CN105784171A - 包括保护框架的测量分流器 - Google Patents

包括保护框架的测量分流器 Download PDF

Info

Publication number
CN105784171A
CN105784171A CN201610118540.9A CN201610118540A CN105784171A CN 105784171 A CN105784171 A CN 105784171A CN 201610118540 A CN201610118540 A CN 201610118540A CN 105784171 A CN105784171 A CN 105784171A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
electric resistance
resistance structure
temperature sensor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610118540.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105784171B (zh
Inventor
卡尔海因茨·维南德
玛吉特·桑德尔
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.)
Heli Advanced Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
Heraeus Sensor Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Sensor Technology GmbH filed Critical Heraeus Sensor Technology GmbH
Publication of CN105784171A publication Critical patent/CN105784171A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105784171B publication Critical patent/CN105784171B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/183—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer characterised by the use of the resistive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明的名称是包括保护框架的测量分流器。本发明涉及一种温度传感器，尤其是高温传感器，其包括基板，至少两个端子触点和至少一个电阻结构，其中所述端子触点和至少一个电阻结构被布置在所述基板的第一面上，以及所述电阻结构的至少一个由所述端子触点电接触，其中至少一个电极被布置在所述基板第一面上靠近所述电阻结构的两个端子触点中的每个上，所述电极被分别电连接到所述端子触点，或至少一个电极被布置在所述基板第一面上靠近所述电阻结构的至少一个端子触点上，其中所述电极或所述多个电极被设计为与所述电阻结构在一个工件中。本发明还涉及包括这样的温度传感器的高温传感器。本发明还涉及用于产生这种温度传感器的方法，其中，至少一个电阻结构被施加于基板的第一面，其中优选地，金属涂层通过这样的方式被施加于所述基板：所述涂层形成所述至少一个电阻结构，至少两个端子触点和至少一个电极，以便所述端子触点电接触所述至少一个电阻结构，以及将至少一个电极与至少一个端子触点电接触。

Description

包括保护框架的测量分流器
技术领域
本发明涉及温度传感器，尤其是高温传感器，其包括基板，至少两个端子触点和至少一个电阻结构，其中所述端子触点以及电阻结构中的至少一个被布置在所述基板的第一面上，以及其中至少一个电阻结构由所述端子触点电接触。
本发明还涉及用于生产这样温度传感器的方法，其中，至少一个电阻结构被施加于基板的第一面，以及涉及包括这样温度传感器的高温传感器。
背景技术
由铂系金属制成的温度传感器在WO92/15101A1是已知的，其包括被施加于陶瓷基板的铂电阻层和施加于其上的钝化层。
US5202665A公开了用于生产温度传感器的方法，其中利用厚膜技术，铂层被施加于基板上。铂粉与氧化物以及用于此目的的粘合剂混合，并通过丝网印刷被施加。
而且，用于电阻温度计的电测量电阻结构和生产这样电测量电阻结构的方法在US4050052A或DE2527739C3中是已知的。
JP57114830A公开了温度传感器，在所述温度传感器中用于确定基板上温度的测量电极被第二电极环绕，以便通过电极之间基板表面的电阻测量确定湿度。
类似的结构在EP0437325A2中公开，其中，所述基板的表面电阻或内部电阻借助两个附加的电极确定，所述两个附加的电极被布置靠近所述基板上的电阻层或基板的另一面。
为了生产这样的温度依赖电阻作为温度传感器，Pt电阻层作为厚膜以曲折形状的形式被施加在具有由电绝缘材料制成的表面的基板上，其中所述电阻层的外表面被由电绝缘材料制成的层覆盖，所述层起钝化层的作用。这样的传感器的问题是金属离子可迁移到电阻层，并且会损坏或甚至破坏电阻层，尤其是在高温下。这导致温度传感器的性能被改变。
用于生产温度依赖电阻的方法包括用铂作为温度传感器，这在EP0543413A1中是已知的，其中，电极被施加在与所述电阻层一定距离处。这是为了防止电流导通造成的离子到所述电阻层的迁移。为此目的，所述电极被电连接到所述电阻层。
EP0327535B1公开了具有薄膜铂电阻作为测量元件的温度传感器。由铂制成的温度测量电阻被布置在电绝缘基板的表面上，其中所述电阻元件被介电保护层覆盖，所述介电保护层优选由二氧化硅制成，并且具有范围从200到400nm的厚度。而且，扩散阻挡层被提供作为外涂层，所述扩散阻挡层通过钛在氧气氛中的沉积被施加以形成氧化钛。该阻挡层具有范围从600到1200nm的厚度。虽然所述扩散阻挡层允许氧气接近介电层，从而部分地防止自由金属离子从玻璃层扩散出来侵蚀(attack)到铂层上，但是在极端的环境条件下，对铂层的侵蚀可能仍然发生，从而使他们作为温度感应元件的物理行为受到损害。
根据EP0973020A1，这样的温度传感器可以配有牺牲阴极，并且承受高达1100℃的温度。该技术保护测量分流器免受化学或机械侵蚀。不过，必须确保该传感器的阴极是正确电连接的，这是因为电连接的混乱导致所述传感器的破坏。此外，所述传感器在从700℃开始的温度下经历漂移。
具有Pt电阻膜的温度传感器在DE102007046900A1中是已知的，所述层被由氧化铝制成的薄膜覆盖。覆盖物(cover)被粘贴到覆盖所述电阻膜的陶瓷膜上。被掺杂金属的玻璃陶瓷被导电连接到所述温度传感器的端面中的一个，形成牺牲阴极，以便保护所述电阻层免受金属阳离子的有害影响，从而减轻所述温度传感器的老化过程或防止所述温度传感器被破坏。电源连接和所述传感器被安装的外壳的极性的影响可能导致所述传感器漂移。
所有这些温度传感器的缺点是所述温度传感器具有复杂的设计，所述设计包括几个层，其中一些是复杂的。由于所述复杂的设计，生产需要很多工作步骤，其中用于生产这种温度传感器的成本是很高的。
另外一个相当大的缺点是，在所述温度传感器安装或使用期间，必须观察极性，因为否则的话，温度测量可恶化或所述温度传感器可能不适于使用，或所述温度传感器在其第一次操作的时候，甚至可能被破坏。
发明内容
本发明的目标是克服现有技术的缺点。尤其是，发现了可以被经济有效实施的简单设计，其还可以使大量生产容易进行。
本发明的另一个目标是进一步提供传感器，其在750℃到1200℃的应用范围的漂移被降低，并且其对电源连接和外壳的极性是不敏感的。
本发明的目标通过以下实现：将至少一个电极布置在靠近基板第一面上的电阻结构的两个端子触点的每个上，所述电极被电连接到各自的端子触点。
通过这个设计，实现了在安装期间，不需要观察所述温度传感器的极性，从而保持所述电极作为牺牲电极的功能性。
可以提供所述电极与电阻结构被设计在一个工件(piece)中。
通过这样的方式，所述温度传感器的特别简单和紧凑设计可以被实施。所述设计可以在一个工作步骤中被执行，并且是经济有效的。
本发明的目标还通过以下实现：将至少一个电极布置在靠近基板第一面上的电阻结构的至少一个端子触点上，其中所述电极或多个电极与所述电阻结构被设计在一个工件中。
所述温度传感器的特别简单和紧凑设计还可以通过这种方式被实施。所述设计可以在一个工作步骤中被执行，并且是经济有效的。
这对于作为牺牲阴极的电极的功能来说是必不可少的。
可以为此目的提供是阴极的端子触点，其中所述至少一个电极被连接到所述端子触点。
可以根据本发明，在所有实施方式中提供电极框架或多个电极框架，至少一些区域中所述电阻结构，尤其是在至少一面由电极框定(frame)，优选地，所述电阻结构的至少两面被至少两个电极框定，特别优选地，所述电阻结构的相反两面由所述电极框定。
所述电极对电阻结构的框定对电阻结构产生特别好的保护。
可以进一步提供是金属氧化物的基板，其中所述金属氧化物优选被涂布。
金属氧化物特别适合作为基板。尤其是Al2O3特别适合作为基板。
当提供的电阻结构具有曲折形状的线性结构时——所述曲折形状的线性结构优选由金属、特别优选由铂制成时，实现本发明的特别有利的实施方式。
所述曲折形状的电阻层允许紧凑设计得以实施。铂在高温和化学腐蚀环境中特别适合。
根据本发明的进一步实施方式，至少电阻结构被介电层覆盖，优选地被至少一个陶瓷层、玻璃层或玻璃陶瓷层覆盖，其中所述介电层优选是自我支撑的。
所述覆盖导致所述温度传感器或由其组成的温度传感器芯片的耐久性明显改善。通过这样的设计，平面、横向布置的电极是特别有效的，尤其是当所述电极至少部分框定所述电阻层时，是很明显的。
本发明的目标还通过用于产生这种温度传感器的方法实现，其中，至少一个电阻结构被施加于基板的第一面，其中涂层，优选地，金属涂层以如下方式被施加于所述基板：所述涂层形成所述至少一个电阻结构、至少两个端子触点和至少一个电极，以使所述端子触点电接触所述至少一个电阻结构和使至少一个电极与至少一个端子触点电接触。
所述生产方法可以以特别简单和经济有效的方式被执行。
本发明的目标由包括这种温度传感器的高温传感器芯片进一步实现。
可以提供温度传感器的端子触点用电线接触。
可以进一步提供，至少所述电阻结构被直接覆盖，整个表面区域被陶瓷中间层和/或玻璃陶瓷和/或玻璃层直接覆盖。
这些层提供对高温传感器芯片的保护，使其免受机械和化学影响。
覆盖物被优选布置在陶瓷中间层上。电子温度传感器包括电阻层，其被布置在被设计为陶瓷基板的载体的电绝缘表面上，作为设置有电端子的测量分流器，其中所述电阻层被由电绝缘材料制成的至少一个层覆盖，保护所述电阻层免受污染或损坏，根据本发明，被设计为钝化层和/或作为扩散屏障的该层被覆盖物保护，以便承受高于1000℃的温度。
尤其是，包括玻璃陶瓷的玻璃陶瓷覆盖物或陶瓷覆盖物被粘贴到覆盖所述电阻层的陶瓷层。
覆盖所述电阻层的陶瓷层被定位在背对所述基板表面的所述电阻层的面上。
所述基板优选由金属氧化物制成，尤其是由蓝宝石或陶瓷材料制成。
利用厚膜方法将陶瓷粉末施加到所述电阻层，接着烧结所述粉末，以便形成扩散屏障或钝化层，这也是可能的。有利之处在于该方法是非常经济有效的。
进一步地，利用等离子喷涂法将陶瓷粉末施加到烧制基板的电阻层，以便形成扩散屏障或钝化层，这也是可能的。其有利之处在于，由于沉积温度，即使在使用期间后来出现的高温下，产生的层也保持其稳定性。
通过PVD(物理气相沉积)、IAD(离子辅助沉积)、IBAD(离子束辅助沉积)、PIAD(等离子体离子辅助沉积)或CVD(化学气相沉积)或磁控溅射方法的方式，扩散屏障或钝化层可以被额外施加。
本发明基于令人惊讶的发现，即这样的简单设计足以相当程度地减少金属离子对所述电阻层的负作用。首次发现，所述离子，尤其是移动的离子在高温时，可被与所述电阻层定位在相同水平面的充当牺牲阴极的电极截获。因此，提供作为牺牲阴极的简单电极已经是足够的，所述简单电极被布置靠近所述电阻层。通过这种方式，通过将所述电阻层与充当牺牲阴极的电极或多个电极施加在一起，任选地，也可以与端子触点施加在一起，作为基板上的一个结构，温度传感器的特别简单生产可以被采用。因此根据本发明，单一工作步骤足以生成所述电阻结构，所有电极以及任选地，还有基板上的端子触点。这增加了生产期间的速度，并显著降低制造成本。因此根据本发明，所述电阻结构被屏蔽免受外部电化学的影响，以便实现所述目标。
本发明的进一步惊奇发现是，当两个电极被连接到不同的端子触点时，被电连接到所述端子触点的极性不重要。所述两个电极中的一个总是被切换为阴极，因此实现了其作为离子吸气(iongetter)的功能，其被称为牺牲阴极，保护所述电阻层。所述离子是如此移动的，尤其是在高温的情况下，使得它们的相当高数量迁移到所述牺牲阴极，即使它们必须扩散到所述电阻层周围，也会如此迁移。为了更好保护电阻层免受离子，根据本发明，可以提供在所述电阻层周围延伸的电极。所述电极还可以在所述电阻层周围延伸，直到它们两个框定所述电阻层的相同侧面。那么一个电极是内侧电极，其被布置在更靠近所述电阻层的外围，以及另一个电极是外侧电极，其被布置在所述内侧电极的外围。
为了产生高温传感器，各个电阻结构被施加于金属氧化物基板上的一个平面中，根据本发明，端子触点和源于所述端子触点并部分框定所述电阻结构的电极与所述电阻层被结合构造在一起。
因此根据本发明，所述保护电极可以与所述电阻结构和端子触点一起在一个方法步骤中生产。这对于大量生产是特别有利的。
根据本发明，还提供了高温传感器芯片，其包括端子触点和毗邻于所述触点并作为电阻被构造在金属氧化物基板上的层，优选由钛酸镁、氧化铝、氧化锆增韧氧化铝(ZTA)、尖晶石或类似材料制成，其中根据本发明，所述电阻结构是被布置在一个平面中的导电结构的一部分，以及源于端子触点的阴极至少部分框定在这个平面中的电阻结构。
所述至少部分框定保护所述电阻结构的阴极防止其受电化学危害，尤其是当其被额外提供陶瓷薄膜或厚膜时，在耐温特性方面，其与以前的已知温度传感器相比具有更少的漂移，尤其是在更高温度的情况下。
在包括两个部分框定电极的一个实施方式中，所述框定电极被电连接到两个不同的端子触点，所述组件的极性不再是重要的，因此，所述温度传感器安装期间的复杂性，或实施所述温度传感器的芯片的安装复杂性，以及在缺陷安装的情况下，对所述温度传感器的损坏或破坏的危险大大降低。
所述测量分流器优选可以是包括铂的电阻层，特别是其可以利用薄膜或厚膜技术实施。所述扩散屏障可以以中间层的形式设计。已经发现，所述温度依赖电阻具有经济有效的生产和高使用寿命是有利的。
在一个实际实施方式中，所述中间层的厚度范围从0.2μm到50μm。
在根据本发明的优选实施方式中，所述载体由Al2O3制成。此外，所述扩散屏障或中间层优选也由Al2O3、HfO2或这两种材料的混合物制成，其中Al2O3的重量分数范围为20％到70％。
所述扩散屏障或中间层由层系统组成也是可能的，所述层系统包括具有至少两层的层序列，每个层由至少一种氧化物形成，所述至少一种氧化物来自由Al2O3、MgO、HfO2以及Ta2O5组成的组；在该点，至少一层可以由这些氧化物中的两种形成，其中优选地，氧化物的物理混合物被采用；不过，使用混合的氧化物也是可能的。
在本发明的进一步实施方式中，由Al2O3、MgO和Ta2O5组成的组可以被扩展到包括二氧化铪。
所述扩散屏障或钝化层优选由根据表1的单层系统制成，表1包括在位置1到6指示的材料，或由根据表2的多层系统制成，所述多层系统包括至少两层1和2，其中进一步的层或进一步的多层可以与层2毗邻。不同的层材料由编号7到30的单独位置或线表示。
表1：单层系统
表2：多层系统
根据本发明，根据两个实施方式的钝化层可以进一步包括SiO2、BaO和Al2O3的混合物，其中SiO2的重量分数在20％到50％的范围。
已经发现，这种混合物具有高绝缘电阻是有利的。
附图说明
本发明的示例性实施方式将在下文中基于四个示意图进行描述，不过本发明不局限于所述示意图。在所述图中：
图1：示出包括阴极的导电结构的示意图，所述阴极部分框定电阻结构；
图2：示出包括电阻结构的导电结构示意图，其中所述电阻结构由两个电极部分框定；
图3：示出根据本发明的测量分流器的示意分解视图，所述测量分流器包括在基板上的端子触点；以及
图4：示出根据本发明的备选测量分流器的示意分解视图，所述测量分流器包括在基板上的端子触点。
附图标记说明
1、11电阻层
2、12端子触点/阴极
3、13端子触点/阳极
4、14电极
5、15电极
16基板/金属氧化物
18扩散屏障层/氧化铝层
19钝化层/玻璃陶瓷
20覆盖物/陶瓷
21、22连接引线
23、24端子焊盘
25固定装置/玻璃吊饰
26中间层/涂层
具体实施方式
图1示出温度传感器的示意性透视图，所述温度传感器可以以该方式被施加在基板(未示出)上作为薄膜。所述温度传感器包括电阻结构1，其两个端部被连接到两个端子触点2、3。所述电阻结构1作为平坦带状物在所述端子触点2、3之间曲折延伸。作为牺牲电极的电极4被连接到所述端子触点2、3的阴极2。
如图1所示的电极4保护电阻结构1，尤其是铂电阻，使其免受电化学杂质的横向渗入，这会改变所述电阻结构1的电阻值，造成干扰漂移，或甚至电阻结构1的破坏。通过组件例如包括这种温度传感器的高温传感器芯片扩散的电化学杂质，例如金属离子，侵蚀所述电阻结构的金属并在边缘处溶解电阻结构1。这改变电阻结构1的横截面，从而改变其电阻。由于阴极2的负电荷，电极4同样形成阴极，以便正电荷金属离子被电极4吸引，并侵蚀(污染)电极4，而不是电阻结构1。
电阻结构1与端子触点2、3和电极4在一个方法步骤中被构造在一起。为此目的，利用涂布方法，如图1所示的整个结构1、2、3、4(如图1所示的温度传感器)被生成在基板上。完成所述的简单生产过程对于大量生产是最佳的，并且与最小化的材料使用量相关联，尤其是当应用薄膜技术时，根据本发明，所述应用薄膜技术是特别优选的，这是由于可以实现测量精度和小型化。在这方面，根据本发明，优选地，铂薄膜光刻构造已经被成功采用。
电极4在两个侧面上框定电阻结构1。电阻结构1的侧面被连接到阴极2，就是说，在温度测量期间，所述电阻结构1的侧面具有最强负电荷，从而被电极4很好地保护。扩散的正电荷金属离子被电极4吸引，并被吸附到电极4。正如令人惊奇的发现，这种吸引是如此的强烈，在高温下明显，即使是未被电极4框定的电阻结构1的侧面上存在的金属离子，或上面或下面存在的金属离子也朝电极4迁移，并被其吸附。结果，利用简单厚膜或薄膜技术生产的单一层的如此简单结构也足以实现所期望的效果。
图2示出根据本发明的备选温度传感器的示意性透视图。温度传感器可以以现有形式被施加于介电基板(未示出)上。与如图1所示的温度传感器相反，根据图2的一个温度传感器包括两个电极4、5，其中每个被连接到端子触点2、3中的一个。
在电连接已经完成后，如图2所示的电极4、5中的一个变成阴极，保护电阻结构1的该阴极被提供为测量渗入电化学杂质的分流器。这简化了所述温度传感器的安装，这是因为不正确的连接(极性反转)不再发生。因此，独立于电连接，偏移急剧降低。在这个实施方式中，外壳的极性和电势也是任意的，这尤其至关重要。
与现有技术相反，在这个实施方式中，外壳的极性和电势因此是任意的。当将包括电阻结构1的芯片安装到传感器外壳中时，这节省相当大的精力。
与图1和上述优势相似，电阻结构1与端子触点2、3以及电极4和5在一个方法步骤中被构造在一起。电极4和5每个框定电阻结构1的一侧，所述侧面被彼此相反布置。电极4、5在电阻结构1的公共第三侧面上额外延伸围绕拐角。通过这种方式，曲折形状的电阻结构1的第一圈被电极4、5环绕，并被很好保护。
根据本发明，电极4、5在曲折之间、主要在第一曲折之间延伸也可以被特别有利地提供。
图3和4示出根据本发明的测量分流器的示意性分解图。曲折形状的电阻结构11被电连接到两个端子触点12、13。与图2所示相似，电阻结构11被比两个侧面稍多的两个电极框定。这些电极14、15被连接到两个端子触点12、13，并且充当保护电阻结构11的牺牲电极。电阻结构11、端子触点12、13和电极14、15作为一个工件结构被施加在基板16上。所述结构在一个工作步骤中生产，例如通过光刻方法。因此，整个结构可以作为例如薄膜，被布置在蓝宝石或陶瓷基板16的平坦表面上。端子触点12、13由与电阻结构11和电极14、15相同的材料制成。所使用的材料优选是铂或铂合金。
根据图3和4，背对基板16的电阻结构11的面被提供作为中间层的扩散屏障层18，其又被由玻璃或玻璃陶瓷制成的钝化层19和覆盖物20覆盖。
由于覆盖物20，包括铂的电阻结构11的感测结构被有效保护，以便免受环境大气的污染。在这样的多层设计中，阳离子对电阻结构11是特别有害的，利用高纯度的玻璃陶瓷19的陶瓷和玻璃成分，所述阳离子的害处得以避免，由于所述阳离子在电场中的迁移，在高温下，其会很快污染铂，从而急剧影响产生的铂合金的温度/电阻功能，使得电阻结构11的高温电阻不再被确保用于温度测量。由于作为中间层或扩散屏障18的第一热力学稳定和纯净铪或铝氧化物层，硅和其他物质或离子进入污染铂的几率被确定地最小化。通过这种方式，例如以曲折形状构造的电阻结构11被保护，不仅使其基板面而且使相反面免于受到污染。通过物理气相沉积的方式，中间层或扩散屏障18可以被施加。
通过由纯氧化铝(Al2O3)制成的非常稳定的层覆盖电阻结构11的铂结构的方式，氧化铝层18优选被超化学计量施加。因此，给出包括硅并由玻璃陶瓷制成的钝化层19，其仅最小接触活性铂电阻结构11，从而确保电阻结构11相对于外部污染元素的作为机械保护的密封。
根据图3，小的陶瓷板20被施加于玻璃陶瓷19。小的陶瓷板20表示额外的钝化，并充当防止实际温度传感器被插入的外壳中的颗粒磨损的机械“保护罩”。这提供了对机械磨损和电化学杂质的防护。
在根据图3或4的一个实施方式中，端子触点12、13与经由连接焊盘23和24的连接电线21和22以及电绝缘固定吊饰25应变消除。这种固定吊饰25由高纯度玻璃或玻璃陶瓷制成。
除了上述设置的作为扩散屏障18的中间层的实施方式，应当指出这个层可以利用薄膜方法以厚度范围从0.2到10μm、优选5μm施加，或可以利用厚膜方法以厚度范围从5到50μm、优选15μm施加。
在电阻结构11上的端子触点焊盘23、24的厚度范围是从10到50μm，以及优选地，是20μm。作为载体的基板16具有厚度范围是从0.1mm到1mm，优选地，是0.4mm，以及特别优选地，是0.38mm。
如图所示的端子触点2、3、12、13中的每个被布置在一面上；不过，根据本发明，也可能采用端子触点2、3、12、13被布置在彼此相反面上的温度依赖电阻、或温度传感器、优选地高温传感器的实施方式。
如图3可以看出，Al2O3薄膜18的施加之后是玻璃陶瓷19的施加，接着是作为厚膜的端子焊盘23、24的施加，随后是陶瓷覆盖物20的施加。其后，连接电线21、22被连接，以及固定吊饰25被施加，以便应变消除连接电线21、22。
根据图4，基板16包括中间层26，尤其是在电阻结构11之下的由氧化铝或二氧化铪制成的薄膜26。充当测量分流器的电阻结构11位于基板16的该中间层26上，例如以薄膜的形式在该中间层26的平坦表面上。该中间层26优选由氧化铝制成，并保护电阻结构11。因此，中间层26是基板16的涂层，或基板16被中间层26涂布。
在上述说明书以及权利要求和附图以及示例性实施方式中公开的本发明特性可以对于在其各个实施方式中单独实施本发明或以彼此的任何任意组合实施本发明是重要的。

Claims (12)

1.一种温度传感器，其包括基板(16)，至少两个端子触点(2，3，12，13)以及至少一个电阻结构(1，11)，所述端子触点(2，3，12，13)和所述电阻结构(1，11)中的至少一个被布置在所述基板(16)的第一面上，以及至少一个电阻结构(1，11)被所述端子触点(2，3，12，13)电接触，其特征在于
至少一个电极(4，5，14，15)被布置在靠近所述基板(16)的第一面上的电阻结构(11)的至少一个端子触点(2，3，12，13)上，所述电极(4，5，14，15)或所述多个电极(4，5，14，15)与电阻结构(1，11)被设计在一个工件中，连接至少一个所述电极(4)的至少两个端子触点(2，3)中的至少一个是阴极(2)。
2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于
至少在一些区域中所述电极(4，5，14，15)框定或所述多个电极(4，5，14，15)框定电阻结构(1，11)。
3.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻结构(1，11)的至少一个侧面被至少一个所述电极(4，5，14，15)框定。
4.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻结构(1，11)的至少两个侧面被至少两个电极(4，5，14，15)框定。
5.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻结构(1，11)的至少两个相反侧面被至少两个电极(4，5，14，15)框定。
6.根据前述权利要求中任意一个所述的温度传感器，其特征在于
基板(16)是金属氧化物，优选地，所述金属氧化物被涂布。
7.根据前述权利要求中任意一个所述的温度传感器，其特征在于
所述电阻结构(1，11)是曲折形状的线性结构，优选地，其由金属制成，特别优选地，由铂制成。
8.根据前述权利要求中任意一个所述的温度传感器，其特征在于
至少一个电阻结构(1，11)被至少一个介电层(18，19，20)覆盖，优选地，被陶瓷层(18，19，20)、玻璃层或玻璃陶瓷层(19)覆盖，优选地，所述介电层(18，19，20)是自我支撑的。
9.一种用于生产根据前述权利要求中任意一个所述的温度传感器的方法，其中，至少一个电阻结构(1，11)被施加于基板(16)的第一面上，其特征在于
将涂层——优选地金属涂层——以如下方式施加于基板(16)上：所述涂层形成所述至少一个电阻结构(1，11)，至少两个端子触点(2，3，12，13)以及至少一个电极(4，5，14，15)，以便端子触点(2，3，12，13)电接触所述至少一个电阻结构(1，11)，以及使至少一个电极(4，5，14，15)与至少一个端子触点(2，3，12，13)电接触。
10.一种包括根据权利要求1到8中任意一个所述的温度传感器的高温传感器芯片。
11.根据权利要求10所述的高温传感器芯片，其特征在于
所述温度传感器的端子触点(2，3，12，13)与电线(21，22)接触。
12.根据权利要求10或11所述的高温传感器芯片，其特征在于
至少一个电阻结构(1，11)直接覆盖，整个表面区域被下列直接覆盖
-陶瓷中间层(18)和/或
-玻璃陶瓷(19)和/或
-玻璃层(20)。
CN201610118540.9A 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器 Active CN105784171B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011051845A DE102011051845B3 (de) 2011-07-14 2011-07-14 Messwiderstand mit Schutzrahmen
DE102011051845.2 2011-07-14
CN201280035006.1A CN103649701B (zh) 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280035006.1A Division CN103649701B (zh) 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105784171A true CN105784171A (zh) 2016-07-20
CN105784171B CN105784171B (zh) 2018-11-13

Family

ID=46489160

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610118540.9A Active CN105784171B (zh) 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器
CN201280035006.1A Active CN103649701B (zh) 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280035006.1A Active CN103649701B (zh) 2011-07-14 2012-06-27 包括保护框架的测量分流器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9606006B2 (zh)
EP (1) EP2732255B1 (zh)
JP (2) JP5777811B2 (zh)
KR (2) KR20140051289A (zh)
CN (2) CN105784171B (zh)
DE (1) DE102011051845B3 (zh)
WO (1) WO2013007343A2 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110210B4 (de) 2012-10-25 2017-06-01 Heraeus Sensor Technology Gmbh Hochtemperaturchip mit hoher Stabilität
CN104198079A (zh) * 2014-07-30 2014-12-10 肇庆爱晟电子科技有限公司 一种高精度高可靠快速响应热敏芯片及其制作方法
WO2016102178A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-30 Heraeus Sensor Technology Gmbh Sensor zur detektion elektrisch leitfähiger und/oder polarisierbarer partikel und verfahren zur herstellung eines derartigen sensors
DE102015223949B4 (de) * 2015-12-01 2020-09-24 TE Connectivity Sensors Germany GmbH Sensoranordnung für ein Widerstandsthermometer, Widerstandsthermometer und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
WO2018198620A1 (ja) * 2017-04-26 2018-11-01 京セラ株式会社 温度センサおよび温度測定装置
US10371581B2 (en) * 2017-06-02 2019-08-06 Sensata Technologies, Inc. Alumina diffusion barrier for sensing elements
JP2019090785A (ja) * 2017-09-05 2019-06-13 リテルヒューズ・インク 温度感知テープ
US11300458B2 (en) 2017-09-05 2022-04-12 Littelfuse, Inc. Temperature sensing tape, assembly, and method of temperature control
PL3569995T3 (pl) 2018-05-14 2021-11-02 Huba Control Ag Czujnik rejestrujący temperaturę i ciśnienie
DE202019002164U1 (de) 2019-05-17 2019-06-21 Heraeus Nexensos Gmbh Verbesserter Hochtemperaturchip
US11067454B2 (en) 2019-07-22 2021-07-20 Sensata Technologies, Inc. Stability of a resistance temperature detector
US20210247218A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-12 Hutchinson Technology Incorporated Systems And Methods To Increase Sensor Robustness

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0543413A1 (en) * 1991-11-22 1993-05-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd Resistor type physical quantity sensor
JPH10208906A (ja) * 1997-01-27 1998-08-07 Murata Mfg Co Ltd 温度センサ
CN1666307A (zh) * 2002-06-28 2005-09-07 希脱鲁尼克斯 具有钨/氮化铝的稳定高温传感器/加热器系统和方法
US20050200448A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Platinum resistor temperature sensor
CN1882199A (zh) * 2005-06-16 2006-12-20 日本特殊陶业株式会社 陶瓷金属组件及陶瓷加热器
US20090115567A1 (en) * 2007-09-28 2009-05-07 Heraeus Sensor Technology Gmbh 1200°C Film Resistor
CN101995304A (zh) * 2009-08-23 2011-03-30 三菱综合材料株式会社 温度传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2527739C3 (de) * 1975-06-21 1978-08-31 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Meßwiderstandes für ein Widerstandsthermometer
JPS57114830A (en) * 1981-01-08 1982-07-16 Matsushita Electric Works Ltd Heat sensor
US4791398A (en) * 1986-02-13 1988-12-13 Rosemount Inc. Thin film platinum resistance thermometer with high temperature diffusion barrier
DE3924518A1 (de) * 1989-07-25 1991-01-31 Haefele Umweltverfahrenstechik Temperatursensor und verfahren zu seiner herstellung
US5041809A (en) * 1990-01-08 1991-08-20 General Electric Company Glass-ceramic temperature sensor for heating ovens
JPH06507521A (ja) * 1991-02-15 1994-08-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 高温センサ技術のための高速白金族金属温度センサ用装置
DE19757258C2 (de) * 1997-12-23 2001-02-08 Heraeus Electro Nite Int Sensor mit temperaturabhängigem Meßwiderstand und dessen Verwendung zur Temperaturmessung
EP0973020B1 (de) 1998-07-16 2009-06-03 EPIQ Sensor-Nite N.V. Elektrischer Temperatur-Sensor mit Mehrfachschicht
JP4168035B2 (ja) 2004-03-08 2008-10-22 日本特殊陶業株式会社 白金抵抗体式温度センサ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0543413A1 (en) * 1991-11-22 1993-05-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd Resistor type physical quantity sensor
JPH10208906A (ja) * 1997-01-27 1998-08-07 Murata Mfg Co Ltd 温度センサ
CN1666307A (zh) * 2002-06-28 2005-09-07 希脱鲁尼克斯 具有钨/氮化铝的稳定高温传感器/加热器系统和方法
US20050200448A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Platinum resistor temperature sensor
CN1882199A (zh) * 2005-06-16 2006-12-20 日本特殊陶业株式会社 陶瓷金属组件及陶瓷加热器
US20090115567A1 (en) * 2007-09-28 2009-05-07 Heraeus Sensor Technology Gmbh 1200°C Film Resistor
CN101995304A (zh) * 2009-08-23 2011-03-30 三菱综合材料株式会社 温度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103649701A (zh) 2014-03-19
US9606006B2 (en) 2017-03-28
KR20140051289A (ko) 2014-04-30
WO2013007343A2 (de) 2013-01-17
US20140153613A1 (en) 2014-06-05
JP2014521075A (ja) 2014-08-25
CN105784171B (zh) 2018-11-13
JP2015129772A (ja) 2015-07-16
EP2732255A2 (de) 2014-05-21
JP5777811B2 (ja) 2015-09-09
CN103649701B (zh) 2017-02-22
DE102011051845B3 (de) 2012-10-25
KR20160045730A (ko) 2016-04-27
WO2013007343A3 (de) 2013-12-05
EP2732255B1 (de) 2020-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103649701B (zh) 包括保护框架的测量分流器
JP5976186B2 (ja) １２００℃膜抵抗体
US6353381B1 (en) Electrical temperature sensor having one or more layers
CN104769400B (zh) 具有高稳定性的高温芯片
CN109906374B (zh) 用于离子敏感固体接触电极的测量元件和离子敏感固体接触电极
EP2801803A1 (en) Thin film resistor temperature sensor and method for manufacturing same
AU749566B2 (en) Platinum temperature sensor and method for producing same
KR20060055525A (ko) 가스 센서와 그 제조 방법
JP2000206080A (ja) ヒ―タ付き酸素センサ及びその製造方法
JP4361756B2 (ja) 測定センサ
KR20040099332A (ko) 절연재 및 가스 센서
JP2002131278A (ja) センサ素子
JP2812524B2 (ja) 酸素センサ
Wienand et al. 1200 C. film resistor
JPH03233351A (ja) センサ構造
JP2007192617A (ja) 感温素子および温度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: Kleinostam, Germany

Patentee after: Heli Advanced Sensor Technology Co., Ltd.

Address before: Hanau, Germany

Patentee before: Heraeus Sensor Technology GmbH