[发明专利]具有印制导线和穿通部的传感器元件

说明书

技术领域

本发明从已知的传感器元件出发，该传感器元件例如作为废气传感器 被投入使用，尤其作为在机动车中得到非常广泛应用的λ传感器。但本发 明也能够应用在其它种类的传感器元件上，例如用在用于验证废气的其它 气体形式成份的传感器上和用在颗粒传感器或类似传感器上。

本发明尤其涉及烧结的或可烧结的陶瓷传感器元件，该陶瓷传感器元 件通过将各个必要时被印刷的陶瓷生坯膜组合、尤其相互堆叠来制造。

背景技术

传感器元件在该传感器元件通常朝向废气的第一端部区域中尤其包括 至少一个电气的、电化学的和/或电子的功能元件。传感器元件的可供电性 当前通过在传感器元件的通常背离废气的第二区域内的外表面上的接触面 来设置。

传感器元件的可供电性当前通过功能元件与接触面的电连接实现，该 接触面具有基本在传感器元件的纵长方向上在传感器元件内部延伸的印制 导线并具有穿通部，该穿通部基本垂直于传感器元件的纵长方向，尤其在 高度方向上延伸。这种传感器元件例如由DE102006055797A1已知。

在运行中并且在制造传感器元件时，要对该电连接要求高的温度稳定 性和化学稳定性。因此广泛地使用贵金属，例如铂或类似物。因为这样的 贵金属相对较贵，所以一般都力求所使用的材料的量尽可能少。

因为在给定电阻率的情况下对应的导线横截面越小，总电阻就越大， 因而该电连接的这种微型化受到限制。引起的电压降或者功率下降和/或信 号失真只能在预给定的极限内被容许。

尤其是，功能元件、尤其加热电阻与接触面的该电连接的总电阻的这 类极限应视为在20℃时在1至4欧姆范围内，尤其在20℃时在2至3欧姆 范围内。

发明内容

而具有权利要求1的特征的本发明传感器元件具有这样的优点：投入 使用的用于功能元件与接触面的电连接的材料例如贵金属的量能够被最小 化，而不超过所述电连接的可预给定的总电阻。

本发明首先基于这种考虑：印制导线和穿通部是所述电连接的两个在 电上串联的区段。因而该电子连接的总电阻由各单电阻相加得出。此外本 发明基于这种考虑：在导电结构的横截面减小时它的电阻大约与投入使用 的材料量成反比。

如果印制导线的电阻和穿通部的电阻相互成比例，该比例不大于3并 且不小于1/3，则认为得到了电连接的总电阻和为该电连接所需的材料量被 优化的结果。

在其它比例的情况下，总体所需的或者说为较小电阻的区段所需的材 料量会不成比例地增加，而总电阻不会明显减少。

只要所使用的材料的电阻率是与温度相关的，则尤其应适应在传感器 运行中可能出现的或者典型地可能出现的温度分布。除了均匀的温度分布、 例如20℃(该温度例如描述传感器投入运行时的状态)外，本发明替换地 或者附加地也可在不均匀的温度分布方面实现。例如可以分别基于在纵长 方向上在功能元件区域中750℃或者甚至1100℃和在穿通部区域内200℃、 300℃或者甚至400℃相组合的均匀温度升高。这样的温度分布例如存在于 完全被加热的传感器上，例如在持续运行中。

印制导线和穿通部的电阻即使在不同的温度和温度分布情况下专业人 员也可以例如通过测量而容易地得到。专业人员也可以例如通过修改导线 横截面而容易地进行电阻的有目的的适配。

本发明尤其涉及一种传感器元件，在该传感器元件中，已经进行了功 能元件(尤其加热电阻)与接触面的电连接的小型化。功能元件(尤其加 热电阻)与接触面的电连接的电阻在此在20℃时在1至4欧姆的范围内， 尤其在20℃时在2至3欧姆的范围内。

概念“纵长方向”、“横向方向”和“高度方向”在本申请范围内原则 上仅在直角参考系统的意义上使用。但此外尤其可以是涉及由传感器元件 标志的方向，例如在尤其六方体传感器元件的情况下，纵长方向可以是该 传感器元件的最长侧棱边所指向的方向，高度方向可以是该传感器元件的 最短侧棱边所指向的方向，和/或横向方向是该传感器元件的具有中等长度 的侧棱边所指向的方向。例如在小棒形传感器元件的情况下，纵长方向是 该小棒形传感器元件围绕其旋转对称或者基本上旋转对称的轴线所指向的 方向。