DE102007046646A1

DE102007046646A1 - Sensor element manufacturing method for detecting e.g. temperature of exhaust gas of internal combustion engine, involves arranging surface between layers of element, where one layer includes recess that is realized after sintering process

Info

Publication number: DE102007046646A1
Application number: DE200710046646
Authority: DE
Inventors: Uwe Glanz; Benjamin Hagemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-02

Abstract

The method involves arranging a contact surface (31) in a layer plane between layers (21, 22) of a layered sensor element (20), where one of the layers has a recess in the area of the contact surface. The recess is realized after a sintering process by a mechanical process and a laser process. A separating element (41) e.g. disk, is inserted between the layer and the contact surface after the sintering process, where the separating element exhibits a sintered ceramic i.e. alumina. The separating element is removed after inserting the recess.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The The invention is based on a method for producing a sensor element according to the preamble of the independent claim.

Ein derartiges Sensorelement ist beispielsweise aus der DE 10 2004 063 168 A1 und aus der DE 102 10 974 A1 bekannt. Das Sensorelement weist eine erste und eine zweite keramische Schicht auf, wobei zwischen diesen beiden Schichten mindestens eine Kontaktfläche angeordnet ist und die erste Schicht im Bereich der Kontaktfläche eine Aussparung aufweist, so dass die Kontaktfläche von außen kontaktiert werden kann.Such a sensor element is for example from the DE 10 2004 063 168 A1 and from the DE 102 10 974 A1 known. The sensor element has a first and a second ceramic layer, wherein at least one contact surface is arranged between these two layers and the first layer has a recess in the region of the contact surface, so that the contact surface can be contacted from outside.

Bei der Herstellung eines derartigen Sensorelements werden zunächst einzelne keramische Grünfolien gefertigt und mit Funktionsschichten bedruckt. Danach wird in der Grünfolie, die nach dem Sintern die erste Schicht bildet, im Bereich der Kontaktfläche die Aussparung eingebracht, beispielsweise durch einen Stanzvorgang. Die Grünfolien werden anschließend in einem Laminiervorgang zu einem Grünkörper zusammengefügt und danach gesintert.at the production of such a sensor element are first individual ceramic green sheets manufactured and with functional layers printed. After that, in the green sheet, which after sintering the first layer forms, in the area of the contact surface introduced the recess, for example by a punching operation. The green sheets are then in a lamination process merged into a green body and sintered afterwards.

Nachteilig an dieser Prozesskette ist, dass die Grünfolien und der Grünkörper durch das Vorhandensein der Aussparung in der ersten Schicht mechanisch an Stabilität verlieren. Zudem kann die zweite Schicht im Bereich der Aussparung während des Laminier- und/oder Sintervorgangs einsinken oder sich aufwölben, wodurch sich die Kontaktierbarkeit des gesinterten Sensorelements über die Kontaktfläche verschlechtert.adversely At this process chain is that the green films and the Green body due to the presence of the recess mechanically lose stability in the first layer. In addition, the second layer in the region of the recess during the Sinking or bulging lamination and / or sintering process, whereby the contactability of the sintered sensor element via the contact area deteriorates.

Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Sensorelement auch im ungesinterten Zustand und während des Sintervorgangs eine hohe Stabilität aufweist und dass eine einfache und sichere Kontaktierung gewährleistet ist. Hierzu wird zwischen einer ersten und einer zweiten Schicht des Sensorelements eine Kontaktfläche angeordnet, und in den über der Kontaktfläche liegenden Bereich der ersten Schicht wird erst nach dem Sintervorgang eine Aussparung eingebracht, durch die hindurch eine Kontaktierung der Kontaktfläche, und dadurch auch der mit der Kontaktfläche elektrisch verbundenen Funktionselemente des Sensors wie zum Beispiel Heiz- oder Messeinrichtungen, möglich ist. Da somit vor dem Sintern der über der Kontaktfläche liegende Bereich der ersten Schicht nicht freiliegt, weist der Grünkörper eine hohe mechanische Festigkeit auf, und ein Einsinken oder Aufwölben der zweiten Schicht während des Laminier- und/oder Sintervorgangs wird vermieden und damit eine einwandfreie Kontaktierbarkeit des Sensorelements über die Kontaktfläche sichergestellt.The inventive method for producing a Sensor element with the characterizing features of the independent Claim has the advantage that the sensor element also in the unsintered state and during the sintering process has a high stability and that a simple and secure contact is guaranteed. This is between a first and a second layer of the sensor element, a contact surface arranged, and in the above the contact surface lying area of the first layer is only after the sintering process a recess introduced, through which a contact the contact surface, and thus also with the contact surface electrically connected functional elements of the sensor such as Heating or measuring equipment is possible. Since thus before the sintering of the overlying the contact surface Area of the first layer is not exposed, indicates the green body a high mechanical strength, and a sinking or bulging the second layer during the lamination and / or sintering process is avoided and thus a perfect contactability of Sensor element ensured via the contact surface.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous developments of the im independent claim specified method possible.

Vorteilhaft wird zur Einbringung der Aussparung ein mechanisches Verfahren, zum Beispiel Schleifen oder Ritzen verwendet. Alternativ kann ein Strahlverfahren, zum Beispiel ein Laserverfahren benutzt werden.Advantageous becomes a mechanical method for introducing the recess, used for example grinding or scribing. Alternatively, a blasting process, For example, a laser method can be used.

Vorteilhaft wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen erster Schicht und Kontaktfläche beim Sintervorgang vermieden. Hierzu wird vor dem Sintervorgang zwischen die erste Schicht und die Kontaktfläche ein Trennelement, zum Beispiel aus gesintertem Aluminiumoxid, eingelegt. Alternativ wird auf die Kontaktfläche eine hohlraumbildende Schicht aufgebracht, die während des Sinterprozesses verbrennt oder sich verflüchtigt, so dass nach dem Sintern ein Hohlraum zwischen erster Schicht und Kontaktfläche zurückbleibt. Vorteilhaft ist es, die durch das Trennelement beziehungsweise durch die hohlraumbildende Schicht auftretende Höhendifferenz durch eine zusätzlich zwischen erste und zweite Schicht eingebrachte Ausgleichsschicht auszugleichen, die seitlich neben dem Trennelement beziehungsweise neben der hohlraumbildenden Schicht angeordnet ist.Advantageous becomes a cohesive connection between the first layer and contact surface during the sintering process avoided. For this is between the first layer and the contact surface before the sintering process a separator, for example made of sintered alumina, inserted. Alternatively, a void-forming surface is formed on the contact surface Layer applied, which burns during the sintering process or volatilizes, leaving a cavity after sintering remains between the first layer and contact surface. It is advantageous that through the separator or by the cavity-forming layer occurring height difference an additional introduced between the first and second layer Compensate leveling, the side next to the separator or is arranged next to the cavity-forming layer.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Aussparung der ersten Schicht hergestellt, indem der zu entfernende Bereich der ersten Schicht ausgeschnitten wird. Dies geschieht, indem die erste Schicht entlang des Randes der einzubringenden Aussparung abgetragen wird und der so umfahrene Bereich der ersten Schicht entnommen wird. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Stoffschluss zwischen erster Schicht und Kontaktfläche beim Sintern wie beschrieben vermieden wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Schneidvorgang mit einem Schleif- oder einem Ritzverfahren oder mit einem Laserverfahren durchzuführen.at an advantageous embodiment of the method is the recess the first layer made by removing the area to be removed the first layer is cut out. This is done by the first layer along the edge of the recess to be introduced is removed and the thus circumvented area of the first layer is removed. For this it is particularly advantageous if a Material bond between first layer and contact surface is avoided during sintering as described. It has proven to be appropriate proved the cutting process with a grinding or a scratching process or with a laser procedure.

Besonders vorteilhaft wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Rand der herzustellenden Aussparung bereits vor dem Sintern bereichsweise durchtrennt, vorzugsweise mit einem Stanzverfahren. Die mechanische Festigkeit des Grünlings ist in diesem Fall dadurch gewährleistet, dass der Rand der herzustellenden Aussparung nicht vollständig durchtrennt wird, so dass der über der Kontaktfläche liegende Bereich der ersten Schicht über mindestens einen Steg mit dem umgebenden Bereich der ersten Schicht verbunden ist. Vorteilhafterweise beträgt die durch die bereichsweise Durchtrennung des Randes der herzustellenden Aussparung freigelegte Fläche der ersten Schicht höchstens 40% der Fläche der gesamten Aussparung. Nach dem Sintern wird nur noch entlang des Teils des Randes der einzubringenden Aussparung geschnitten, der vor dem Sintern nicht durchtrennt wurde.In a further method step, the edge of the recess to be produced is particularly advantageously severed in areas even before sintering, preferably with a stamping method. The mechanical strength of the green body is ensured in this case by not completely severing the edge of the recess to be produced, so that the region of the first layer lying above the contact surface is connected to the surrounding region of the first layer via at least one web Layer is connected. Advantageously, the area of the first layer exposed by the partial cutting of the edge of the recess to be produced is at most 40% of the area of the entire recess. After sintering, only cut along the part of the edge of the recess to be introduced, which was not cut before sintering.

Alternativ ist es auch vorteilhaft möglich, den Rand der herzustellenden Aussparung bereits vor dem Sintern soweit zu schwächen, dass der über der Kontaktfläche liegende Bereich der ersten Schicht nach dem Sintern auf einfache Art und Weise, zum Beispiel durch Herausbrechen beziehungsweise durch Eindrücken in einen sich hinter diesem Bereich befindlichen Hohlraum, entfernt werden kann.alternative It is also advantageously possible to the edge of the produced Recess to weaken as far as before sintering, that overlying the area of contact the first layer after sintering in a simple manner, for example, by breaking out or by impressions in a cavity located behind this area removed can be.

Offenliegende Kontaktstellen der beschriebenen Art können sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Großfläche des Sensorelements vorgesehen werden. Bei Sensorelementen, die auf beiden Großflächen offenliegende Kontakte aufweisen, hat es sich als für die mechanische Stabilität des Sensorelements günstig erwiesen, die zugehörigen Aussparungen so anzuordnen, dass sie sich bezüglich der senkrechten Aufsicht auf eine der Großflächen des Sensorelements paarweise nicht überschneiden.exposed Contact points of the type described can both on the upper as well as on the lower large area be provided of the sensor element. For sensor elements that are on have exposed contacts in both large areas, It has proven to be for mechanical stability the sensor element proved beneficial, the associated Arrange recesses so that they respect the vertical view of one of the large areas of the Sensor element do not overlap in pairs.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.

Die 1, 1a und 2 zeigen ein Sensorelement nach verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Sensorelements. Die 3 und 4 zeigen ein Sensorelement in Aufsicht nach einem Verfahrensschritt gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel. Die 5 zeigt ein Sensorelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel nach einem Verfahrensschritt in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Sensorelements. Die 6 zeigt ein gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel hergestelltes Sensorelement in Explosionsdarstellung.The 1 . 1a and 2 show a sensor element according to various method steps of the inventive method according to the first and second embodiments of the first embodiment in a section perpendicular to the longitudinal axis of the sensor element. The 3 and 4 show a sensor element in plan view of a method step according to the second and third embodiments. The 5 shows a sensor element according to a fourth embodiment after a step in a section perpendicular to the longitudinal axis of the sensor element. The 6 shows an example produced according to the fifth embodiment sensor element in an exploded view.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt ein Sensorelement 20, das nach einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Das Sensorelement 20 umfasst eine erste und eine zweite Schicht 21, 22, die jeweils als keramische Trägerschicht ausgebildet ist und beispielsweise aus mit Yttriumoxid dotiertem Zirkonoxid oder aus Aluminiumoxid besteht. Zwischen der ersten und der zweiten Schicht 21, 22 ist auf der zweiten Schicht 22 eine Kontaktfläche 31 angeordnet, die beispielsweise aus einem Cermet besteht, das als metallischen Anteil Platin und als keramischen Anteil Zirkonoxid und/oder Aluminiumoxid enthält. Zwischen der Kontaktfläche 31 und der ersten Schicht 21 ist ein Trennelement 41 vorgesehen, durch das eine stoffschlüssige Verbindung von Kontaktfläche 31 und erster Schicht 21 verhindert wird. In der Schichtebene zwischen der ersten und der zweiten Schicht 21, 22 ist seitlich neben der Kontaktfläche 31 und dem Trennelement 41 eine Ausgleichsschicht 51 vorgesehen, deren Schichtdicke im Wesentlichen der Summe der Schichtdicken der Kontaktfläche 31 und des Trennelements 41 entspricht. Die Ausgleichsschicht 51 weist ein keramisches Material, beispielsweise Aluminiumoxid oder Zirkonoxid, auf. 1 shows a sensor element 20 , which was produced according to a first embodiment of the method according to the invention. The sensor element 20 includes a first and a second layer 21 . 22 , which is formed in each case as a ceramic carrier layer and consists for example of yttria-doped zirconia or of aluminum oxide. Between the first and the second layer 21 . 22 is on the second layer 22 a contact surface 31 arranged, for example, consists of a cermet containing platinum as a metallic portion and zirconium oxide and / or alumina as a ceramic component. Between the contact surface 31 and the first layer 21 is a separator 41 provided by the one material connection of contact surface 31 and first layer 21 is prevented. In the layer plane between the first and the second layer 21 . 22 is laterally next to the contact surface 31 and the separator 41 a leveling layer 51 provided, the layer thickness substantially the sum of the layer thicknesses of the contact surface 31 and the separating element 41 equivalent. The leveling layer 51 has a ceramic material, such as alumina or zirconia on.

Zur Herstellung des Sensorelements 20 werden zunächst eine erste und eine zweite keramische Grünfolie bereitgestellt, die nach dem Sintern die erste und zweite Schicht 21, 22 bilden. Auf die zweite keramische Grünfolie wird im Siebdruckverfahren eine erste Funktionsschicht aufgetragen, die nach dem Sintern die Kontaktfläche 31 bildet. Neben die erste Funktionsschicht wird eine zweite Funktionsschicht gedruckt, die nach dem Sintern die Ausgleichsschicht 51 bildet. Danach wird auf die erste Funktionsschicht das Trennelement 41 aufgelegt. Das Trennelement 41 ist ein Scheibchen aus einer bereits gesinterten Keramik, beispielsweise gesintertes Aluminiumoxid, dessen Größe ungefähr der Größe der Kontaktfläche 31 entspricht. Danach wird die erste Grünfolie auf die bedruckte Seite der zweiten Grünfolie aufgelegt und die Grünfolien zusammenlaminiert. Der so entstandene Verbund wird gesintert. 1 zeigt das Sensorelement 20 direkt nach dem Sintern.For the production of the sensor element 20 First, a first and a second ceramic green sheet are provided which, after sintering, the first and second layers 21 . 22 form. On the second ceramic green sheet, a first functional layer is applied by screen printing, the contact surface after sintering 31 forms. In addition to the first functional layer, a second functional layer is printed, which after the sintering, the compensation layer 51 forms. Thereafter, the separating element is applied to the first functional layer 41 hung up. The separating element 41 is a slab of already sintered ceramic, for example, sintered alumina, whose size is approximately the size of the contact surface 31 equivalent. Thereafter, the first green sheet is placed on the printed side of the second green sheet and the green sheets laminated together. The resulting composite is sintered. 1 shows the sensor element 20 directly after sintering.

Nach dem Sintern wird die erste Schicht 21 im Bereich der Kontaktfläche 31 durch Laserstrahlung abgetragen. Alternativ ist es auch möglich, den Abtrag mit einem mechanischen Verfahren herzustellen. Daraufhin wird das Trennelement 41 durch die entstandene Aussparung 32 entfernt und somit die Kontaktfläche 31 offengelegt. 2 zeigt das Sensorelement 20 nach Einbringen der Aussparung 32 und nach Entfernen des Trennelements 41.After sintering, the first layer becomes 21 in the area of the contact surface 31 removed by laser radiation. Alternatively, it is also possible to produce the removal by a mechanical method. Then the separating element becomes 41 through the resulting recess 32 removed and thus the contact surface 31 disclosed. 2 shows the sensor element 20 after insertion of the recess 32 and after removing the separator 41 ,

1a zeigt ein Sensorelement 20 direkt nach dem Sintern, das nach einer zweiten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird. In dieser Ausführungsform wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht 21 und der Kontaktfläche 31 dadurch vermieden, dass vor dem Laminieren und Sintern statt des Einbringens eines Trennelements 41 eine hohlraumbildende Schicht auf die Kontaktfläche 31 gedruckt wird. Es wird wiederum eine Ausgleichsschicht 51 auf die zweite Grünfolie gedruckt, deren Dicke mit der Summe der Dicken der hohlraumbildende Schicht und der Kontaktfläche 31 im Wesentlichen übereinstimmt. Die hohlraumbildende Schicht verbrennt oder verflüchtigt sich während des Sinterprozesses, so dass nach dem Sintern ein Hohlraum 42 zwischen erster Schicht 21 und Kontaktfläche 31 zurückbleibt. 1a shows a sensor element 20 directly after sintering, which is produced according to a second embodiment of the first embodiment of the method according to the invention. In this embodiment, a material connection between the first layer 21 and the contact surface 31 thereby avoiding that prior to lamination and sintering rather than introducing a separator 41 a void-forming layer on the contact surface 31 is printed. It turns into a balancing layer 51 on the second Green film printed, the thickness of which is the sum of the thicknesses of the cavity-forming layer and the contact surface 31 essentially coincides. The void-forming layer burns or volatilizes during the sintering process, leaving a void after sintering 42 between first layer 21 and contact area 31 remains.

In einer dritten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels ist kein Mittel zur Vermeidung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen erster Schicht 21 und Kontaktfläche 31 vorgesehen. Beim Abtragen der ersten Schicht 21 im Bereich der Kontaktfläche 31 ist dann durch eine präzise Prozessführung sicherzustellen, dass zwar die erste Schicht 21 in den gewünschten Bereichen vollständig abgetragen wird, dass jedoch die Kontaktfläche 31 in für eine zuverlässige Kontaktierung ausreichender Schichtdicke erhalten bleibt.In a third embodiment of the first embodiment is no means for avoiding a material connection between the first layer 21 and contact area 31 intended. When removing the first layer 21 in the area of the contact surface 31 is then to ensure by a precise litigation that, although the first layer 21 is completely removed in the desired areas, but that the contact surface 31 is maintained in for a reliable contacting sufficient layer thickness.

In 3 ist ein Sensorelement 20 dargestellt, das gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfinderischen Verfahrens hergestellt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens dadurch, dass die Aussparung 32 nach dem Sintern nicht durch flächigen Abtrag, sondern durch Ausschneiden eingebracht wird. Hierfür wird, beispielsweise mit einem mechanischen Verfahren, entlang des Randes 62 der einzubringenden Aussparung 32 die erste Schicht 21 abgetragen und der so ausgeschnittene Bereich der ersten Schicht 21 entnommen. Durch das Trennelement 41 beziehungsweise durch die hohlraumbildende Schicht wird sichergestellt, dass ein Stoffschluss zwischen erster Schicht 21 und Kontaktfläche 31 vermieden wird und so der ausgeschnittene Bereich der ersten Schicht 21 leicht entnehmbar ist.In 3 is a sensor element 20 represented, which is manufactured according to a second embodiment of the inventive method. The second embodiment differs from the first embodiment of the method in that the recess 32 after sintering is not introduced by surface removal, but by cutting. For this purpose, for example with a mechanical method, along the edge 62 the recess to be introduced 32 the first layer 21 removed and the so cut out area of the first layer 21 taken. Through the separator 41 or through the cavity-forming layer ensures that a material bond between the first layer 21 and contact area 31 is avoided and so the cut-out area of the first layer 21 easily removable.

In 4 ist ein Sensorelement 20 dargestellt, das gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Rand 62 der herzustellenden Aussparung 32 bereits vor dem Sintern mit einem Stanzverfahren bis auf Stege 64 durchtrennt wird und nach dem Sintern nur noch die Stege 64 aufgetrennt werden.In 4 is a sensor element 20 represented, which is manufactured according to a third embodiment of the method according to the invention. The third embodiment differs from the second embodiment in that the edge 62 the recess to be produced 32 even before sintering with a punching process except for webs 64 is severed and after sintering only the webs 64 be separated.

5 zeigt ein Sensorelement 20, das nach einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde direkt nach dem Sintern. In dieser Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens wird der Rand 62 der nach dem Sintern herzustellenden Aussparung vor dem Sintern mechanisch geschwächt, vorzugsweise auf 5–50% der ursprünglichen Schichtdicke der ersten Schicht 21. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht 21 und der Kontaktfläche 31 wird dadurch vermieden, dass vor dem Laminieren eine hohlraumbildende Schicht, die nach dem Sintern einen Hohlraum 42 darstellt, auf die Kontaktfläche 31 gedruckt wird. Es wird wiederum eine Ausgleichsschicht 51 auf die zweite Grünfolie gedruckt, deren Dicke mit der Summe der Dicken der hohlraumbildende Schicht und der Kontaktfläche 31 im Wesentlichen übereinstimmt. In diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Aussparung 32 nach dem Sintern dadurch eingebracht wird, dass der entlang seines Randes 62 geschwächte, zu entfernende Bereich der ersten Schicht 21 herausgebrochen beziehungsweise in den unter ihm liegenden Hohlraum 42 gedrückt wird. 5 shows a sensor element 20 , which was produced according to a fourth embodiment of the method according to the invention directly after sintering. In this embodiment of the inventive method, the edge 62 the recess to be produced after sintering is mechanically weakened prior to sintering, preferably to 5-50% of the original layer thickness of the first layer 21 , A material connection between the first layer 21 and the contact surface 31 This avoids the need for a void-forming layer prior to lamination and a void after sintering 42 represents, on the contact surface 31 is printed. It turns into a balancing layer 51 printed on the second green sheet whose thickness is equal to the sum of the thicknesses of the void-forming layer and the contact surface 31 essentially coincides. In this embodiment, it is provided that the recess 32 after sintering is introduced by that along its edge 62 weakened area of the first layer to be removed 21 broken out or in the underlying cavity 42 is pressed.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens dient der Herstellung eines Sensorelements 20, das sowohl auf seiner Oberseite als auch auf seiner Unterseite jeweils zwei offenliegende Kontaktflächen 31 aufweist (siehe 6). Die Kontaktflächen befinden sich auf der Ober- und auf der Unterseite der zweiten Schicht 22. Auf der der ersten Schicht 21 gegenüberliegenden Seite des Sensorelements 20 befindet sich eine dritte Schicht 23, die ebenfalls im Bereich der ihr zugewandten Kontaktflächen 31 Aussparungen 32 aufweist. Die Aussparungen auf der Ober- und auf der Unterseite des Sensorelements 20 sind bezüglich der senkrechten Aufsicht auf eine der Großflächen des Sensorelements 20 paarweise überschneidungsfrei angeordnet. Das Verfahren zur Herstellung der offenliegenden Kontaktflächen 31 für Ober- und Unterseite erfolgt jeweils gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4.A fifth embodiment of the method is used to produce a sensor element 20 , each on its top and on its underside two exposed contact surfaces 31 has (see 6 ). The contact surfaces are located on the top and bottom of the second layer 22 , On the first layer 21 opposite side of the sensor element 20 there is a third layer 23 , which also in the area of their facing contact surfaces 31 recesses 32 having. The recesses on the top and bottom of the sensor element 20 are with respect to the vertical view of one of the large areas of the sensor element 20 arranged in pairs without overlapping. The process for producing the exposed contact surfaces 31 for top and bottom takes place respectively according to one of the embodiments 1 to 4.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004063168 A1 [0002]
DE 10210974 A1 [0002]

Claims

Method for producing a layered sensor element ( 20 ) for detecting a physical property of a gas or a liquid, in particular for detecting the concentration of a gas component or the temperature of an exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the sensor element comprises a first and a second layer ( 21 . 22 ), wherein in a layer plane between the first and the second layer ( 21 . 22 ) at least one contact surface ( 31 ), wherein the first layer ( 21 ) in the area of the contact surface ( 31 ) a recess ( 32 ) and wherein the method for producing the sensor element ( 20 ) comprises a sintering process, characterized in that the recess ( 32 ) is introduced after the sintering process.

Method according to claim 1, characterized in that the recess ( 32 ) is introduced by a mechanical method.

Method according to claim 1, characterized in that the recess ( 32 ) is introduced by a blasting process, preferably a laser process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a means is provided which forms a material connection between the contact surface ( 31 ) and the first layer ( 21 ) at least partially prevented.

Method according to claim 4, characterized in that the means comprises a separating element ( 41 ), before sintering between the first layer ( 21 ) and the contact area ( 31 ) is inserted.

Method according to claim 5, characterized in that the separating element ( 41 ) is a disk having a sintered ceramic, in particular aluminum oxide.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the separating element ( 41 ) after the introduction of the recess ( 32 ) is taken.

A method according to claim 4, characterized in that the means one between the contact surface ( 31 ) and the first layer ( 21 ) is deposited cavity-forming layer which burns or volatilizes during the sintering process, so that after sintering between contact surface ( 31 ) and the first layer ( 21 ) at least partially a cavity ( 42 ) trains.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that between first and second layer ( 21 . 22 ) a leveling layer ( 51 ) whose thickness is equal to the sum of the thicknesses of the separating element ( 41 ) and the contact surface ( 31 ) or with the sum of the thicknesses of the cavity-forming layer and the contact surface ( 31 ) substantially coincides and the side next to the separating element ( 41 ) or laterally adjacent to the cavity-forming layer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 32 ) is produced by the first layer ( 21 ) after sintering along an edge ( 62 ) of the recess to be introduced ( 32 ) and the region of the first layer ( 21 ) is taken.

Method according to claim 10, characterized in that that the removal by a mechanical method, preferably grinding or scratches.

Method according to claim 10, characterized in that that the removal by a blasting method, preferably with a Laser process takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer ( 21 ) along the edge ( 62 ) of the recess ( 32 ) is partially severed or weakened before sintering, preferably with a punching process.

Method according to claim 13, characterized in that the first layer ( 21 ) except for at least one bridge ( 64 ) along the entire edge ( 62 ) of the recess ( 32 ) is cut through before sintering, preferably with a punching process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 32 ) by breaking or pressing in the area of the first layer to be removed ( 21 ) into a cavity ( 42 ) will be produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 32 ) inside the large area of the sensor element ( 20 ) lies.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 32 ) in an edge region of the large area of the sensor element ( 20 ) lies.

Method according to one of the preceding Claims, characterized in that the sensor element ( 20 ) on its top and on its underside at least one contact surface ( 31 ) of the type described and that the contact surfaces ( 31 ) associated recesses ( 32 ) with respect to the vertical view of one of the large areas of the sensor element ( 20 ) are arranged in pairs without overlapping.