(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定装置と、該測定装置に配属された少なくとも１つの加熱装置とを有し、その際、加熱装置は個々の上下に積層されたアイソレーション層及び熱導体からなりかつ少なくとも加熱装置はシールフレームで覆われている、電気化学的測定センサ用のセンサエレメントにおいて、前記シールフレーム（３４）が加熱装置（１６）の最外のアイソレーション層（２２）の表面（３２）の他に加熱装置（１６）の全てのアイソレーション層（１８，２２）の側面（３０）を覆っていて、加熱装置（１６）がセンサエレメント（１０）の支持体（１４）に比して小さい幅を有し、かつ支持体（１４）に載ったポット状のシールフレーム（３４）により包囲されていて、加熱装置（１６）側の領域でのシールフレーム（３４）の幅は支持体（１４）の幅よりも小さいことを特徴とする、電気化学的測定センサ用のセンサエレメント。
【請求項２】
シールフレーム（３４）は、被覆層（２８）をシルクスクリーン印刷により設け、個別化及び焼成により形成される、請求項１記載のセンサエレメント。
【請求項３】
センサエレメントを、グリーンシートの積層及び引き続いての焼成により多数のセンサエレメントからなる複合体として形成しかつ個別化することにより、
少なくとも１つの測定装置と、該測定装置に配属された少なくとも１つの加熱装置とを有し、その際、加熱装置は個々の上下に積層されたアイソレーション層及び熱導体からなりかつ少なくとも加熱装置はシールフレームで覆われていて、前記シールフレーム（３４）が加熱装置（１６）の最外のアイソレーション層（２２）の表面（３２）の他に加熱装置（１６）の全てのアイソレーション層（１８，２２）の側面（３０）を覆っている、電気化学的測定センサ用のセンサエレメントを製造する方法において、加熱装置（１６）のアイソレーション層（１８）及び熱導体（２０）を、センサエレメント（１０）の支持体（１４）に比して小さい幅で施し、引き続き、被覆層（２８）をシルクスクリーン印刷により設けることで、加熱装置（１６）と、該加熱装置（１６）の間に残る凹所（２６）を被覆層（２８）で被覆し、前記被覆層（２８）を個別化及び焼成後にポット状のシールフレーム（３４）にすることを特徴とする、電気化学的測定センサ用のセンサエレメントの製造方法。
【請求項４】
複合体からのセンサエレメント（１０）の個別化を凹所（２６）内に設けられた割線（２４）に沿って行う、請求項３記載の方法。
【請求項５】
アイソレーション層（１８）及び熱導体（２０）の側面（３０）に被覆層（２８）のペーストが付着するように、当該ペーストの流動性が選択される請求項３又は４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学的測定センサ用のセンサエレメント、特に少なくとも１つの測定装置と、該測定装置に配属された加熱装置とを有し、その際前記測定装置及び加熱装置は個々の上下に積層された機能層からなりかつ少なくとも加熱装置は被覆層で覆われている、特に内燃機関の排気ガス中の酸素含量を測定するための、電気化学的測定センサ用のセンサエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような形式のセンサエレメントは公知である。これらのエレメントは、支持体として構成された固体電解質上で測定ガスに曝される測定ガス電極と、支持体の他方の側で参照ガスに曝される参照電極とを有するいわゆる平面センサエレメントとして構成されている。種々の適用において、該センサエレメントは一定の温度に加熱されねばならない。このためには、センサエレメントに、通常参照ガスに曝される電極の下でアイソレーション層内に延びる熱導体を有する加熱装置を配属させることは公知である。
【０００３】
電極リード及びヒータを保護するために、センサエレメントの両面に厚い被覆層を施すことは公知である。一般に、センサエレメントの個々の機能層を後続の積層法及び例えばシルクスクリーン印刷法で平面及び微細線として施し、引き続き個々のセンサエレメントへの個別化を行うことにより製造される。引き続き、センサエレメントを生ずるシート及び層の複合体を、センサエレメントが生ずるように焼成する。
【０００４】
公知のセンサエレメントにおける欠点は、シート状に施された層の大面積の複合体からの個別化により確かに最も外側の層の被覆は被覆層により可能であるが、しかし切断エッジに沿って露出する、機能層の端面及びエッジは被覆層を有しないことにある。従って、これらの端面は、センサエレメントの特定の使用の際には直接測定ガス、例えば内燃機関の排気ガスに曝される。それによりこれらの露出端面及びエッジは測定ガス及び該測定ガス内に含有される有害成分にとって理想的な攻撃面を提供する。このことは露出機能層の破壊、ひいてはセンサエレメントの特性線の劣化をもたらすことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記欠点を有しない電気化学的測定センサ用のセンサエレメント及びその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明により、少なくとも１つの測定装置と、該測定装置に配属された加熱装置とを有し、その際前記測定装置及び加熱装置は個々の上下に積層された機能層からなりかつ少なくとも加熱装置は被覆層で覆われている、電気化学的測定センサ用のセンサエレメントにおいて、被覆層が加熱装置の最外の機能層の表面の他に加熱装置の全ての機能層の側面を覆っていることにより解決される。
【０００７】
前記特徴を有する本発明によるセンサエレメントは、従来のものに比して、加熱装置の機能層が測定ガスに曝される全ての面で被覆層により覆われるという利点を有する。被覆層が加熱装置の最外の機能層の他に加熱装置の全ての機能層の端面を覆うことにより、測定ガス及び該測定ガス内に含有される成分に機能層への攻撃可能性を付与しない。
【０００８】
本発明の有利な実施態様によれば、加熱装置の機能層を包囲する被覆層をシルクスクリーン印刷法で施す。これにより従来の製造方法とは異なり付加的な印刷工程が不必要である。特に有利な実施態様によれば、加熱装置の機能層は加熱装置のための支持層に比して小さい幅で構成されるので、センサエレメントの製造の際に加熱装置の隣接した機能層の間の複合体内に間隙が生ずる。これらの間隙は被覆層の塗被過程で埋められるので、付加的なエッジ保護が生じる。センサエレメントの後続の個別化過程で、これらの凹所に沿った切断が行われるので、加熱装置の機能層の端面及びエッジの露出が個別化により行われない。
【０００９】
本発明の更なる有利な実施態様は、他の従属請求項に記載されている。
【００１０】
【実施例】
図１には、略示断面図において多数のセンサエレメント１２複合体１０が示されている。図示は部分的に行われている、即ち複合体１０は全体として相応する１つの基板に収納可能である多数のセンサエレメント１２を有する。更に、センサエレメントの図示は完全には行われていない。センサエレメント１２は、支持体１４上に配置された図示されていない測定装置を有し、その際支持体１４は測定装置の構成部分であってもよい。この測定装置は、固体電解質が一方では参照ガス電極及び他方では測定ガス電極を有する自体公知の構造を有する。測定装置を加熱するために、加熱装置１６が設けられている。該加熱装置１６は、アイソレーション層１８、該アイソレーション層１８上に配置された熱導体２０並びに熱導体２０を包囲するアイソレーション層２２からなる。加熱装置１６の、即ち加熱装置の個々の機能層の規定は、相応する材料の規定された塗被により、一般にはシルクスクリーン印刷により行う。個々の層はシート状で支持体１４に塗被する。基板全体の大きさに相応して、固定したパターンに基づき多数の加熱装置１６を同時に適当に支持体１４の他面に予め構造化された測定装置を施すことができる。図２は部分的に、指し示された施された加熱装置１６を平面図で示す。
【００１１】
説明のために、割線２４が記入されており、この位置で個々のセンサエレメント１２の個別化を行う。特に図１には、加熱装置１６の機能層、即ちアイソレーション層１８及び２２はセンサエレメント１２よりも小さい幅を有することが明白である。これれにより、２つの隣り合った、まずはなお繋がった支持体１４を介して連結された加熱装置１６の間に窪地状の凹所２６が生ずる。
【００１２】
支持体１４上で構造化された加熱装置１６上に、例えば厚い材料からなる、被覆層２８を塗被する。この被覆層２８の塗被は、同様にシルクスクリーン印刷により行う。被覆層２８の塗被は、センサエレメント１２の別の層と同様に、未焼成状態でいわゆるグリーンシートで行うので、被覆層２８の材料はその流動性に基づき凹所２６に侵入しかつそうしてアイソレーション層１８及び２２をそれらの端面３０でも包囲する。被覆層２８の配置を明白にするために、図１に強度に拡大された図が選択されている。上下に配置されたアイソレーション１８及び２２高さは約５０〜８０μｍであるので、未だ切り離されていないセンサエレメント１２の全複合体への被覆層２８の塗被は１種の「丘陵地帯」を生じる。有利には酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3からなる被覆層２８のための材料選択により、支持体１４に面した側を除き、アイソレーション層２２の上面もまたアイソレーション層１８及び２２の端面３０でも加熱装置２２の包囲が行われる。
【００１３】
次の工程で、割線１２に沿って切断工程によりセンサエレメント１２の個別化を行う。この切断過程で、凹所２６の領域内での被覆層２８の切断が行われるので、端面３０の露出は排除される。センサエレメント１２の引き続いての焼成後に、加熱装置１６は外部にあるポット状シールフレーム３４により覆われることになり、該シールフレームは測定ガス並びに測定ガス内に含有される物質での加熱装置１６の直接的な接触が排除される。
【００１４】
従って全体として、センサエレメント１２の従来の製造に比して高い費用を要せずに製造することができる、特に高いＣＳＤ耐性を有するセンサエレメント１２が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  センサエレメントの略示断面図である。
【図２】  センサエレメントの略示平面図である。
【符号の説明】
１０  センサエレメント、  １４  支持体、  １６  加熱装置、  ２８  被覆層、  １８，２２  機能層、  ２４  割線、  ２６  凹所、  ２８  被覆層、  ３０  機能層の側面、  ３２  最外の機能層、  ３４  ポット状のシールフレーム
【図１】
0004319707.tif 000002
【図２】
0004319707.tif 000003