用于传感器的传感器元件的密封元件和其制造方法技术

本发明专利技术提出用于传感器的传感器元件的密封元件以及制造方法，传感器用于感测测量气体室中的测量气体的特性。密封元件构造用于将传感器元件密封在传感器的壳体的纵向孔中。密封元件具有至少一个层结构，其中，层结构包括以下层：至少一个第一层，其中，第一层包括至少一种陶瓷材料，其中，陶瓷材料至少具有氮化硼和氧化硼，其中，氧化硼相对于陶瓷材料的含量为2.0％重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比；至少一个另外的第一层和至少一个另外的第二层，其中，另外的第一层和另外的第二层分别包括至少一种氧化物陶瓷材料，其中，第一层布置在另外的第一层与另外的第二层之间；其中，层结构的层彼此挤压。

Sealing element for sensor element and its manufacturing method

The present invention provides a sealing element and a manufacturing method for a sensor element used for a sensor, and the sensor is used for sensing and measuring the characteristics of the measured gas in a gas chamber. The sealing element structure is used to seal the sensor element in the longitudinal hole of the sensor housing. The sealing element has at least one layer structure, in which the layer structure comprises at least one first layer, in which the first layer comprises at least one ceramic material, in which the ceramic material has at least boron nitride and boron oxide, in which the content of boron oxide relative to the ceramic material is 2.0% by weight percentage to 6.0% by weight percentage or 6.0% by weight percentage to 10.0% by weight percentage to 100 by weight. Ratio: At least one additional first layer and at least one additional second layer, where the other first layer and the other second layer comprise at least one oxide ceramic material, respectively, in which the first layer is arranged between the other first layer and the other second layer, where the layers of the layer structure squeeze each other.

【技术实现步骤摘要】
用于传感器的传感器元件的密封元件和其制造方法
技术介绍
由现有技术已知多种用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件和方法。在此，原则上可以涉及测量气体的任何物理和/或化学特性，其中，可以感测一个或多个特性。下面尤其参考测量气体的气体组分含量的定性和/或定量的感测、尤其参考测量气体中的氧含量的感测来描述本专利技术。这种传感器元件例如可以构型为所谓的λ探测器，该λ探测器例如由KonradReif(编者)的《SensorenimKraftfahrzeug》，2010年第一版，第160-165页已知。这种传感器元件可以基于确定固体的电解特性的使用，即基于这些固体的离子传导特性。这种传感器通常可以具有密封件。密封件可以由如下材料制造：该材料包括由氮化硼和氧化物陶瓷组分(例如滑石)构成的混合物。在DE10009597A1、DE19532090A1和DE19714203A1中例如描述这种传感器。密封件尤其可以由氮化硼制造。此外，这种传感器可以包括例如由滑石制造的其他密封件。所述密封件可以以交替的顺序插到传感器中。在此描述的密封件由六方氮化硼制造并且由热等静压的烧结体拉紧地加工而成。尽管由现有技术已知的制造方法具有优点，但仍包含改进潜力。因此，通过拉紧地加工制造的密封件可能非常昂贵。借助于在使用粘合剂的情况下进行挤压的制造由于多个方法步骤可能是耗费的，并且因此也是昂贵的。此外，密封效果不会最佳的。此外，烧结的密封件可以具有由制造决定的密度差异，这可能导致不同的质量。而这在用于调节恒定的湿气含量的后续制造过程中可能是有问题的。
技术实现思路
因此，提出一种用于传感器的传感器元件的密封元件，该传感器用于感测测量气体室中的测量气体的至少一种特性，一种用于感测测量气体室中的测量气体的至少一种特性的传感器以及一种用于制造密封元件的方法，所述密封元件、所述传感器和所述方法至少在很大程度上避免已知的设备和已知的制造方法的上述缺点。密封元件尤其要比在可比较的方法的情况下价格更有利地制造。此外，密封元件应具有针对废气和湿度的改善的密封作用。在本专利技术的第一方面中，提出一种用于传感器的传感器元件的密封元件，该传感器用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性。密封元件构造用于将传感器元件密封在传感器的壳体的纵向孔中。密封元件具有至少一个层结构。层结构包括以下层：·至少一个第一层，其中，第一层包含至少一种陶瓷材料，其中，陶瓷材料至少具有氮化硼和氧化硼，其中，氧化硼关于陶瓷材料的含量为2.0％重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比；·至少一个另外的第一层和至少一个另外的第二层，其中，所述另外的第一层和所述另外的第二层分别包括至少一种氧化物陶瓷材料，其中，第一层布置在所述另外的第一层和所述另外的第二层之间；其中，层结构的层相互挤压。在本专利技术的意义上，“传感器”原则上可以理解为如下的任意设备：该设备设置成用于感测至少一个测量参量、例如物理测量参量和/或化学测量参量、尤其是光学测量参量和/或电测量参量。传感器尤其可以设置成用于感测测量气体中的氧含量。例如可以以分压的形式和/或以百分比的形式感测氧含量。传感器尤其可以设置成用于产生至少一个传感器信号、尤其至少一个电的传感器信号，例如模拟的和/或数字的传感器信号。传感器尤其可以是废气传感器。尤其在机动车领域中，测量气体例如可以是内燃机的废气。在本专利技术的意义上，“传感器元件”原则上可以理解为设置成用于感测至少一个测量参量的任意传感器的部件。传感器元件尤其可以是陶瓷传感器元件。传感器元件例如可以包括至少一个固体电解质。固体电解质可以由多个固体电解质层构造。在本专利技术的范畴内，“固体电解质”或“固体电解质层”通常可以理解为具有电解质特性、即具有离子传导特性的物体或对象。尤其可以涉及陶瓷固体电解质，例如氧化锆(ZrO2)、尤其是钇稳定的氧化锆(YSZ)和钪掺杂的氧化锆(ScSZ)，其可以包含氧化铝(Al2O3)和/或氧化硅(SiO2)的少量添加物。此外，传感器元件可以具有至少一个电极。在本专利技术的范畴内，“电极”通常可以理解为由任意的具有电子导电能力的材料构成的元件。电极能够如此接触固体电解质，使得可以通过固体电解质和电极维持电流。电极尤其可以包括贵金属电极，该贵金属电极例如可以作为金属陶瓷电极施加或施加在固体电解质上，或者可以以其他方式与固体电解质连接。在本专利技术的范畴内，“密封元件”原则上可以理解为如下的任意元件：该元件设置成用于防止或至少在很大程度上限制不希望的物质传递，尤其是流体介质和气体介质从一个室到另一个室中的不希望的物质传递。密封元件可以设置成用于包围一个或多个对象，以便使所述对象密封来免受环境影响(例如湿气)。密封元件尤其可以设置成用于在至少两个维度上使至少一个对象与环境影响隔开。此外，密封元件尤其可以设置成用于密封接头、间隙、穿孔等。如上面已经解释的那样，密封元件具有至少一个层结构。在本专利技术的范畴内，“层结构”原则上理解为至少两个层的排列，所述层直接彼此叠置地施加或在插入一个或多个中间层的情况下彼此叠置地施加。层结构可以具有这种材料的多个层。此外，层结构可以具有不同材料的层。原则上也可以考虑其他实施例。在本专利技术的范畴内，“层”原则上可以理解为相同的物质面式地延展。所述层尤其可以具有长形的形状和厚度，其中，所述层在横向维度上的延展例如以1至50的系数、优选以2至10的系数超过所述元件的厚度。因此，所述层可以形成三维的物体，在该物体中，表示所述层的面式结构的两个维度的尺寸明显大于表示所述层的高度的第三维度的尺寸。名称“第一层”、“另外的第一层”和“另外的第二层”可以视为纯描述，而不说明任何顺序或优先次序并且例如不排除如下可能性：可以设置多种类型的第一层或另外的第一层和/或另外的第二层，或者可以分别设置刚好一种类型。此外，可以设置附加层，例如一个或多个第三层或另外的第三层。如上面已经解释的那样，层结构包括至少一个第一层，该第一层包括至少一种陶瓷材料。所述陶瓷材料至少具有氮化硼和氧化硼，其中，氧化硼关于陶瓷材料的含量是1.0重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比。此外，陶瓷材料可以包括至少一种氧化物陶瓷化合物。氧化物陶瓷化合物可以具有未烧结的滑石原材料。氧化物陶瓷化合物和氧化硼分别可以由粉末制造。在本专利技术的范畴内，“未烧结的滑石原材料”可以理解为基于天然原材料的陶瓷材料，该陶瓷材料由主要成分皂石(Mg(Si4O10)(OH)2)、天然硅酸镁和由粘土和长石或碳酸钡构成的添加物制造。滑石原材料可以作为基层起作用并且氧化硼可以作为无定形的粘结相起作用。陶瓷材料可以设置成用于在热作用下通过无定形的粘结相封闭孔的方式进行密封。热作用可以在475℃至1250℃之间的温度范围内进行，即在高于氧化硼的熔化温度并且低于滑石的烧结温度的温度中进行。如果密封元件和/或传感器元件已经引入传感器中(下面还详细描述该传感器)，则尤其可以进行热处理。因此，可以实施热处理，以便尤其通过第一层与所述另外的第一层之间和/或第一层与所述另外的第二层之间的边界层处的至少一个玻璃化工艺和/或一个或多个反应来提高密封效果。如上面已经解释的那样，所述另外的第一层和所述另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于传感器(110)的传感器元件(130)的密封元件(142)，所述传感器用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性，其中，所述密封元件(142)构造成用于将所述传感器元件(130)密封在所述传感器(110)的壳体(112)的纵向孔(116)中，其中，所述密封元件(142)具有至少一个层结构(150)，其中，所述层结构(150)包括以下层(152、156、158)：·至少一个第一层(152)，其中，所述第一层(152)包括至少一种陶瓷材料(154)，其中，所述陶瓷材料(154)至少具有氮化硼和氧化硼，其中，氧化硼关于所述陶瓷材料(154)的含量为2.0％重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比；·至少一个另外的第一层(156)和至少一个另外的第二层(158)，其中，所述另外的第一层(156)和所述另外的第二层(158)分别包括至少一种氧化物陶瓷材料，其中，所述第一层(152)布置在所述另外的第一层(156)与另外的第二层(158)之间；其中，所述层结构(150)的层(152、156、158)彼此挤压。

【技术特征摘要】
2017.11.15 DE 102017220409.51.用于传感器(110)的传感器元件(130)的密封元件(142)，所述传感器用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性，其中，所述密封元件(142)构造成用于将所述传感器元件(130)密封在所述传感器(110)的壳体(112)的纵向孔(116)中，其中，所述密封元件(142)具有至少一个层结构(150)，其中，所述层结构(150)包括以下层(152、156、158)：·至少一个第一层(152)，其中，所述第一层(152)包括至少一种陶瓷材料(154)，其中，所述陶瓷材料(154)至少具有氮化硼和氧化硼，其中，氧化硼关于所述陶瓷材料(154)的含量为2.0％重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比；·至少一个另外的第一层(156)和至少一个另外的第二层(158)，其中，所述另外的第一层(156)和所述另外的第二层(158)分别包括至少一种氧化物陶瓷材料，其中，所述第一层(152)布置在所述另外的第一层(156)与另外的第二层(158)之间；其中，所述层结构(150)的层(152、156、158)彼此挤压。2.根据前一权利要求所述的密封元件(142)，其中，所述另外的第一层(156)邻接在所述第一层(152)的第一纵向侧(166)上，其中，所述另外的第二层(158)邻接在所述第一层(152)的第二纵向侧(168)上，其中，所述第二纵向侧(168)与所述第一纵向侧(166)相对置。3.根据以上权利要求中任一项所述的密封元件(142)，其中，所述第一层(152)具有0.06g至0.23g的质量。4.根据以上权利要求中任一项所述的密封元件(142)，其中，所述密封元件(142)包括至少一个另外的层结构(176)，其中，所述另外的层结构(176)包括：·至少一个第二层(178)，其中，所述第二层(178)包括至少具有氮化硼和氧化硼的所述陶瓷材料(154)，其中，氧化硼关于所述陶瓷材料的含量是2.0％重量百分比至6.0％重量百分比或6.0％重量百分比至10.0％重量百分比；·至少一个另外的第三层(184)，其中，所述另外的第三层(184)具有所述氧化物陶瓷材料(...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·耶格，J·莫拉特，M·罗森兰德，S·内斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE