述電絕緣的材料可以至少部分地 尤其可以完全布置在所述傳感器裝置與所述加熱裝置之間。其中所述電絕緣機構(gòu)可以防止 所述傳感器元件的測量受到負面的影響、尤其被歪曲。其中所述電絕緣的材料具有燒結(jié)的 微粒，其中所述燒結(jié)的微粒具有鎂橄欖石微粒、尖晶石微粒或者由鎂橄欖石微粒和尖晶石 微粒構(gòu)成的混合物。所述電絕緣的材料在此可以以100%的重量百分比由鎂橄欖石微粒構(gòu) 成或者以100%的重量百分比由尖晶石微粒構(gòu)成，其中最后一種設(shè)計方案在熱力學上非常 穩(wěn)定。但是，所述電絕緣的材料也可以按需要由混合物構(gòu)成，該混合物以100%的重量百分 比由鎂橄欖石微粒和尖晶石微粒構(gòu)成。 比如所述電絕緣機構(gòu)基本上可以完全覆蓋所述加熱結(jié)構(gòu)，尤其在這種設(shè)計方案中 可以防止通過所述有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)對于測量性能的負面的影響。其中尤其在 制造前面所描述的傳感器元件時能夠?qū)崿F(xiàn)完全的覆蓋，因為這里能夠獲得密封的并且充分 的燒結(jié)效果。 所述電絕緣的材料由鎂橄欖石并且/或者由尖晶石構(gòu)成，由此尤其相對于從現(xiàn)有 技術(shù)中知道的方法可以顯著地改進所述制造方法。詳細來講，鎂橄欖石和尖晶石具有以下 優(yōu)點：它們在溫度較低時就能夠燒結(jié)。由此能夠?qū)崿F(xiàn)這一點：在制造所述傳感器元件時，尤 其在燒結(jié)過程中，較低的溫度就已足夠。由此可以防止特定的、在燒結(jié)過程中不受歡迎的并 且在溫度較高時出現(xiàn)的反應(yīng)。 尤其可以防止在燒結(jié)過程中所述加熱結(jié)構(gòu)的材料或者所述傳感器元件的電極材 料受到負面的影響。這樣的負面的影響比如可能在于形成具有所述加熱結(jié)構(gòu)的尤其是所述 電極結(jié)構(gòu)的、變化的結(jié)構(gòu)的、所謂的小島區(qū)域（Inse lbere i ch )，所述小島區(qū)域可能中斷所述 加熱結(jié)構(gòu)的或者所述電極結(jié)構(gòu)的連接。這會降低所述加熱結(jié)構(gòu)的或者所述電極的活動性并 且由此負面地影響所述傳感器元件的工作。通過使用更低的燒結(jié)溫度的可能性，可以減少 或者甚至完全阻止小島區(qū)域的這樣的構(gòu)造情況。由此能夠?qū)崿F(xiàn)這一點：所述加熱結(jié)構(gòu)可以 更加有效地工作，這能夠?qū)崿F(xiàn)更低的能量輸入以及尤其確定的加熱條件或者運行條件。此 夕卜，由此能夠相對于從現(xiàn)有技術(shù)中知道的解決方案更加確定地或者更加精確地實現(xiàn)所述測 量性能。除此以外，所使用的、用于所述加熱結(jié)構(gòu)的材料的量相對于從現(xiàn)有技術(shù)中知道的傳 感器元件明顯得到降低，這也可以降低用于所述加熱結(jié)構(gòu)的材料的成本投入。由此傳感器 元件不僅能夠更加無誤差地而且此外能夠成本更加低廉地來制造。 除此以外，過程條件可以通過更低的燒結(jié)溫度來得到改進，因為為了進行加熱所 需要的能量輸入更少并且此外向所述燒結(jié)裝置提出的要求更低。 原則上，在制造前面所描述的傳感器元件時，能夠用1300°c的最大溫度來實現(xiàn)共 燒過程，該共燒過程可以比如在所述加熱結(jié)構(gòu)的金屬的狀態(tài)中減少或者甚至完全阻止不受 歡迎的雜質(zhì)形成情況。 但是，除此以外，鎂橄欖石和尖晶石能夠容易地與大量的基片材料并且也與所述 加熱結(jié)構(gòu)的大量合適的材料燒結(jié)在一起，從而可以容易地實現(xiàn)所述傳感器元件的制造。除 此以外，尤其鎂橄欖石和尖晶石具有處于在溫度為600°C時高達ΙΟ 5 Ω/m或者甚至在此之上 的范圍內(nèi)的、有利的絕緣質(zhì)量或者有利的絕緣強度，所述絕緣質(zhì)量或者絕緣強度比如可以 與氧化鋁的絕緣質(zhì)量或者絕緣強度相類似，所述本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
具有傳感器裝置和加熱裝置的傳感器元件，其中所述傳感器裝置能夠通過所述加熱裝置來加熱，其中所述加熱裝置具有有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)，所述加熱結(jié)構(gòu)至少部分地通過具有電絕緣的材料的電絕緣機構(gòu)與所述傳感器裝置電絕緣，其中所述電絕緣的材料具有氣密地燒結(jié)的微粒，其中所燒結(jié)的微粒具有鎂橄欖石微粒、尖晶石微?；蛘哂涉V橄欖石微粒與尖晶石微粒構(gòu)成的混合物。

【技術(shù)特征摘要】
2013.03.21 DE 102013205037.21. 具有傳感器裝置和加熱裝置的傳感器元件，其中所述傳感器裝置能夠通過所述加熱 裝置來加熱，其中所述加熱裝置具有有導電能力的加熱結(jié)構(gòu)，所述加熱結(jié)構(gòu)至少部分地通 過具有電絕緣的材料的電絕緣機構(gòu)與所述傳感器裝置電絕緣，其中所述電絕緣的材料具有 氣密地燒結(jié)的微粒，其中所燒結(jié)的微粒具有鎂橄欖石微粒、尖晶石微?；蛘哂涉V橄欖石微 粒與尖晶石微粒構(gòu)成的混合物。2. 按權(quán)利要求1所述的傳感器元件，其中所述加熱結(jié)構(gòu)由鉬構(gòu)成。3. 按權(quán)利要求1或2中任一項所述的傳感器元件，其中所述電絕緣機構(gòu)被施加到基片 上，其中所述基片由二氧化鋯所構(gòu)成。4. 廢氣傳感器，具有按權(quán)利要求1到3中任一項所述的傳感器元件。5....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G厄勒，I赫倫，
申請(專利權(quán))人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE