(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ガス空間において測定ガスの少なくとも１つの特性を検出するためのセンサ素子（１０）であって、
少なくとも１つのスルーコンタクトホール（４２）を有する少なくとも１つの固体電解質層（１２，１４，１６）と、
前記スルーコンタクトホール（４２）を貫いて前記固体電解質層（１２，１４，１６）の上面（１８，３２）から前記固体電解質層（１２，１４，１６）の下面への導電的な接続部を形成する導電エレメント（４８）と
を備え、
前記固体電解質層（１２，１４，１６）は、前記スルーコンタクトホール（４２）内で、前記導電エレメント（４８）から絶縁エレメント（４４）によって電気的に絶縁されており、
前記スルーコンタクトホール（４２）の少なくとも１つの開口領域（５０）は、前記固体電解質層（１２，１４，１６）とは別体の安定化エレメント（５２）が、前記開口領域（５０）を周方向で取り囲むように前記固体電解質層（１２，１４，１６）上に載置されることにより相転移に対して安定化されており、
前記安定化エレメント（５２）は少なくとも部分的に、貴金属と、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群から選択された元素とを有する材料から形成されていることを特徴とする、センサ素子（１０）。
【請求項２】
前記貴金属がプラチナである、請求項１記載のセンサ素子（１０）。
【請求項３】
前記材料中の前記元素の割合が、２重量％〜１０重量％である、請求項１または２記載のセンサ素子（１０）。
【請求項４】
前記元素が、酸化物、酸塩化物、炭酸塩、炭化物および塩化物から成る群から選択された少なくとも１種の化合物の形態で存在している、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ素子（１０）。
【請求項５】
前記安定化エレメント（５２）が、前記開口領域（５０）を周方向で完全に取り囲んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ素子（１０）。
【請求項６】
前記安定化エレメント（５２）は、前記開口領域（５０）を環状に取り囲んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ素子（１０）。
【請求項７】
前記絶縁エレメント（４４）は、少なくとも部分的に、酸化物誘電体である材料から形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のセンサ素子（１０）。
【請求項８】
前記誘電体は、金属酸化物またはアルカリ土類スピネルである、請求項７記載のセンサ素子（１０）。
【請求項９】
前記センサ素子（１０）は、測定ガス中のガス成分の割合の検出または測定ガスの温度の検出のためのセンサ素子（１０）である、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサ素子（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
先行技術からは、測定ガス空間における測定ガスの少なくとも１つの特性を検出するための多数のセンサ素子および方法が知られている。この場合、特性とは、基本的には任意の物理的および／または化学的な特性であり、１つまたは複数の特性が検出され得る。本発明は、以下において、特に測定ガスのガス成分の割合の質的および／または量的な検出に関して、特に測定ガス中の酸素割合の検出に関して説明される。酸素割合は、たとえば分圧の形態で、かつ／または百分率の形態で検出され得る。しかし、択一的にまたは付加的には、たとえば温度のような測定ガスの別の特性も検出可能である。
【０００２】
たとえば、このようなセンサ素子は、たとえばＫｏｎｒａｄ  Ｒｅｉｆ（編）“Ｓｅｎｓｏｒｅｎ  ｉｍ  Ｋｒａｆｔｆａｈｒｚｅｕｇ”第１版、２０１０年、Ｐ．１６０〜１６５から公知であるように、いわゆるラムダＯ２センサとして構成されていてもよい。広帯域ラムダセンサ、特に平面構造の広帯域ラムダセンサでは、たとえば排ガス中の酸素濃度が広い範囲で特定され、したがって内燃機関の空燃費が推量され得る。空気率は、この空燃費を表す。
【０００３】
先行技術からは特に、電解特性を規定する固体の使用、つまりその固体のイオン導電特性に基づいた、セラミック製のセンサ素子が知られている。特に、これらの固体は、セラミック製の固体電解質、たとえば二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、特にイットリウムで安定化させられた二酸化ジルコニウム（ＹＳＺ：：イットリア安定化ジルコニア）およびスカンジウムがドープされた二酸化ジルコニウム（ＳｃＳＺ）であり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の少量の添加物を含み得る。したがって、このようなセンサ素子では、たとえば内側に位置するヒータ構造体および電極構造体を備えたセラミック製のフィルムから成るラミネート構造が公知である。ヒータ構造体および電極構造体は、スルーコンタクトホールを介して、電圧源および／または評価ユニットに接続されている。
【０００４】
先行技術から公知のセンサ素子の多くの利点にも拘わらず、これらのセンサ素子はいまだに改善の余地を有している。このようなセンサ素子には、高まる機能要求が課されている。スルーコンタクトホールの頑丈かつ確実な構成のためには、種々異なる、部分的には相反する要求が満たされる必要がある。したがって、スルーコンタクトホール間の高い電気抵抗は、５００℃を上回る運転温度においても与えられていなければならない。このことはたとえば、たとえば酸化アルミニウムのような電気絶縁性の材料から成る絶縁層によって実現され得る。ＹＳＺ担体セラミックの機械的なベース強度は、複数のスルーコンタクトホールの導入により単に僅かにしか脆弱化されてはならない。このことは、スルーコンタクトホールの小さな直径と、滑らかで亀裂のない壁により実現され得る。スルーコンタクトホールは、安定的かつ廉価に、複数の用途に使用可能な製造プロセスにおいて製造されることが望ましい。このことはたとえば複数打ち抜き、穿孔またはスタック吸引により実現され得る。さらに、ＹＳＺ担体セラミックの、水熱変質による崩壊は、センサ素子の寿命にわたって阻止されなければならない。水熱変質は、特に二酸化ジルコニウムの、正方晶の相から単斜晶の相への相転移をもたらし、このことは振動または打撃時に弱化されたセラミックの機械的な崩壊、またはそれどころか破断をもたらし得る。相転移は、特に打抜きバリ、薄いスルーコンタクト、ニオブを有しない接続コンタクトペーストおよび絶縁されていない部分の領域において開始することがある。
【０００５】
発明の開示
したがって、測定ガス空間における測定ガスの少なくとも１つの特性を検出するためのセンサ素子ならびにその製造方法が提案される。これらのセンサ素子およびその製造方法は、公知のセンサ素子の欠点を少なくとも十分に排除し、特に相転移による崩壊に対する高められた安定性を与えられている。
【０００６】
測定ガス空間における測定ガスの少なくとも１つの特性を検出するための、特に測定ガス中のガス成分の割合を検出し、または測定ガスの温度を検出するための本発明に係るセンサ素子は、少なくとも１つのスルーコンタクトホールを有する少なくとも１つの固体電解質層と、スルーコンタクトホールを貫いて該固体電解質層の上面から該固体電解質層の下面への導電的な接続部を形成する導電エレメントとを有している。固体電解質層は、スルーコンタクトホール内では導電エレメントから絶縁エレメントにより電気的に絶縁されている。スルーコンタクトホールの少なくとも１つの開口領域は、安定化エレメントによって相転移に対して安定化されている。安定化エレメントは、少なくとも部分的に、貴金属と、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群から選択された元素とを有する材料から形成されている。
【０００７】
貴金属は、プラチナであってもよい。材料中の元素の割合は、２重量％〜１０重量％であってもよい。元素は、酸化物、酸塩化物、炭酸塩、カーバイド、塩化物から成る群から選択された少なくとも１種の化合物の形態で存在していてもよい。安定化エレメントは、開口領域を周方向で完全に取り囲んでいてもよい。たとえば、安定化エレメントは開口領域を環状に取り囲んでいる。絶縁エレメントは、少なくとも部分的に酸化物誘電体である材料から形成されていてもよい。誘電体は、たとえば金属酸化物またはアルカリ土類スピネルである。
【０００８】
測定ガス空間において測定ガスの少なくとも１つの特性を検出するための、特に測定ガス中のガス成分の割合を検出し、または測定ガスの温度を検出するためのセンサ素子の本発明に係る製造法は、以下のステップを、有利には以下の順番で有している。すなわち、
少なくとも１つの固体電解質層を準備するステップと、
固体電解質層に、固体電解質層の上面から固体電解質層の下面に延びる少なくとも１つのスルーコンタクトホールを導入するステップと、
スルーコンタクトホール内に絶縁ペーストを導入するステップと、
スルーコンタクトホール内に導電ペーストを導入するステップと、
スルーコンタクトホールの少なくとも１つの開口領域に、相転移に対する安定化ペーストを塗布するステップであって、該安定化ペーストは、貴金属と、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群から選択された元素とを有する材料を有している、安定化ペーストを塗布するステップと、
絶縁ペースト、導電ペーストおよび／または安定化ペーストを有するセンサ素子を焼結するステップと、を有している。
【０００９】
貴金属はプラチナであってもよい。材料中の元素の割合は、２重量％〜１０重量％であってもよい。元素は、酸化物、酸塩化物、炭酸塩、炭化物および塩化物から成る群から選択された少なくとも１種の化合物の形態で存在していてもよい。
【００１０】
安定化ペーストが開口領域を周方向で完全に取り囲むように、安定化ペーストを塗布する、上述の４つの請求項のいずれか１項記載の方法。安定化ペーストは、該安定化ペーストが開口領域を環状に取り囲むように塗布され得る。安定化ペーストは、酸化物誘電体である材料を有していてもよい。誘電体は、金属酸化物またはアルカリ土類スピネルであってもよい。安定化ペーストは、層状に塗布されてもよい。安定化ペーストは、絶縁ペーストの導入前に塗布されてもよく、この場合、絶縁ペーストは、導電ペーストの導入前に導入される。安定化ペーストは、印刷法により塗布され得る。絶縁ペーストおよび／または導電ペーストは、少なくとも１つの吸引法または少なくとも１つの適した印刷法により導入され得る。
【００１１】
固体電解質層とは、本発明の枠内では、電解質の性質を備えた、つまりイオンを伝導する性質を備えた層状のボディまたは対象物であると理解され得る。固体電解質層は、特にセラミック固体電解質層である。固体電解質層は、固体電解質層の原料を含み、したがって焼結後にはじめて固体電解質層になる、いわゆる未加工部品または焼結前部品としての構成を含む。
【００１２】
層とは、本発明の枠内では、幾らかの高さを有するまとまった質量体の平面状の広がりであると理解され得る。この平面状の広がりは、別のエレメント同士の間に、別のエレメントの上または下に、または別の素子に接して位置することができる。
【００１３】
絶縁エレメントとは、本発明の枠内では、電気的に絶縁する性質を備えたボディまたは対象物であると理解され得る。同様に、絶縁ペーストとは、処理ステップ、特にたとえば焼結のような熱処理ステップの後に絶縁エレメントを形成する、ペースト状の材料であると理解され得る。
【００１４】
導電エレメントとは、本発明の枠内では、電気を伝導する性質を備えたボディまたは対象物であると理解され得る。同様に、導電ペーストとは、処理ステップ、特にたとえば焼結のような熱処理ステップの後に導電エレメントを形成する、ペースト状の材料であると理解され得る。
【００１５】
安定化エレメントとは、本発明の枠内では、相転移をもたらし得る水熱変質による崩壊に対して安定化する性質を備えたボディまたは対象物であると理解され得る。同様に、安定化ペーストとは、処理ステップ、特にたとえば焼結のような熱処理ステップの後に安定化エレメントを形成する、ペースト状の材料であると理解され得る。
【００１６】
材料の相とは、本発明の枠内では、種々異なる外観形状で存在する材料の性質であると理解され得る。したがって材料は、同一の化学組成（化学量論）を有しているが、原子の空間的な配列において異なっていて、したがって異なる性質を有している。
【００１７】
相転移とは、本発明の枠内では、１つの相から別の相への材料の移相であると理解され得る。したがってこの移相は、材料の種々異なる構造を生ぜしめる。相転移は、圧力および／または温度のような影響により生じる。したがって二酸化ジルコニウムはたとえば複数の相で存在している。１１７３℃以下の温度では、二酸化ジルコニウムは、単斜晶の相で存在し、１１７３℃よりも高い温度では、正方晶の相で存在し、２３７０℃よりも高い温度では、立方格子構造の相で存在する。２６９０℃よりも高い温度では、二酸化ジルコニウムは溶融物として存在する。
【００１８】
本発明の別の選択的な詳細および特徴は、図面において概略的に図示されている好適な実施の形態の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るセンサ素子の分解図である。
【図２】スルーコンタクトホールの領域におけるセンサ素子の部分的な横断面図である。
【図３】センサ素子の一部を下から見た図である。
【図４】センサ素子の一部の分解図である。
【００２０】
本発明の実施の形態
図１は、本発明の実施の形態によるセンサ素子１０の分解図を示している。図１に図示されたセンサ素子１０は、測定ガスの物理的および／または化学的な特性を検出するために使用され得る。この場合、１つまたは複数の特性が検出され得る。本発明は、以下に特にガスのガス成分の質的および／または量的な検出に関連して説明され、特に測定ガス中の酸素割合の検出に関して説明される。酸素割合は、たとえば分圧の形で、かつ／または百分率の形で検出され得る。しかし基本的には、別の種類のガス成分も検出可能であり、たとえば窒素酸化物、炭化水素、カーボン粒子および／または水素も検出可能である。しかし択一的または付加的には、たとえば温度のような、測定ガスの別の特性も検出可能である。本発明は特に自動車技術の分野において使用可能であるので、測定ガス空間は、特に内燃機関の排ガス系であってもよく、測定ガスは特に排ガスであってもよい。
【００２１】
センサ素子１０は、平面構造のラムダＯ２センサの、対応する典型的な構成部分であってもよく、かつ少なくとも１つの固体電解質層１２を有している。固体電解質層１２は、特にセラミック製の固体電解質層１２であってもよく、たとえば二酸化ジルコニウム、特にイットリウムで安定化された二酸化ジルコニウムおよびスカンジウムがドープされた二酸化ジルコニウムであってもよく、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の少量の添加物を含み得る。単に例示的に、第１の固体電解質層１４および第２の固体電解質層１６が設けられている。第１の固体電解質層１４および第２の固体電解質層１６はそれぞれ、１５０μｍ〜８５０μｍの層厚を有しており、たとえば５００μｍの層厚を有している。第１の固体電解質層１４の上面１８には、外部電極２０と、接続コンタクト２２が配置されている。外部電極２０は、多孔性の保護層２４により少なくとも部分的に覆われていてもよい。第１の固体電解質層１４の下面２６には、参照電極として機能することができる内部電極２８が参照ガスチャネル３０内に配置されている。
【００２２】
第１の固体電解質層１４の下方には、第２の固体電解質層１６が配置されている。第２の固体電解質層１６の上面３２には、加熱エレメント３４配置されている。加熱エレメント３４は、２つの絶縁層３６の間に埋め込まれている。第２の固体電解質層１６の下面３８には、接続コンタクト４０が配置されている。
【００２３】
全体的に、このセンサ素子１０では、内部電極２８ならびに加熱エレメント３４の電気的なコンタクトのために、以下に詳しく説明されるように、複数のスルーコンタクトホール４２が接続コンタクト２２，４０に接して設けられている。詳しく云えば、第１の固体電解質層１４が、１つのスルーコンタクトホール４２を有していて、第２の固体電解質層１６が２つのスルーコンタクトホール４２を有している。これらのスルーコンタクトホール４２は、穿孔穴および／または打抜き穴として形成されていてもよい。スルーコンタクトホール４２はそれぞれ、４００μｍ〜１０００μｍの直径を有しており、たとえば６００μｍの直径を有している。スルーコンタクトホール４２は電気的な構成部分の電気的なコンタクトのために用いられるので、スルーコンタクトホール４２の個数がコンタクトされるべき構成部分の個数に依存するのは自明のことである。相応して、コンタクトされるべき構成部分の個数に応じて、上述したものよりも多くのまたは少ないスルーコンタクトホール４２が設けられていてもよい。スルーコンタクトホール４２は、第１の固体電解質層１４および第２の固体電解質層１６を完全に通って、もしくは貫通して延びている。言い換えると、第１の固体電解質層１４のスルーコンタクトホール４２は上面１８から下面２６へ、もしくは下面２６から上面１８へと延びていて、第２の固体電解質層１６のスルーコンタクトホール４２は上面３２から下面３８へと延びている。単に例示的に第２の固体電解質層１６を用いて、スルーコンタクトホール４２の領域におけるセンサ素子１０の構造が以下に説明される。第１の固体電解質層１４のスルーコンタクトホール４２の領域におけるセンサ素子１０の構造は実質的に同一であるので、以下では第１の固体電解質層１４と第２の固体電解質層１６との共通点に言及するのではなく、専ら差異について言及する。
【００２４】
図２は、１つのスルーコンタクトホールの領域におけるセンサ素子１０の部分的な横断面図を示している。詳しく云えば、図２には、第２の固体電解質層１６の部分的な横断面が図示されている。上面３２には、絶縁層３６が配置されている。図２には詳しく図示されていないが、第２の固体電解質層１６の下面３８には同様に絶縁層３６が配置されていてもよい。この場合、スルーコンタクトホール４２は上面３２から下面３８へと延びている。この場合、スルーコンタクトホール４２は、絶縁層３６も貫通する。スルーコンタクトホール４２の内部には、層状に形成された絶縁エレメント４４が配置されている。層状の絶縁エレメント４４は、５μｍ〜４０μｍの層厚を有しており、たとえば２０μｍの層厚を有している。絶縁エレメント４４は、少なくとも１種の電気絶縁性の材料から形成されている。絶縁エレメント４４は、特に少なくとも部分的に酸化物誘電体である材料から形成されている。誘電体は、金属酸化物またはアルカリ土類スピネルであってもよい。電気絶縁性の材料は、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を有している。絶縁エレメント４４は、スルーコンタクトホール４２の壁４６を完全に覆っている。したがって、絶縁エレメント４４は、絶縁層３６の領域におけるスルーコンタクトホール４２の壁４６も覆っている。
【００２５】
絶縁エレメント４４上には、導電エレメント４８が配置されている。この導電エレメント４８は、同様に層状に形成されている。層状の導電エレメント４８は、５μｍ〜１５μｍの層厚を有しており、たとえば１０μｍの層厚を有している。導電エレメント４８は、導電性の材料から形成されている。導電性の材料は、たとえば貴金属、特にプラチナを有している。導電性の材料は、たとえば酸化ニオブのような別の添加物を有していてもよい。この場合、導電エレメント４８は、絶縁エレメント４４を完全に覆っている。この構造により、導電エレメント４８は、スルーコンタクトホール４２を貫いて第２の固体電解質層１６の上面３２から第２の固体電解質層１６の下面３８への導電的な接続部を形成する。さらに第２の固体電解質層１６は、スルーコンタクトホール４２内において導電エレメント４８から絶縁エレメント４４によって電気絶縁されている。
【００２６】
スルーコンタクトホール４２の開口領域５０は、安定化エレメント５２によって、相転移に対して安定化されている。安定化エレメント５２は、貴金属と、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群から選択された元素とを有する材料から形成されている。たとえば、貴金属はプラチナである。元素は、酸化物、酸塩化物、炭酸塩、炭化物および塩化物から成る群から選択された少なくとも１種の化合物の形態で存在していてもよい。安定化エレメント５２の材料中における元素の割合は、いずれの場合も、２重量％〜１０重量％であり、たとえば５重量％である。元素は、たとえばＮｂであり、酸化ニオブの形態の化合物として存在している。したがって、安定化エレメント５２の材料は、とりわけプラチナと酸化ニオブを含んでいる。安定化エレメント５２は同様に層状に形成されている。層状の安定化エレメント５２は、７μｍ〜１１μｍの層厚を有しており、たとえば９μｍの層厚を有している。安定化エレメント５２は、開口領域５０を周方向で完全に取り囲んでいる。たとえば、安定化エレメント５２は、該安定化エレメント５２が開口領域５０をリング状に取り囲むように、配置されている。開口領域５０は、スルーコンタクトホール４２の開口領域とも解釈され得るので、安定化エレメント５２は部分的にスルーコンタクト４２内へと延びている。
【００２７】
図３は、センサ素子１０の一部を下から示している。詳しく云うと、図３には、第２の固体電解質層１６の下面３８が図示されている。図３において判るように、下面３８には、同様に絶縁層３６が配置されている。さらに、各スルーコンタクトホール４２のそれぞれの開口領域５０における安定化エレメント５２のリング状の構成が判る。この場合、それぞれ１つの安定化エレメント５２は、接続コンタクト４０に電気的にコンタクトしている。
【００２８】
図４は、センサ素子１０の部分的な分解図を示している。詳しく云うと、図４には、第２の固体電解質層１６の上面３２が図示されている。図４において判るように、上面３２には、同様に絶縁層３６が配置されている。さらに、各スルーコンタクトホール４２のそれぞれの開口領域５０における安定化エレメント５２のリング状の構成が判る。この場合、それぞれ１つの安定化エレメント５２は、加熱エレメント３４の給電路５４に電気的にコンタクトしている。
【００２９】
絶縁エレメント４４によって、第２の固体電解質層１６は、導電エレメント４８から電気的に絶縁されている。しかし、安定化エレメント５２および導電エレメント４８によって、接続コンタクト４０から加熱エレメント３４への電気的なコンタクトは、スルーコンタクトホール４２を通じて生じている。
【００３０】
第１の固体電解質層１４のスルーコンタクトホール４２の領域におけるセンサ素子１０の構造は、第２の固体電解質層１６のスルーコンタクトホール４２の領域におけるセンサ素子１０の構造と、単に以下のことにより異なっている。すなわち、第１の固体電解質層１４では、絶縁層３６が設けられていない。したがって同様に、第１の固体電解質層１４では、接続コンタクト２２から内部電極２８への電気的なコンタクトは、スルーコンタクトホール４２を通じて生じる。絶縁エレメント４４，導電エレメント４８および安定化エレメント５２を備えたスルーコンタクトホール４２を本発明により設けることにより、接続コンタクト２２，４０間で、たとえば５００℃の温度における１００ｋΩの抵抗のように、高温においても大きな絶縁抵抗が達成されると同時に、湿気および／または水が存在している場合に１００℃〜４００℃の平均的な温度範囲での相転移による崩壊に対する確実な耐性が達成される。
【００３１】
センサ素子１０は、以下のように製造され得る。この場合、方法は単に例示的に、第２の固体電解質層１６の構造につき説明される。この方法は、第１の固体電解質層１４においても、上述の差異を除いて同一である。
【００３２】
まず、固体電解質層１６が準備される。第２の固体電解質層１６は、焼結されていない状態で準備される。上面３２および下面３８には、絶縁層３６が被着される。たとえば、絶縁層３６は、フィルムとして上面３２および下面３８にラミネートされる。第２の固体電解質層１６内に、スルーコンタクトホール４２が導入される。この場合、スルーコンタクトホール４２の導入は、以下のように行われる。すなわち、スルーコンタクトホール４２が、第２の固体電解質層１６の上面３２から下面３８にまで、かつ絶縁層３６を貫通して延びているようにされる。導入は、たとえば打抜き加工、型押し加工および／または特にレーザビームを用いた片側または両側からの穿孔により行われ得る。
【００３３】
次いで、スルーコンタクトホール４２内への絶縁ペーストの１回または複数回の導入が行われる。ペーストは、懸濁液として存在していてもよい。絶縁ペーストは、特に少なくとも部分的に、酸化物誘電体である材料から形成されている。誘電体は、金属酸化物またはアルカリ土類スピネルであってもよい。電気絶縁性の材料は、特に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を有している。導入は、たとえば印刷、スクリーン印刷、片側または両側からの吸引、押圧、噴霧および／または滴下により行われ得る。たとえば、絶縁ペーストは、吸引法（Durchsaugverfahren）により導入される。絶縁ペーストは、特に層状に５μｍ〜４０μｍの層厚で導入される。最後にかつ複数回の導入においては付加的に、導入の間の時に乾燥が行われ得る。
【００３４】
次いで、スルーコンタクトホール４２内への導電ペーストの１回または複数回の導入が行われる。導電ペーストは、導電性の材料から形成されている。導電性の材料は、たとえば貴金属、特にプラチナを有している。導電性の材料は、たとえば酸化ニオブのような付加的な添加物を有していてもよい。導入は、たとえば印刷、スクリーン印刷、片側または両側からの吸引、押圧、噴霧および／または滴下により行われ得る。たとえば、絶縁ペーストは、吸引法により導入される。導電ペーストは、特に層状に、５μｍ〜１５μｍの層厚で導入される。最後にかつ複数回の導入においては付加的に、導入の間の時に乾燥が行われ得る。
【００３５】
次いで、相転移に対する安定化ペーストが開口領域５０に塗布される。安定化ペーストは、たとえばプラチナのような貴金属と、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群から選択された元素とを有する材料を有していてもよい。元素は、酸化物、酸塩化物、炭酸塩、炭化物および塩化物から成る群から選択された少なくとも１種の化合物の形態で存在していてもよい。安定化ペーストの材料中における元素の割合は、いずれの場合も、２重量％〜１０重量％であり、たとえば５重量％である。元素は、たとえばＮｂであるか、または酸化ニオブの形態の化合物として存在している。したがって、安定化ペーストの材料は、とりわけプラチナおよび酸化ニオブを含んでいる。安定化ペーストは、印刷法により塗布され得る。たとえば、安定化ペーストは、層状に印刷される。安定化ペーストは、特に層状に、５μｍ〜１５μｍの層厚を有して塗布される。この場合、安定化ペーストは、環状に開口領域５０を取り囲んで塗布され得る。
【００３６】
絶縁ペースト、導電ペーストおよび安定化ペーストの含有物質の詳細な組成は、以下の通りであってもよい。
【００３７】
【表１】
0006355754.tif 000002
【００３８】
【表２】
0006355754.tif 000003
【００３９】
【表３】
0006355754.tif 000004
【００４０】
本実施の形態では、導電ペーストおよび安定化ペーストの配合物は、極めて似ている。しかしこのことは必ずしも必要ではない。重要なのは、第２の固体電解質層１６のセラミックの相を安定化された二酸化ジルコニウムにおける、酸化段階＋ＩＩまたは＋ＩＩＩの金属を有する金属イオンの逆ドープのための、酸化段階＋Ｖまたは＋ＶＩの金属を有する金属化合物の少なくとも２重量％の割合である。このことは、第１の固体電解質層１４にも該当する。
【００４１】
最終的に、全ての塗布されたペーストと、上下に重ね合わされて配置された全ての固体電解質層１２，１４，１６とを備えるセンサ素子１０の焼結プロセスが行われる。焼結は、たとえば１３５０℃〜１４５０℃の温度で行われ得る。この場合、固体電解質層１２，１４，１６、絶縁層３６、絶縁ペースト、導電ペーストおよび安定化ペーストの同時焼結が生じる。この焼結プロセスにより、絶縁ペースト、導電ペーストおよび安定化ペーストから、絶縁エレメント４４、導電エレメント４８および安定化エレメント５２が形成される。
【図１】
0006355754.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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