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DE19749395A1 - Hochtemperaturstabile Anschlußkontaktverstärkung sowie Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Hochtemperaturstabile Anschlußkontaktverstärkung sowie Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number
DE19749395A1
DE19749395A1 DE19749395A DE19749395A DE19749395A1 DE 19749395 A1 DE19749395 A1 DE 19749395A1 DE 19749395 A DE19749395 A DE 19749395A DE 19749395 A DE19749395 A DE 19749395A DE 19749395 A1 DE19749395 A1 DE 19749395A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact
sensor element
connection contact
ceramic adhesive
connection
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19749395A
Other languages
English (en)
Inventor
Theodor Graser
Johann Wehrmann
Heinz Eisenschmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to US09/186,470 priority patent/US20020031673A1/en
Priority to JP10316048A priority patent/JPH11219754A/ja
Publication of DE19749395A1 publication Critical patent/DE19749395A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/04—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation using electrically conductive adhesives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J1/00—Adhesives based on inorganic constituents
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktierung eines Sensorelements sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Planare Sensorelemente zur Bestimmung des Sauerstoff­ gehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren benötigen zum Abgreifen des Sensorsignals und zur Versorgung mit einer Heizerspannung an der Oberfläche eine Kontaktierung. Aufgrund des Einsatzes des Sensorelements in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren sind die Kontaktierungen Temperatu­ ren bis ca. 700°C ausgesetzt. Die Kontaktierungen müssen in diesem Hochtemperaturbereich eine sichere elektrische und mechanische -Verbindung gewährleisten sowie eine einfache und sichere Handhabung bei der Fertigung ermöglichen.
Aus der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 196 38 208.4 ist eine elektrische Kontaktierung eines Sensorelements mit mindestens einem Anschlußkontakt be­ kannt, der mit einem Kontaktteil stoffschlüssig kontaktiert ist, wobei das Kontaktteil zumindest an dem mit dem Anschlußkontakt in Verbindung stehenden Abschnitt eine Schicht aufweist, mittels derer die stoffschlüssige Verbin­ dung zwischen Kontaktteil und Anschlußkontakt realisierbar ist. Diese Art der Kontaktierung ist jedoch an der Fügestelle Sensorelement - Kontaktbügel hinsichtlich der Temperatur- und Vibrationsstabilität noch verbesserungs­ würdig.
Desweiteren sind elektrische Kontaktierungen eines Sensor­ elements mit mindestens einem Anschlußkontakt bekannt, der mit einem Kontaktteil stoffschlüssig kontaktiert ist, wobei das Kontaktteil zumindest an dem mit dem Anschlußkontakt in Verbindung stehenden Abschnitt ein Material aus Glas aufweist. Hier wird die Anschlußkontaktverstärkung dadurch erreicht, daß eine Glasperle aufgeschmolzen oder auf­ gesintert wird. Diese Kontaktierung ist jedoch fertigungs­ technisch aufwendig, was zu hohen Kosten führt.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand daher darin, eine elektrische Kontaktierungen eines Sensorelements bereit zustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine vibrations-, hochtemperatur- und temperaturwechselstabile Kontaktierung liefert.
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe vorliegender Verbindung wird durch eine elektrische Kontaktierung eines Sensorelements mit mindestens einem Anschlußkontakt gelöst, der mit einem Kontaktteil stoffschlüssig kontaktiert ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß das- Kontaktteil auf dem mit dem Anschlußkontakt in Verbindung stehenden Abschnitt einen Keramikkleber aufweist.
Hierdurch wird eine Verbesserung der Alterungsstabilität der elektrischen Kontaktierung erreicht. Der Keramikkleber kann in Form einer keramischen Vergußmasse vorliegen. Nach seinem Aushärten unterstützt der Kleber die mechanische Fixierung des Kontaktteils mit dem Anschlußkontakt. Hierdurch wird das Sensorelement insbesondere gegen ein Abschälen der Kontaktteile, was beispielsweise bei unsachgemäßer Handhabung in der Fertigung oder durch Vibration während des Betriebes vorkommen kann, geschützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung basiert der Keramikkleber auf Wasserglasformulierungen, Kieselsolen oder wasserlöslichen Aluminaten oder Silikaten. Ferner weist er vorzugsweise eine oder mehrere Füllstoffe auf.
Bei dem Kleber handelt es sich um hochtemperaturstabile Klebemassen, deren Einsatztemperaturen 800°C übersteigen. Sie sind gegenüber Korrosion und Oxidation stabil. Als Füllstoffe eignen sich wegen ihrer guten elektrischen Isolationseigenschaften vor allem Aluminiumoxid (Al2O3), Magnesiumoxid. (MgO) und Siliziumdioxid (SiO2. Wegen seiner ionischen Leitfähigkeit bei Temperaturen von mehr als 300°C ist Zirkoniumdioxid (ZrO2) jedoch nicht geeignet.
Durch die geeignete Wahl der Füllstoffe lassen sich ferner die physikalischen Eigenschaften, wie mechanische Festig­ keit, thermische Ausdehnung, Spannungsfestigkeit, thermi­ sche und elektrische Leitfähigkeit variieren und an das Sensorelement anpassen.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung der genannten Kontaktierung dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Fügen des Kontaktteils mit dem Anschlußkontakt der Keramikkleber in pastöser Form auf dem Abschnitt aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur zwischen 20°C und 240°C ausgehärtet wird. Hierbei ist eine Temperatur zwischen 70°C und 240°C bevorzugt.
Der Verguß wird nach dem Fügen der Kontaktteile an das Sensorelement aufgebracht. Dazu wird die Klebemasse, beispielsweise mittels eines Verteilers dosiert und anschließend bei Raumtemperatur ausgehärtet. Um jedoch den Aushärtevorgang zu beschleunigen, kann dieser Prozeß bei höheren Temperaturen von 70°C bis 240°C erfolgen.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Kontaktierung liegt insbesondere in der verbesserten Dauerlaufbeständigkeit bei Temperatur-, Temperaturwechsel- und Vibrationsbelastung. Darüber hinaus sind aufwendige und langwierige Hochtempe­ raturprozesse, wie das Einschmelzen oder Aussintern von Glas, nicht notwendig.
Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen kontaktierten planaren Sauer­ stoffsensor mit einer erfindungsgemäßen Anschlußkontakt­ verstärkung in schräger Draufsicht.
Die Fig. 2 zeigt einen kontaktierten planaren Sauer­ stoffsensor ohne Anschlußkontaktverstärkung entsprechend dem Stand der Technik in ebenfalls schräger Draufsicht.
Der Sauerstoffsensor 1 ist mit dem Anschlußkontakt 5 verbunden. In den speziellen in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind jeweils vier Kontaktteile 2 mit dem Sauerstoffsensor 1 verbunden, wobei sich im Anschluß­ kontaktabschnitt 3 das Kontaktteil 2 mit dem Anschluß­ kontakt 5 überlappt. Der Keramikkleber 4 befindet sich auf diesem Anschlußkontaktabschnitt 3.

Claims (6)

1. Elektrische Kontaktierung eines Sensorelements mit mindestens einem Anschlußkontakt, der mit einem Kontaktteil stoffschlüssig kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (2) auf dem mit dem Anschlußkontakt (5) in Verbindung stehenden Abschnitt (3) einen Keramikkleber (4) aufweist.
2. Elektrische Kontaktierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkleber (4) auf Wasserglas­ formulierungen, Kieselsolen oder wasserlöslichen Aluminaten oder Silikaten basiert.
3. Elektrische Kontaktierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkleber (4) einen oder mehrere Füllstoffe aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Fügen des Kontaktteils (2) mit dem Anschlußkontakt (5) der Keramikkleber (4) in pastöser Form auf dem Abschnitt (3) aufgebracht wird und anschließend bei einer Temperatur zwischen 20°C und 240°C ausgehärtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 70°C und 240°C liegt.
6. Verwendung des Keramikklebers (4) zur Anschlußkontakt­ verstärkung.
DE19749395A 1997-11-07 1997-11-07 Hochtemperaturstabile Anschlußkontaktverstärkung sowie Verfahren zu deren Herstellung Ceased DE19749395A1 (de)

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JP10316048A JPH11219754A (ja) 1997-11-07 1998-11-06 少なくとも１個の接続コンタクトを有するセンサー素子の電気的コンタクト部及びその製法

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