DE102012209620B4 - Method for manufacturing a sensor carrier, sensor carrier and sensor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Sensorträgers (4) mit den folgenden Verfahrensschritten:a) Bereitstellen einer Pulvermischung, welche ZrO2, SiO2und 30% - 40 Vol. % Cordierit, insbesondere 35 Vol. % Cordierit aufweist;b) Zermahlen und/oder Homogenisieren der Pulvermischung derart, dass die Pulvermischung eine maximale Korngröße von 10 µm aufweist;c) Formen eines Grünlings aus der Pulvermischung;d) Aufbringen von elektrisch leitfähigen Strukturen (9) auf den Grünling;e) Reaktionssintern des Grünlings zu dem Sensorträger (4) aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik unter oxidierenden Bedingungen in einem Brennofen mit einer Heizrate von 1 - 4 K/min bei 1320 - 1380 Grad Celsius und einer Haltezeit von 4 - 8 Stunden, insbesondere 5 Stunden, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (9) zu einem gasdichten metallischen Gefüge versintern.Method for producing a sensor carrier (4) with the following method steps: a) providing a powder mixture which has ZrO2, SiO2 and 30%-40% by volume cordierite, in particular 35% by volume cordierite; b) grinding and/or homogenizing the powder mixture in this way that the powder mixture has a maximum grain size of 10 µm;c) forming a green compact from the powder mixture;d) applying electrically conductive structures (9) to the green compact;e) reaction sintering of the green compact to form the sensor carrier (4) made from a zirconium silicate Cordierite ceramic under oxidizing conditions in a kiln at a heating rate of 1-4 K/min at 1320-1380 degrees Celsius and a holding time of 4-8 hours, in particular 5 hours, the electrically conductive structures (9) forming a gas-tight metallic structure sinter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorträgers. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Sensorträger und einen Sensor.The present invention relates to a method for producing a sensor carrier. Furthermore, the present invention relates to a sensor carrier and a sensor.

Stand der TechnikState of the art

Ein Sensor, welcher hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt ist, ist z.B. ein Brennraumdrucksensor, der dazu ausgebildet ist, den Druckverlauf während des Verbrennungsvorganges einer Verbrennungskraftmaschine zu erfassen. Solch ein Brennraumdrucksensor steht dabei in direkter Verbindung mit dem Brennraum. Je nach Fahrzeugtyp und Art der Verbrennungskraftmaschine können dabei Drücke von 90 bis 250 bar und Temperaturen von über 600° Celsius im Brennraum erreicht werden. Daher muss ein Brennraumdrucksensor so konstruiert sein, dass dieser in der Lage ist, auch bei diesen Temperaturen und Drücken problemlos zu arbeiten.A sensor that is exposed to high pressures and temperatures is, for example, a combustion chamber pressure sensor that is designed to record the pressure profile during the combustion process of an internal combustion engine. Such a combustion chamber pressure sensor is directly connected to the combustion chamber. Depending on the type of vehicle and the type of internal combustion engine, pressures of 90 to 250 bar and temperatures of over 600° Celsius can be achieved in the combustion chamber. Therefore, a combustion chamber pressure sensor must be designed in such a way that it is able to work without any problems even at these temperatures and pressures.

Herkömmliche Sensoren sind jedoch auf Betriebstemperaturen von 250-300°C beschränkt, bedingt durch die Temperaturbeständigkeit der zur Verfügung stehenden Glas- und Metallwerkstoffe, welche für den Sensorträger verwendet werden und welche für die mechanische Fixierung und elektrische Kontaktierung des Sensorelements dienen, und welche nicht geeignet sind, um diesen Temperaturen und Drücken standzuhalten.However, conventional sensors are limited to operating temperatures of 250-300°C due to the temperature resistance of the glass and metal materials available, which are used for the sensor carrier and which are used for the mechanical fixation and electrical contacting of the sensor element, and which are not suitable are designed to withstand these temperatures and pressures.

Bekannte Sensorträger, welche das Substrat des Sensors bilden, sind zudem in ihrer thermischen Ausdehnung oft höher als die thermische Ausdehnung von Si oder SiC, welche typische Bestandteile von Sensorelementen sind. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Sensorträger und Sensorelement kommt es insbesondere bei schnellen Temperaturwechseln am Sensor zu großen mechanischen Spannungen zwischen den Sensorelementen und dem Sensorträger, mit welchem das Sensorelement mechanisch und elektrisch verbunden ist, wodurch sich im schlimmsten Fall die Verbindung zwischen dem Sensorträger und dem Sensorelement löst und der Sensor nicht mehr funktionsgerecht arbeiten kann.In addition, known sensor carriers, which form the substrate of the sensor, often have a higher thermal expansion than the thermal expansion of Si or SiC, which are typical components of sensor elements. Due to the different coefficients of thermal expansion of the sensor carrier and sensor element, there are large mechanical stresses between the sensor elements and the sensor carrier, to which the sensor element is mechanically and electrically connected, particularly in the event of rapid temperature changes on the sensor loosens and the sensor can no longer work properly.

Die EP 1 180 230 A1 beschreibt einen Keramikkörper aus einer Zirkon-Cordierit Keramik sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Keramikkörper dieser Erfindung weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher an den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium angepasst ist. Das Verfahren zur Herstellung dieses Keramikkörpers umfasst sehr viele Verfahrensschritte und daher ist daher in gewissem Maße sehr arbeits- und kostenintensiv.the EP 1 180 230 A1 describes a ceramic body made of a zirconium-cordierite ceramic and a method for its production. The ceramic body of this invention has a coefficient of thermal expansion that matches the coefficient of thermal expansion of silicon. The process for producing this ceramic body involves very many process steps and therefore is very labor intensive and expensive to some extent.

Die US 2002 / 0 139 556 A1 offenbart im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Durchführungen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Bilden hermetischer elektrischer Durchführungen durch ein dünnes Keramikblatt geeignet sind.the U.S. 2002/0 139 556 A1 discloses, in general, a method and apparatus for providing electrical feedthroughs, and more particularly, a method and apparatus suitable for forming hermetic electrical feedthroughs through a thin sheet of ceramic.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung einen Sensorträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6, sowie einen Sensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.The present invention discloses a method for producing a sensor carrier with the features of patent claim 1. The present invention also discloses a sensor carrier with the features of patent claim 6 and a sensor with the features of patent claim 11.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren für die Herstellung eines Sensorträgers aus einer sehr temperatur- und druckstabilen Zirkonsilicat-Codierit-Keramik zur Verfügung, die auch bei hohen Temperaturen eine gute elektrische Isolation von parallel verlaufenden Leiterbahnen bei geringen Abständen ermöglicht und zugleich sehr einfach und kostengünstig ist.The invention provides a method for producing a sensor carrier from zirconium silicate coderite ceramic that is very stable under temperature and pressure, which enables good electrical insulation of parallel conductor tracks with small distances even at high temperatures and is also very simple and inexpensive.

Der so hergestellte Sensorträger weist eine sehr geringe Porosität auf, und wird aus den Ausgangsrohstoffen ZrO2 und SiO2 gebildet, wobei während der Reaktionssinterung das Zirkonsilicat gebildet wird, und als dritten Bestandteil die zugesetzte fertig synthetisierte, feinkeramische Cordieritkörnung im Gefüge einschließt.The sensor carrier produced in this way has a very low porosity and is formed from the starting raw materials ZrO 2 and SiO 2 , with the zirconium silicate being formed during reaction sintering and including the added, fully synthesized, fine ceramic cordierite grain in the structure as a third component.

Die Matrix des Sensorträgers enthält also das mechanisch sehr stabile ZrSiO4 und ermöglicht so eine höhere Festigkeit und Härte im Vergleich zu anderen Werkstoffen. Ferner wird auf diese Weise ein Sensorträger mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Verfügung gestellt. Der Cordierit-Zusatz dient der Angleichung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Zirkonsilicat-Codierit-Keramik auf den Wert von Si bzw. SiC, wodurch eine Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Sensorträgers an den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Sensorelements erzielt wird, welches in der Regel teilweise Si und/oder SiC aufweist.The matrix of the sensor carrier therefore contains the mechanically very stable ZrSiO 4 and thus enables greater strength and hardness compared to other materials. Furthermore, a sensor carrier with a low coefficient of thermal expansion is made available in this way. The cordierite additive is used to adjust the coefficient of thermal expansion of the zirconium silicate coderite ceramic to the value of Si or SiC, which results in an adjustment of the coefficient of thermal expansion of the sensor carrier to the coefficient of thermal expansion of a sensor element, which usually partially has Si and/or SiC .

Dadurch können mechanische Spannungen, welche durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Sensorelement und Sensorträger entstehen, größtenteils vermieden werden.As a result, mechanical stresses that arise as a result of different thermal expansion coefficients of the sensor element and sensor carrier can be largely avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit ein Werkstoffsystem für neuartige Sensorträger zur Verfügung, welcher aufgrund seiner vergleichsweise niedrigen Sintertemperatur auch zum Cofiring mit elektrisch leitfähigen Strukturen, z.B. aufgedruckten internen Leiterbahnen oder Widerständen aus z.B. Platin oder Palladium, für die Herstellung eines gasdichten monolithischen Sensorträgers geeignet ist.The method according to the invention thus provides a material system for novel sensor carriers which, due to its comparatively low sintering temperature, can also be used for co-firing with electrically conductive structures, eg printed ones internal conductor tracks or resistors made of platinum or palladium, for example, is suitable for the production of a gas-tight monolithic sensor carrier.

Aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Keramik verfügen der Sensorträger sowie der Sensor über eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 850°C und eine gute chemische Korrosionsfestigkeit bei gleichzeitiger guter elektrischer Isolation, auch im hohen Temperaturbereich.Due to the chemical composition of the ceramic, the sensor carrier and the sensor have a temperature resistance of up to at least 850°C and good chemical corrosion resistance with good electrical insulation at the same time, even in the high temperature range.

Ein derart hergestellter Sensorträger bzw. Sensor weist die folgenden Vorteile auf:

  • - Hohe Temperaturbeständigkeit (bis mind. 850°C);
  • - Hohe Temperaturwechselfestigkeit;
  • - Gasdichtigkeit bei pulsierender Druckbelastung bis zu 250bar unter hohen Temperaturen;
  • - Hohe elektrische Isolation der durchgeführten elektrisch Leitfähigen Strukturen (mind. 10 MOhm zwischen zwei Leiterbahnen) auch bei den hohen Temperaturen;
  • - Chemisch inert oder zumindest hochbeständig, auch gegenüber aggressiven Abgasbestandteilen, wie Stickoxide, Schwefeldioxid, Alkalien usw.
A sensor carrier or sensor manufactured in this way has the following advantages:
  • - High temperature resistance (up to at least 850°C);
  • - High thermal shock resistance;
  • - Gas-tightness under pulsating pressure loads of up to 250 bar at high temperatures;
  • - High electrical insulation of the electrically conductive structures (at least 10 MOhm between two conductor tracks) even at high temperatures;
  • - Chemically inert or at least highly resistant, also to aggressive exhaust gas components such as nitrogen oxides, sulfur dioxide, alkalis, etc.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and developments result from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

In einer Ausführungsform werden zwischen den Verfahrensschritten (d) und (e) die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt:

  • d1) Anordnen des Grünlings in einer Form;
  • d2) Ausfüllen der Form mit der Pulvermischung derart, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen von der Pulvermischung zumindest teilweise umschlossen sind und der endgültige Grünling entsteht.
In one embodiment, the following method steps are carried out between method steps (d) and (e):
  • d 1 ) arranging the green body in a mold;
  • d 2 ) Filling the mold with the powder mixture in such a way that the electrically conductive structures are at least partially enclosed by the powder mixture and the final green compact is formed.

Unter dem Begriff Pulvermischung ist z.B. eine Pulvermischung zu verstehen, welche geeignet ist, um daraus einen Grünling auszubilden. Die Pulvermischung umfasst insbesondere Pulvermischungen, welche gemäß den verschieden Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet sind. Die Pulvermischung kann in verschiedenen Formen und Aggregatszuständen vorliegen, aufbereitet werden, nachbehandelt werden und verschiedene Zusätze enthalten. Die Pulvermischung kann beispielsweise pulverförmig, als wässriger Schlicker, als Spritzgussmasse und dergleichen ausgebildet sein und bereitgestellt werden.The term powder mixture is to be understood, for example, as a powder mixture which is suitable for forming a green body from it. The powder mixture includes, in particular, powder mixtures which are designed according to the various embodiments of the invention. The powder mixture can be in different forms and states of aggregation, be prepared, be post-treated and contain different additives. The powder mixture can, for example, be designed and provided in powder form, as an aqueous slip, as an injection molding compound and the like.

Auf diese Weise wird ein Sensorträger zur Verfügung gestellt, welcher die elektrisch leitfähigen Strukturen besonders gut vor äußeren Einflüssen schützt. Dadurch wird der Einsatzbereich des Sensorträgers noch weiter vergrößert. Ferner wird auf diese Weise die Lebensdauer des Sensorträgers erhöht. Des Weiteren ergibt sich dadurch die Möglichkeit die elektrisch isolierte und hermetisch abdichtbare Durchführung der elektrisch leitfähigen Strukturen in ein Metallgehäuse druckdicht mit metallischen Dichtringen realisieren zu können.In this way, a sensor carrier is made available which protects the electrically conductive structures particularly well from external influences. As a result, the area of application of the sensor carrier is increased even further. Furthermore, the service life of the sensor carrier is increased in this way. Furthermore, this results in the possibility of being able to implement the electrically insulated and hermetically sealable feedthrough of the electrically conductive structures in a metal housing in a pressure-tight manner with metal sealing rings.

Erfindungsgemäß weist die Pulvermischung 30 - 40 Vol. % Cordierit, insbesondere 35 Vol. % Cordierit, auf. Bei dieser Menge an Cordierit wird der Wärmeausdehnungskoeffizient an den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Si exakt angeglichen. Die genaue Menge des zugegebenen Cordierits wird von dem gewünschten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der gesinterten Keramik bestimmt. Für die Anpassung an die thermische Dehnung von SiC sind Zugabemengen des Cordierit unter 35 Vol% geeignet.According to the invention, the powder mixture has 30-40% by volume of cordierite, in particular 35% by volume of cordierite. With this amount of cordierite, the coefficient of thermal expansion is exactly matched to the coefficient of thermal expansion of Si. The exact amount of cordierite added is dictated by the desired coefficient of thermal expansion of the sintered ceramic. Addition amounts of cordierite below 35% by volume are suitable for adapting to the thermal expansion of SiC.

In einer weiteren Ausführungsform werden das SiO2 als amorphes Glasmehl und das ZrO2 mit einer Korngröße von kleiner 15 µm bereitgestellt. Vorzugsweise werden 50% des SiO2 und des ZrO2 mit einer Korngröße von kleiner als 2 µm bereitgestellt. In einer weiteren Ausführungsform werden 100% des ZrO2 mit einer Korngröße von unter 2µm eingesetzt, auch wenn kein nanoskaliges Material, sondern Standard-ZrO2-Pulver verwendet wird. Auf diese Weise kann der Energiebedarf, der für das Zermahlen und/oder Homogenisieren der Pulvermischung notwendig ist, gesenkt werden.In a further embodiment, the SiO 2 is provided as amorphous glass powder and the ZrO 2 has a grain size of less than 15 μm. Preferably, 50% of the SiO 2 and the ZrO 2 are provided with a grain size of less than 2 μm. In a further embodiment, 100% of the ZrO 2 with a particle size of less than 2 μm is used, even if standard ZrO 2 powder is used instead of a nanoscale material. In this way, the energy requirement that is necessary for grinding and/or homogenizing the powder mixture can be reduced.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein mit 2-8mol% Y2O3 stabilisiertes Zirkonoxid bereitgestellt. Insbesondere wird ein mit 8% Y2O3 stabilisiertes Zirkonoxid bereitgestellt. Auf diese Weise wird die Sinteraktivität des Zirkonoxid erhöht und die Stabilität der technisch nicht völlig vermeidbaren Rest-ZrO2-Phase in der gesinterten Keramik gewährleistet.In a further embodiment, a zirconium oxide stabilized with 2-8 mol% Y 2 O 3 is provided. In particular, a zirconia stabilized with 8% Y 2 O 3 is provided. In this way, the sintering activity of the zirconium oxide is increased and the stability of the technically unavoidable residual ZrO 2 phase in the sintered ceramic is guaranteed.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Zermahlen mit einem Hochenergievermahlverfahren durchgeführt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, Trioxadecansäure dabei dem wässrigen Schlicker der Pulvermischung zuzugeben, welcher beim Zermahlen der Pulvermischung eingesetzt wird. Es können jedoch auch andere für wässrige oder polare Systeme anwendbare organische Dispergatoren verwendet werden, deren Kompatibilität mit den gewünschten weiteren organischen Hilfsstoffen für die Formgebung vorhanden ist.In another embodiment, the milling is performed using a high energy milling process. It has proven advantageous to add trioxadecanoic acid to the aqueous slurry of the powder mixture, which is used when grinding the powder mixture. However, it is also possible to use other organic dispersants which can be used for aqueous or polar systems and which are compatible with the desired further organic shaping auxiliaries.

In einer weiteren Ausführungsform werden der Pulvermischung Mahlkörper zugesetzt, welche aus ZrO2 ausgebildet sind. Die Mahlkörper zerkleinern während des Zermahlens die Agglomerate und teilweise die Körner der einzelnen Pulverkomponenten, sodass eine sehr homogene und feinkörnige Pulvermischung entsteht.In a further embodiment, grinding media are added to the powder mixture are formed from ZrO 2 . During grinding, the grinding media break up the agglomerates and sometimes the grains of the individual powder components, resulting in a very homogeneous and fine-grained powder mixture.

In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Zermahlen eine Gefriertrocknung des Schlickers der Pulvermischung durchgeführt. Dadurch kann die weitere Aufbereitung der Pulvermischung mit organischen Hilfsstoffen für das Formen des Sensorträgers vereinfacht werden.In a further embodiment, after grinding, the slurry of the powder mixture is freeze-dried. As a result, the further preparation of the powder mixture with organic additives for shaping the sensor carrier can be simplified.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vor dem Formen des Sensorträgers ein Presshilfsmittel der Pulvermischung zugefügt, z.B. Polyethylenglykol. Es können jedoch auch andere übliche Gleitmittel und organische Binder als Presshilfmittel der Pulvermischung zugesetzt werden. Dadurch kann das Formen besonders sicher und einfach ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform werden die organischen Hilfsstoffe dem wässrigen Schlicker beigemischt und statt der Gefriertrocknung eine Sprühtrocknungsverfahren zur Granulatbildung angewendet.In a further embodiment of the invention, a pressing aid, e.g. polyethylene glycol, is added to the powder mixture before the sensor carrier is formed. However, other customary lubricants and organic binders can also be added to the powder mixture as pressing aids. As a result, the molding can be carried out particularly safely and easily. In this embodiment, the organic auxiliaries are added to the aqueous slip and instead of freeze drying, a spray drying process is used to form granules.

In einer weiteren Ausführungsform wird die zermahlene Pulvermischung getrocknet und mit organischen Binderpolymeren und Weichmachern zu einer Spritzgussmasse (Feedstockmasse) durch Kneten bei Temperaturen bis zu 150°C aufbereitet und granuliert. Die Formgebung und anschließende Entbinderung erfolgt mit den im Spritzguss üblichen Verfahren. Auf diese Weise kann die Qualität der hergestellten Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik verbessert werden, und eine materialsparende Formgebung realisiert werden.In a further embodiment, the ground powder mixture is dried and processed with organic binder polymers and plasticizers to form an injection molding compound (feedstock compound) by kneading at temperatures of up to 150° C. and granulated. The shaping and subsequent debinding is carried out using the methods customary in injection molding. In this way, the quality of the zirconium silicate cordierite ceramic produced can be improved and a material-saving shape can be implemented.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Formen des Sensorträgers durch Trockenpressen, Heißgießen, Pulverspritzgießen oder Foliengießen. Jedoch können auch andere Formtechniken verwendet werden. Auf diese Weise kann das Verfahren durch unterschiedliche Produktionsmittel ausgeführt werden, wodurch die Flexibilität der Herstellung verbessert wird.In a further embodiment, the sensor carrier is formed by dry pressing, hot casting, powder injection molding or foil casting. However, other molding techniques can also be used. In this way, the process can be carried out by different means of production, which improves the flexibility of manufacture.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Herstellung der elektrisch leitfähigen Strukturen drucktechnisch mit einer edelmetallhaltigen Paste auf einem Grünling, welcher als Folie ausgebildet ist, und der auf der gleichen Pulvermischung basiert, die zur Bildung der Zirconsilicat-Cordierit-Keramik benötigt wird.In a further embodiment, the electrically conductive structures are produced by printing with a paste containing noble metal on a green body, which is designed as a foil and is based on the same powder mixture that is required to form the zirconium silicate cordierite ceramic.

In einer weiteren Ausführungsform wird der auf zumindest einer Seite mit leitfähigen Strukturen versehene Grünling, welcher als Folie ausgebildet ist, in einem Formgebungsprozess mit weiterer formgebungsgeeigneter Pulvermischung umformt, wie z.B. mit einer als Spritzgussmasse ausgebildeten Pulvermischung umspritzt, und/oder mit weiteren keramischen Grünlingen, welche als Folien ausgebildet sind, laminiert.In a further embodiment, the green body, which is provided with conductive structures on at least one side and is designed as a foil, is shaped in a shaping process with a further powder mixture suitable for shaping, such as overmoulding with a powder mixture designed as an injection molding compound, and/or with other ceramic green bodies, which are formed as films, laminated.

Erfindungsgemäß erfolgt das Reaktionssintern unter oxidierenden Bedingungen in einem Brennofen mit einer Heizrate von 1 - 4 K/min bei 1320 - 1380 Grad Celsius und einer Haltezeit von 4 - 8 Stunden, insbesondere 5 Stunden. Insbesondere hat sich auch eine Heizrate von 3 K/min als vorteilhaft herausgestellt.According to the invention, the reaction sintering takes place under oxidizing conditions in a furnace with a heating rate of 1-4 K/min at 1320-1380 degrees Celsius and a holding time of 4-8 hours, in particular 5 hours. In particular, a heating rate of 3 K/min has also proven to be advantageous.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Verfahrensschritte a bis e nacheinander ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform werden die Verfahrensschritte a, b, c, d, d1, d2, und e der Reihe nach ausgeführt. Weitere Verfahrensschritte können sich selbstverständlich anschließen oder zwischen den einzelnen Verfahrensschritten durchgeführt werden.In a further embodiment, method steps a to e are carried out in succession. In a further embodiment, method steps a, b, c, d, d 1 , d 2 , and e are carried out in sequence. Further process steps can of course follow or be carried out between the individual process steps.

In einer weiteren Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Strukturen von einer Glasschicht abgedeckt und isoliert. Auf diese Weise werden die elektrisch leitfähigen Strukturen noch besser vor äußeren Einflüssen geschützt.In a further embodiment, the electrically conductive structures are covered and insulated by a glass layer. In this way, the electrically conductive structures are protected even better against external influences.

In einer weiteren Ausführungsform sind elektrisch leitfähigen Strukturen von dem Sensorträger zumindest teilweise hermetisch umschlossen. Auf diese Weise bleibt die Funktionsfähigkeit der elektrisch leitenden Strukturen auch bei extremen Temperaturen und Drücken erhalten, da diese auf diese Weise sehr gut von äußeren Einflüssen isoliert sind.In a further embodiment, electrically conductive structures are at least partially hermetically enclosed by the sensor carrier. In this way, the functionality of the electrically conductive structures is maintained even at extreme temperatures and pressures, since they are very well insulated from external influences in this way.

In einer weiteren Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Strukturen aus Platin und/oder Palladium ausgebildet. Diese Materialien eigenen sich hervorragend zum Ausbilden von gasdichten elektrischen leitfähigen Strukturen. Es können jedoch auch andere Metalle und Legierungen zur Ausbildung der elektrisch leitfähigen Strukturen verwendet werden. Beispielsweise können auch Legierungen verwendet werden, welche zumindest teilweise Kupfer, Aluminium, Gold und/oder Silber und weitere Legierungselemente beinhalten.In a further embodiment, the electrically conductive structures are made of platinum and/or palladium. These materials are excellently suited for forming gas-tight, electrically conductive structures. However, other metals and alloys can also be used to form the electrically conductive structures. For example, alloys can also be used which at least partially contain copper, aluminum, gold and/or silver and other alloying elements.

In einer weiteren Ausführungsform werden die elektrisch leitfähigen Strukturen mittels eines Druckverfahrens mit metallhaltigen Pasten und/oder Tinten auf den Grünling aufgebracht. Weitere Möglichkeiten des Aufbringens von elektrisch leitfähigen Strukturen, wie z.B. Galvanisieren oder Ätzen, sind ebenfalls möglich.In a further embodiment, the electrically conductive structures are applied to the green body by means of a printing process with pastes and/or inks containing metal. Other ways of applying electrically conductive structures, such as electroplating or etching, are also possible.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Sensorträger einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,5*10-6K-1 und 4,5*10-6K-1 (20-500°C) auf. In einer weiteren Ausführungsform weist der Sensorträger einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,4*10-6K-1 und 3.6*10-6K-1 (20-500°C) auf. Insbesondere ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Sensorkörpers exakt auf den Wert von Si oder SiC angepasst, wodurch auch bei sehr schnellen und erheblichen Temperaturwechseln keine Spannungen zwischen dem Sensorträger und dem Sensorelement entstehen.In a further embodiment, the sensor carrier has a thermal expansion coefficient of between 3.5*10 -6 K -1 and 4.5*10 -6 K -1 (20-500°C). In a further embodiment, the sensor carrier has a thermal expansion coefficient of between 3.4*10 -6 K -1 and 3.6*10 -6 K -1 (20-500° C.). In particular, the coefficient of thermal expansion of the sensor body is precisely matched to the value of Si or SiC, which means that there are no stresses between the sensor carrier and the sensor element even in the case of very rapid and significant temperature changes.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor als ein Drucksensor, insbesondere als ein Brennraumdrucksensor für Verbrennungskraftmaschinen von Fahrzeugen ausgebildet. Der Sensor kann jedoch auch beispielsweise als ein Temperatursensor, Beschleunigungssensor, Wärmestrahlungssensor, Feuchtigkeitssensor usw. ausgebildet sein.In a further embodiment, the sensor is designed as a pressure sensor, in particular as a combustion chamber pressure sensor for internal combustion engines in vehicles. However, the sensor can also be embodied as a temperature sensor, acceleration sensor, thermal radiation sensor, moisture sensor, etc., for example.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Sensorelement mit einem Glaslot an dem Sensorträger befestigt, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,5*10-6K-1 und 4,5*10-6K-1 (20-500°C) aufweist. In einer weiteren Ausführungsform weist das Glaslot einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,4*10-6K-1 und 3,6 *10-6K-1 (20-500°C) auf. Auf diese Weise wird die Stabilität der Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Sensorträger erhöht, wodurch die Lebensdauer des Sensors weiter gesteigert werden kann. Ferner kommt es aufgrund der Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glaslotes an den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Sensorträgers bei einer Temperaturänderung zu keinen Spannungen zwischen dem Glaslot und dem Sensorträger und/oder dem Sensorelement, welches von dem Sensorträger getragen wird, wodurch die Stabilität des Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Sensorträger auch bei starken Temperaturänderungen sichergestellt ist.In a further embodiment, the sensor element is attached to the sensor carrier with a glass solder which has a thermal expansion coefficient of between 3.5*10 -6 K -1 and 4.5*10 -6 K -1 (20-500° C.). In a further embodiment, the glass solder has a thermal expansion coefficient of between 3.4*10 -6 K -1 and 3.6*10 -6 K -1 (20-500° C.). In this way, the stability of the connection between the sensor element and the sensor carrier is increased, as a result of which the service life of the sensor can be further increased. Furthermore, due to the adaptation of the thermal expansion coefficient of the glass solder to the thermal expansion coefficient of the sensor carrier, there are no stresses between the glass solder and the sensor carrier and/or the sensor element, which is carried by the sensor carrier, in the event of a temperature change, which increases the stability of the connection between the sensor element and the sensor carrier Sensor carrier is ensured even with strong temperature changes.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensorträger von einem wassergekühlten Sensorgehäuse umgeben. Durch diese Ausbildung kann der Sensor auch bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden, da die Temperatur des Sensors und des Sensorträgers bzw. des Sensorelements in gewissen Grenzen gehalten werden kann.In a further embodiment, the sensor carrier is surrounded by a water-cooled sensor housing. Due to this design, the sensor can also be used at very high temperatures, since the temperature of the sensor and the sensor carrier or the sensor element can be kept within certain limits.

Ein derartig ausgebildeter Sensor ist besonders unempfindlich gegenüber physikalischen und chemischen Einflüssen, und weist daher eine besonders lange Lebensdauer und Haltbarkeit auf.A sensor designed in this way is particularly insensitive to physical and chemical influences and therefore has a particularly long service life and durability.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

  • 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensorträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensorträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine schematische Schnittansicht eines Sensors mit einem Sensorträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine Ansicht eines schematischen Aufbaus eines Sensorträgers aus einer Zirkonsilicat-Codierit-Keramik gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawings. They show:
  • 1 a schematic flowchart of a method for producing a sensor carrier according to an embodiment of the invention;
  • 2 a schematic flowchart of a method for producing a sensor carrier according to an embodiment of the invention;
  • 3 a schematic sectional view of a sensor with a sensor carrier according to an embodiment of the invention;
  • 4 a view of a schematic structure of a sensor carrier made of a zirconium silicate coderite ceramic according to an embodiment of the invention;

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements and devices are provided with the same reference symbols in all figures—unless otherwise stated.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensorträgers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt S1 wird eine Pulvermischung, welche ZrO2, SiO2 und 30% - 40 Vol. % Cordierit, insbesondere 35 Vol. % Cordierit aufweist, bereitgestellt. Im Schritt S2 wird die Pulvermischung derart zermahlen und/oder homogenisiert, dass die Pulvermischung eine maximale Korngrö-ße von 10 µm aufweist. Ein Aufbereitungsschritt, in welchen die Pulvermischung mit organischen Hilfsstoffen aufbereitet wird, kann sich an diesen Verfahrensschritt anschließen. Im Schritt S3 wird ein Grünling aus der Pulvermischung geformt. Im Schritt S4 werden elektrisch leitfähige Strukturen auf den Grünling aufgebracht. Im Schritt S5 wird der Grünling zu dem Sensorträger aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik unter oxidierenden Bedingungen in einem Brennofen mit einer Heizrate von 1 - 4 K/min bei 1320 - 1380 Grad Celsius und einer Haltezeit von 4 - 8 Stunden, insbesondere 5 Stunden reaktionsgesintert, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen zu einem gasdichten metallischen Gefüge reagieren. 1 shows a schematic flow diagram of a method for producing a sensor carrier according to an embodiment of the present invention. In step S1, a powder mixture containing ZrO 2 , SiO 2 and 30%-40% by volume of cordierite, in particular 35% by volume of cordierite, is provided. In step S2, the powder mixture is ground up and/or homogenized in such a way that the powder mixture has a maximum particle size of 10 μm. A processing step, in which the powder mixture is processed with organic auxiliaries, can follow this process step. In step S3, a green compact is formed from the powder mixture. In step S4, electrically conductive structures are applied to the green compact. In step S5, the green body becomes the sensor carrier made of a zirconium silicate cordierite ceramic under oxidizing conditions in a furnace with a heating rate of 1-4 K/min at 1320-1380 degrees Celsius and a holding time of 4-8 hours, in particular 5 hours reaction sintered, whereby the electrically conductive structures react to form a gas-tight metallic structure.

2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensorträgers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schritte S1 bis S4 sind mit dem in 1 dargestellten Verfahren im Wesentlichen identisch. Im Schritt S5 wird der Grünling in einer Form angeordnet. Im Schritt S6 wird die Form mit der Pulvermischung derart ausgefüllt, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen von der Pulvermischung zumindest teilweise umschlossen sind und der endgültige Grünling entsteht. Im Schritt S7 wird der endgültige Grünling zu dem Sensorträger aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik reaktionsgesintert, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen zu einem gasdichten metallischen Gefüge versintern. 2 shows a schematic flow chart of a method for producing a Sen sorber according to an embodiment of the present invention. Steps S1 to S4 are linked to the in 1 the methods shown are essentially identical. In step S5, the green compact is placed in a mold. In step S6, the mold is filled with the powder mixture in such a way that the electrically conductive structures are at least partially enclosed by the powder mixture and the final green body is created. In step S7, the final green compact is reaction-sintered to form the sensor carrier made from a zirconium silicate cordierite ceramic, with the electrically conductive structures sintering to form a gas-tight metallic structure.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Sensors 1. Der in 3 dargestellte Sensor 1 ist z.B. ein Drucksensor, insbesondere ein Brennraumdrucksensor. Der Sensor 1 weist ein Sensorgehäuse 5 auf, welches beispielsweise aus einem Metall, z.B. Stahl, ausgebildet ist. In dem Sensorgehäuse 5 ist ein Elektronikmodul 6 angeordnet, welches Messsignale auswerten und digitalisieren kann. Ferner weist der Sensor 1 einen wassergekühlten Zylinderkopf 2 auf, in welcher der Sensorträger 4 angeordnet ist. Der wassergekühlte Zylinderkopf 2 kann einstückig mit dem Sensorgehäuse 5 ausgebildet sein. Der Sensorträger 4 ist von einem Schutzrohr 7, beispielsweise aus Metall, umgeben. Innerhalb des Sensorträgers 4 sind elektrisch leitfähige Strukturen 9, z.B. Leitbahnen und/oder Widerstände, beispielsweise aus Platin oder Palladium, vorgesehen, welche durch den Sensorträger 4 verlaufen. 3 shows a schematic sectional view of a sensor 1. The in 3 Sensor 1 shown is, for example, a pressure sensor, in particular a combustion chamber pressure sensor. The sensor 1 has a sensor housing 5 which is made of a metal, for example steel, for example. An electronics module 6 is arranged in the sensor housing 5 and can evaluate and digitize measurement signals. Furthermore, the sensor 1 has a water-cooled cylinder head 2 in which the sensor carrier 4 is arranged. The water-cooled cylinder head 2 can be designed in one piece with the sensor housing 5 . The sensor carrier 4 is surrounded by a protective tube 7, for example made of metal. Electrically conductive structures 9 , for example interconnects and/or resistors, for example made of platinum or palladium, are provided inside the sensor carrier 4 and run through the sensor carrier 4 .

An der Spitze des Sensorträgers 4 ist ein als MEMS-Chip ausgebildetes Sensorelement 8 angeordnet, welches über Silizium-Durchkontaktierung mit den elektrisch leitfähigen Strukturen 9 im Sensorträger 4, und auf diese Weise mit den Elektronikmodul 6 elektrisch gekoppelt ist.A sensor element 8 embodied as an MEMS chip is arranged at the tip of the sensor carrier 4 and is electrically coupled to the electrically conductive structures 9 in the sensor carrier 4 and in this way to the electronics module 6 via silicon through-plating.

Die Abdichtung des Sensorträgers 4 und den elektrisch leitfähigen Strukturen 9 gegenüber dem metallischen Sensorgehäuses 5, welches als Einschraubkörper ausgebildet ist, erfolgt mit metallischen Dichtringen 3, welche beispielsweise aus Stahl mit eine Kupferauflage ausgebildet sind, und einer mechanischen Verspannung, z.B. durch eine Verschraubung oder Verschweißung in verstemmten Zustand, und unter Verwendung von unterschiedlichen Metallen, die in ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten und Längen so aufeinander abgestimmt sind, dass die geringe thermische Ausdehnung des eingespannten Sensorträgers 4 kompensiert wird und damit die kraftschlüssige Abdichtung über den gesamten Einsatztemperaturbereich erhalten werden kann.The sensor carrier 4 and the electrically conductive structures 9 are sealed against the metal sensor housing 5, which is designed as a screw-in body, with metal sealing rings 3, which are made, for example, of steel with a copper coating, and mechanical bracing, e.g. by screwing or welding in the caulked state, and using different metals that are matched to one another in terms of their coefficients of thermal expansion and lengths such that the low thermal expansion of the clamped sensor carrier 4 is compensated for and thus the non-positive seal can be maintained over the entire operating temperature range.

Die Anbindung und Befestigung des Sensorelements 8 an den Sensorträger 4 ist durch ein Glaslot 10 vorgesehen, welches einen angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, und welches die elektrischen Kontakte zum Brennraum hin isoliert, und durch eine Metallpaste, welche gleichzeitig beim Schmelzen des Glaslotes durch die Sinterung der Metallpartikel den elektrischen Kontakt zwischen den zur Sensorelement-Rückseite durchgeführten und metallisierten elektrisch leitenden Strukturen 9 und den stirnseitigen Enden der elektrisch leitenden Strukturen 9 des Keramik-Sensorträgers 4 herstellt. Das Glaslot 10 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher an den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Sensorelementes 8 und/ oder des Sensorträgers 4 angepasst ist. Dadurch können Spannungen zwischen dem Sensorelement 8 und dem Sensorträger 4 und dem Glaslot 10 größtenteils vermieden werden, da sich der Sensorträger 4, das Glaslot 10 und/oder das Sensorelement 8 im gleichen Maße ausdehnen oder schrumpfen.The connection and attachment of the sensor element 8 to the sensor carrier 4 is provided by a glass solder 10, which has an adapted coefficient of thermal expansion and which insulates the electrical contacts to the combustion chamber, and by a metal paste, which at the same time melts the glass solder through the sintering of the metal particles produces the electrical contact between the metalized, electrically conductive structures 9 that are routed to the rear of the sensor element and the front ends of the electrically conductive structures 9 of the ceramic sensor carrier 4 . The glass solder 10 has a thermal expansion coefficient which is adapted to the thermal expansion coefficient of the sensor element 8 and/or the sensor carrier 4 . As a result, stresses between the sensor element 8 and the sensor carrier 4 and the glass solder 10 can be largely avoided since the sensor carrier 4, the glass solder 10 and/or the sensor element 8 expand or shrink to the same extent.

4 zeigt eine Ansicht eines schematischen Aufbaus eines Sensorträgers 4 aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik. Für den Aufbau des Sensorträgers 4 mit innenliegenden elektrisch leitfähigen Strukturen 9, z.B. metallischen Leiterbahnen, im Cofiring ist zuerst die entlang der Mittelachse getrennte Hälfte eines rotationssymmetrischen Substrates als Grünling herzustellen, auf dessen plane Fläche die elektrisch leitfähigen Strukturen 9 z.B. mittels Siebdruck aufgetragen und getrocknet werden. Die Form des Grünlings 4 wird anschließend in einem zweiten Formgebungsschritt durch Ausfüllen eines verbleibenden Hohlraums in einer entsprechenden Form, welche die Endgeometrie des Sensorträgers 4 aufweist, und in welcher der Grünling angeordnet ist, ausgebildet. Dies sollte idealerweise mit einem Spritzgussprozess, z.B. mittels Ceramic Injection Moulding oder Heißgießen, realisiert werden. 4 shows a view of a schematic structure of a sensor carrier 4 made of a zirconium silicate cordierite ceramic. For the construction of the sensor carrier 4 with internal electrically conductive structures 9, e.g. metallic conductor tracks, in the cofiring, the half of a rotationally symmetrical substrate separated along the central axis must first be produced as a green body, on whose flat surface the electrically conductive structures 9 are applied, e.g. by means of screen printing and dried . The shape of the green compact 4 is then formed in a second shaping step by filling a remaining cavity in a corresponding mold which has the final geometry of the sensor carrier 4 and in which the green compact is arranged. Ideally, this should be realized with an injection molding process, eg by means of ceramic injection molding or hot casting.

Durch einen Absatz 11 an der einen Stirnseite 13 zwischen den beiden Hälften des Sensorträger 4 ist die Möglichkeit für Bond- oder Klemmverbindungen der elektrischen Kontakte des Elektronikmoduls 6 auf einer Ebene gegeben. Auf der Sensor-Seite 12 können die stirnseitig heraustretenden elektrisch leitfähigen Strukturen 9 z.B. durch einen Schleifprozess nach der Reaktionssinterung sicher freigelegt werden, wodurch eine ebene Oberfläche für die Montage des Sensorelementes 8 geschaffen wird.A step 11 on one end face 13 between the two halves of the sensor carrier 4 makes it possible to bond or clamp the electrical contacts of the electronic module 6 on one level. On the sensor side 12, the electrically conductive structures 9 protruding from the front can be safely uncovered, e.g. by a grinding process after reaction sintering, which creates a flat surface for the assembly of the sensor element 8.

Die elektrisch leitfähigen Strukturen 9 werden durch mindestens ein Edelmetall gebildet, welches bei der Sintertemperatur der Pulvermischung nicht schmilzt. Insbesondere bietet sich hier Platin an. Es sind aber auch andere Metalle, wie z.B. Palladium denkbar. The electrically conductive structures 9 are formed by at least one precious metal which does not melt at the sintering temperature of the powder mixture. Platinum is particularly suitable here. However, other metals such as palladium are also conceivable.

Allerdings muss eine dafür ausgebildete Metallpaste die hierfür notwendigen Druckeigenschaften aufweisen, um bei der Sintertemperatur der Pulvermischung zu einem gasdichten metallischen Gefüge der Leiterbahnen 9 zu führen.However, a metal paste designed for this must have the necessary printing properties have properties in order to lead to a gas-tight metallic structure of the conductor tracks 9 at the sintering temperature of the powder mixture.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in a variety of ways. In particular, the invention can be changed or modified in many ways without departing from the essence of the invention.

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen eines Sensorträgers (4) mit den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen einer Pulvermischung, welche ZrO2, SiO2 und 30% - 40 Vol. % Cordierit, insbesondere 35 Vol. % Cordierit aufweist; b) Zermahlen und/oder Homogenisieren der Pulvermischung derart, dass die Pulvermischung eine maximale Korngröße von 10 µm aufweist; c) Formen eines Grünlings aus der Pulvermischung; d) Aufbringen von elektrisch leitfähigen Strukturen (9) auf den Grünling; e) Reaktionssintern des Grünlings zu dem Sensorträger (4) aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik unter oxidierenden Bedingungen in einem Brennofen mit einer Heizrate von 1 - 4 K/min bei 1320 - 1380 Grad Celsius und einer Haltezeit von 4 - 8 Stunden, insbesondere 5 Stunden, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (9) zu einem gasdichten metallischen Gefüge versintern.Method for producing a sensor carrier (4) with the following method steps: a) providing a powder mixture which has ZrO 2 , SiO 2 and 30%-40% by volume cordierite, in particular 35% by volume cordierite; b) grinding and/or homogenizing the powder mixture in such a way that the powder mixture has a maximum particle size of 10 μm; c) forming a green body from the powder mixture; d) application of electrically conductive structures (9) to the green compact; e) Reaction sintering of the green body to form the sensor carrier (4) made of a zirconium silicate cordierite ceramic under oxidizing conditions in a furnace with a heating rate of 1 - 4 K/min at 1320 - 1380 degrees Celsius and a holding time of 4 - 8 hours, in particular 5 hours, with the electrically conductive structures (9) sintering to form a gas-tight metallic structure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verfahrensschritt (d) und (e) die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: d1) Anordnen des Grünlings in einer Form; d2) Ausfüllen der Form mit der Pulvermischung derart, dass die elektrische leitfähigen Strukturen von der Pulvermischung umschlossen sind und der endgültige Grünling entsteht.procedure after claim 1 , characterized in that between process step (d) and (e) the following process steps are carried out: d 1 ) arranging the green body in a mould; d 2 ) Filling the mold with the powder mixture in such a way that the electrically conductive structures are surrounded by the powder mixture and the final green compact is formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SiO2 als amorphes Glasmehl und das ZrO2 mit einer Korngröße von kleiner 15 µm bereitgestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the SiO 2 is provided as amorphous glass flour and the ZrO 2 with a grain size of less than 15 µm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen der aufbereiteten Pulvermischung durch Trockenpressen, Heißgießen, Pulverspritzgießen oder Foliengießen erfolgt.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the prepared powder mixture is shaped by dry pressing, hot casting, powder injection molding or film casting. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zermahlene und/oder homogenisierte Pulvermischung durch Kneten mit organischen Binderpolymeren und/oder Weichmachern bei bis zu 150°C aufbereitet und granuliert wird.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the ground and/or homogenized powder mixture is prepared and granulated by kneading with organic binder polymers and/or plasticizers at up to 150°C. Sensorträger (4) aus einer Zirkonsilicat-Cordierit-Keramik, mit elektrisch leitfähigen Strukturen (9), welche auf und/oder durch den Sensorträger (4) verlaufen, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.Sensor carrier (4) made of a zirconium silicate cordierite ceramic, with electrically conductive structures (9) which run on and/or through the sensor carrier (4), produced by the method according to one of Claims 1 until 5 . Sensorträger (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen (9) von einer Glasschicht abgedeckt und isoliert sind.Sensor carrier (4) after claim 6 , characterized in that the electrically conductive structures (9) are covered and insulated by a glass layer. Sensorträger (4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitfähigen Strukturen (9) von dem Sensorträger (4) zumindest teilweise hermetisch umschlossen sind.Sensor carrier (4) after claim 6 or 7 , characterized in that electrically conductive structures (9) are at least partially hermetically enclosed by the sensor carrier (4). Sensorträger (4) nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen (9) aus Platin und/oder Palladium ausgebildet sind.Sensor carrier (4) according to one of Claims 6 - 8th , characterized in that the electrically conductive structures (9) are made of platinum and/or palladium. Sensorträger (4) nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (4) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,5*10-6K-1und 4,5*10-6K-1(20-500°C) aufweist.Sensor carrier (4) according to one of Claims 6 - 9 , characterized in that the sensor carrier (4) has a thermal expansion coefficient between 3.5*10 -6 K -1 and 4.5*10 -6 K -1 (20-500°C). Sensor (1), mit einem Sensorträger (4) nach einem der Ansprüche 6-10, und mit einem Sensorelement (8), welches an den Sensorträger (4) befestigt ist und an die elektrisch leitfähigen Strukturen (9) elektrisch gekoppelt ist.Sensor (1), with a sensor carrier (4) according to one of Claims 6 - 10 , and having a sensor element (8) which is attached to the sensor carrier (4) and is electrically coupled to the electrically conductive structures (9). Sensor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (8) mit einem Glaslot (10) an dem Sensorträger (4) befestigt ist, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 3,5*10-6K-1 und 4,5*10-6K-1 (20-500°C) aufweist.Sensor (1) after claim 11 , characterized in that the sensor element (8) with a glass solder (10) is attached to the sensor carrier (4), which has a thermal expansion coefficient between 3.5 * 10 -6 K -1 and 4.5 * 10 -6 K -1 (20-500°C). Sensor (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (4) von einem wassergekühlten Sensorgehäuse (2, 5) umgeben ist.Sensor (1) after claim 11 or 12 , characterized in that the sensor carrier (4) is surrounded by a water-cooled sensor housing (2, 5).
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