CN106104235B - 陶瓷载体、传感器元件、加热元件、传感器模块及其制备 - Google Patents

陶瓷载体、传感器元件、加热元件、传感器模块及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷载体，在该载体上安排有由铂或铂合金制成的薄膜结构(10)，其中，该载体和/或该薄膜结构(10)被适配以便减小由于不同的热膨胀系数导致的机械应力。该载体的一个表面(11)具有中间层(12)，在该中间层上安排有该薄膜结构(10)，其中，该中间层(12)的热膨胀系数是从8*10‑6/K至16*10‑6/K，由此该中间层完全由电绝缘金属氧化物组成，和/或包含Al2O3或MgO中的至少一种的第一覆盖层(14a)被直接施加到该薄膜结构(10)上。

Description

陶瓷载体、传感器元件、加热元件、传感器模块及其制备
说明书
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的陶瓷载体，尤其涉及一种Al2O3载体。
这种类型的载体例如是从JP 59 065 216 A中已知的。所述载体涂覆有铂制成的薄膜结构并且被用作用于进行流量测量的流量传感器。
具有相同设计原理的传感器在废气传感器系统中被用作温度测量传感器。例如，将这些传感器安装在柴油机碳烟颗粒过滤器的上游，以便感测这些过滤器的再生的废气温度。在这方面，铂薄膜传感器经受剧烈波动的热负荷，当考虑到在汽车工业中所要求的使用寿命对传感器进行设计时必须将该剧烈波动的热负荷考虑在内。同样的原理适用于在汽车工业中使用铂薄膜传感器来监测发动机油的状态，该发动机油的摩擦属性很大程度上取决于加热。为了确定发动机油的状态，热负荷总和是由铂温度传感器确定的关键测量变量。在这方面，传感器经受许多温度变化周期、剧烈振动的负荷并且经受测量介质的腐蚀性攻击。
由于铂传感器的电阻以准确定义的方式随着温度变化，所以避免测量误差取决于尽可能地抑制改变电阻的其他影响变量。在剧烈波动的热负荷的情况下，当不同的材料配对时出现这种问题，如具有铂薄膜结构的陶瓷载体的情况一样。不同的材料具有不同的热膨胀系数，这也被称为失配。在波动的热负荷的情况下，材料的不同的热属性导致铂结构的塑性变形以及微观结构中的变位迁移。而结果是，材料属性发生变化。这导致电阻漂移(即，非期望的、机械诱发的电阻变化)。鉴于铂结构中严重的机械应力，铂结构甚至会被损坏或中断。
迄今为止，已经尝试通过使用具有类似热膨胀系数的材料配对来解决这个问题。举例来说，由氧化锆制成的陶瓷载体与铂薄膜结构结合使用。然而，这些材料配对具有以下缺点：在进一步机械安装到Al2O3陶瓷混合载体或模块上的情况中，以这种方式构造的部件由于更高的膨胀水平在冷却过程中最迟出现裂纹并且被破坏。
在介绍中列举的现有技术中继续另一种途径。那里，尝试使用在载体与铂薄膜之间的玻璃层来减小热致应力。具有这种结构的传感器并不满足汽车工业中在薄膜传感器的稳定性和耐用性方面所作出的高要求。
本发明基于以下目的：说明一种陶瓷载体，在该陶瓷载体上安排有铂或铂合金制成的薄膜结构，该载体被改进以达到在高波动的热负荷的情况下减少电阻漂移的效果。本发明基于另外一个目的：说明包括这种载体的传感器元件、加热元件和传感器模块以及用于制造这种陶瓷载体的方法。
根据本发明，关于陶瓷载体的目的通过权利要求1的主题来实现，关于传感器元件、加热元件和传感器模块的目的通过权力要求16的主题来实现，并且关于该方法的目的通过权利要求18的主题来实现。
本发明涉及说明一种陶瓷载体(尤其是Al2O3载体)，在该载体上安排有铂或铂合金制成的薄膜结构。该载体和/或该薄膜结构被适配成用于减少由于不同的热膨胀系数导致的机械应力。根据本发明，这通过载体的以下特征来实现，单独来看每个特征都减少了电阻漂移。这些特征的组合加强了这一效果。
在下文所说明的特征各自实现了减少或减缓薄膜结构中由于载体与薄膜结构之间不同的热膨胀系数导致的机械应力的基础概念。为此，载体与薄膜结构之间的相对移动至少部分地被允许和/或薄膜结构被修改，其方式使得热致材料膨胀中的差异被补偿，并因此使得最低可能的机械应力被引入薄膜结构中。
确切地，在本发明的上下文中实现了这一点，因为载体在薄膜结构的区域中的表面至少部分地是经平滑的以降低粘附性(特征a)。
由于粗糙度降低，薄膜结构在更低程度上粘附在载体表面上，其结果是，载体与薄膜结构之间的相对移动成为可能。由此实现的机械解耦降低了由于载体与薄膜结构之间不同的膨胀导致的薄膜结构的塑性变形的风险。
此外或作为替代性方案，载体表面具有中间层，在该中间层上安排有薄膜结构。中间层的热膨胀系数是从8*10-6/K至16*10-6/K，尤其是从8.5*10-6/K至14*10-6/K(特征b)。
已经发现，通过将中间层的热膨胀系数设置在上述范围内，有可能实现陶瓷载体与铂薄膜结构之间的最佳连接，该最佳连接即使在频繁的温度变化周期情况下也不会导致铂薄膜结构的显著变形。中间层因此提供了从载体到铂薄膜结构的有效过渡，该中间层充当缓冲垫并吸收了部分机械应力。
此外或作为替代性方案，薄膜结构具有至少一个导体轨道，该导体轨道至少部分地为波状并沿着载体表面横向延伸(特征c)。导体轨道的波状轮廓在平行于载体表面延伸的平面中延伸。波状轮廓因此是横向地而非在深度方向上(即，进入载体表面)形成的。波状轮廓可以在平行于载体表面的同一个平面中延伸。如果载体表面没有轮廓(即，是连续笔直的)，那么情况就是如此。还有可能在载体的深度方向上为横向的波状轮廓叠加另一个波状轮廓。这种情况例如通过与以下进一步描述的深度轮廓相组合而出现。波状轮廓的主要定向是在横向方向上延伸。
波状导体轨道的振幅是从0.2*B至2*B，尤其是从0.4*B至1*B。波状导体轨道的波长是从3*B至10*B，尤其是从4*B至7*B。这里，“B”在各种情况下是导体轨道的宽度。
由于其几何形状，波状导体轨道减缓了由于载体与薄膜结构的不同的膨胀而在薄膜结构中产生的机械应力。作为整体，其结果是与笔直的(即，非波状的)导体轨道相比，波状导体轨道的变形被减小了。在导体轨道中的应力集中可以以有针对性的方式被波状轮廓的几何形状影响。
此外或作为替代性方案，包含氧化物纳米颗粒(尤其是Al2O3和/或MgO)的第一覆盖层被施加到薄膜结构上(特征d)。
第一覆盖层形成钝化层并保护铂薄膜结构。氧化物纳米颗粒在温度改变的情况下改变覆盖层的体积从而适应于铂薄膜结构的膨胀。
已经发现，特征a、b、c和d的以下组合有效地减少了电阻漂移。并不排除从权利要求1中出现的其他特征组合。
-特征d在每种情况下与特征a、特征b、特征c之一组合；
-特征a和特征c和特征d组合；
-特征b和特征c和特征d组合；
-特征a和特征b和特征c和特征d组合。
在本发明的优选实施例中，在薄膜结构的区域中的表面形成至少一个滑动部分和至少一个粘附部分。载体表面的粗糙度在粘附部分区域中比在滑动部分区域中更高。换言之，滑动部分是经平滑的。粘附部分是未经平滑的或者经平滑到小于滑动部分的程度。
这具有以下优点：在薄膜结构的非关键区域(粘附部分)中保留了未经处理的表面的良好的粘附性，而在温度变化的情况下产生较大应力的区域(滑动部分)中以有针对性的方式降低粘附性。在极端情况下，在载体表面与滑动部分的区域中的薄膜结构之间存在相对移动。在该粘附部分或这些粘附部分的区域中，薄膜结构保持与载体表面连接。由于允许载体表面与薄膜结构之间的相对移动，薄膜结构由此在某些部分中固定于载体而在某些部分中从载体解耦。
替代性地，在薄膜结构的整个区域中的表面可以是经平滑的。这种变体具有生产简单的优点。薄膜结构的固定是足够的，因为，由于在操作过程中通常出现的温度分布不均匀，生成局部的热致应力并且薄膜结构的多个部分经受不同程度的负荷。
优选的是，在薄膜结构的区域中的表面具有尤其是带状的深度轮廓，该深度轮廓形成至少一个凹部，其中，该凹部的表面是经平滑的。凹部的表面相比位于高处的深度轮廓的那些区域的表面(例如，载体的无轮廓表面区域)具有更低的粗糙度。
这具有以下效果：薄膜结构可以在膨胀的情况下从凹部脱离。以此方式，薄膜结构部分地从载体机械解耦。此外，薄膜结构一旦分离就可以在凹部区域中变得被拉伸并由此改变其几何形状，从而使得薄膜结构中的机械应力因此被减小。
在优选实施例中，该薄膜结构的至少一个导体轨道被安排成相对于带状深度轮廓成一定角度，尤其是在30°至90°的范围内。本实施例结合典型的导体轨道结构带来针对膨胀的有效补偿。在曲折导体轨道的情况下，这些导体轨道与带状深度轮廓反复交叉，从而使得针对膨胀的补偿在导体轨道的多个点处发挥效应。这也适用于包括多个单独的导体轨道的载体。
凹部可以具有梯形截面，该梯形截面具有两个倾斜侧面以及在这两个侧面之间的底面。这两个侧面横向地界定凹部的底面。至少一个侧面(尤其是两个侧面)相对于底面以10°至80°(尤其是45°至60°)的角度上升。该角度是在横跨底面的假想平面与定义了所讨论的侧面的另一个假想平面之间测量的。本实施例具有以下优点：薄膜结构可以容易地从凹部脱离。这归因于凹部的倾斜壁或侧面。优选的是，凹部的侧面和底面是经平滑的。这促进了进一步的分离。
优选的是，凹部的深度为0.4μm至1.2μm(尤其是0.6μm至1.0μm)和/或宽度为5μm至20μm(尤其是10μm至15μm)。凹部的尺寸尤其是根据结构的对应的层厚度选择的。
带状深度轮廓可以具有多个平行的凹部，其中，凹部之间的间距各自是从5μm至20μm(尤其是从10μm至15μm)。该单个导体轨道或该多个导体轨道与平行的凹部相交，从而使得沿着该导体轨道或这些导体轨道的长度反复地影响针对膨胀的补偿。这实现了沿着整个导体轨道和/或尤其是关键的导体轨道部分减少电阻漂移的优点。
在优选实施例中，中间层的热膨胀系数比薄膜结构的热膨胀系数最多大1.5倍。已经证明，为了优化中间层的缓冲功能，限制中间层的热膨胀系数的上限是有利的。
中间层的厚度可以是从0.2μm至3μm，尤其是从1μm至2.2μm。这些厚度范围已经在实践中被证明是有利的。
中间层可以包含至少一种电绝缘金属氧化物。具体地，中间层可以完全由电绝缘金属氧化物组成。由于金属氧化物是电绝缘的，所以载体的连续区域可以如中间层一样涂覆有金属氧化物，而使铂薄膜结构的功能不会因此受损。
在特别优选的实施例中，中间层包含MgO和/或BaO。中间层可以完全由MgO和/或BaO以及不可避免的杂质组成。作为替代性方案，中间层可以包含至少一种电绝缘金属氧化物与Al2O3的混合物或者完全由这种混合物组成。混合物中的金属氧化物可以是MgO和/或BaO。包含Al2O3的混合物具有以下优点：中间层的热膨胀系数可以通过设置Al2O3的含量而改变并可以因此最佳地适应于载体与铂薄膜结构的对应的材料配对并且还适应于热学和机械要求。
在进一步特别优选的实施例中，波状导体轨道具有沿着表面横向延伸的多个弧，其中，至少在弧之间的导体轨道部分处形成波状下部结构。作为替代性方案，波状导体轨道可以形成电极的以梳状方式安排的多个指状物。
在例如用于温度测量的典型的传感器元件的情况中，导体轨道安排具有曲折的结构。导体轨道的曲折形状形成上部结构。导体轨道的波状轮廓形成下部结构，该下部结构整合到上部结构中并且沿着上部结构的弧之间的导体轨道部分延伸。下部结构的形成及其对电阻漂移的影响基本上与上部结构的形成无关。在这方面，术语“弧”应被广义地理解，并且可以涵盖在导体轨道的方向上的圆形或矩形变化。
波状导体轨道可以以正弦波和/或锯齿形波和/或梯形波的形式来体现。在波动的热负荷情况下，波的不同几何形状对在导体轨道中的应力集中分布具有影响。将载体的对应使用条件考虑在内来选择几何形状。
第一覆盖层可以被第二覆盖层(尤其是由玻璃制成的)气密密封。因此，第一覆盖层或整个铂薄膜结构被可靠地保护免受测量介质的腐蚀性攻击。
载体被整合在传感器元件或加热元件或传感器模块中。可能的传感器元件例如是温度传感器元件、流量传感器、碳烟传感器等。根据本发明的载体可以是加热元件的组成部分。传感器模块是具有多功能结构并基于铂薄膜技术的基本模块。它们例如由传感器/加热器组合以及以针对应用的方式构造的电极组成。敏感层可以由用户施加于电极上。
在传感器模块的优选实施例中，各种传感器结构被安排在载体上。在这方面，由铂或铂合金制成的薄膜结构可以形成至少一个传感器结构，并且电极结构可以形成至少一个另外的传感器结构。确切地，铂薄膜结构可以形成温度传感器/加热器组合。
用于制造如权利要求1所述的陶瓷载体的方法涉及：至少在薄膜结构的区域中通过蚀刻(尤其是等离子体蚀刻)去除载体的表面并由此使之平滑。此外或作为替代性方案，可以通过薄膜方法(尤其是PVD或者CVD方法)将中间层施加于载体表面上。此外或作为替代性方案，可以通过薄膜方法(尤其是PVD或者CVD方法)或者光刻法将波状导体轨道施加于载体表面上。
下文将在示例性实施例的基础上并且参照附图来对本发明进行更详细的解释。
在所述附图中，示意性地，
图1示出了穿过依照根据本发明的一个示例性实施例的载体的截面，其中，该表面由深度轮廓构成；
图2示出了穿过依照根据本发明的另一个示例性实施例的载体的截面，该载体的表面以与图1中相同的方式构成并且附加地涂覆有铂薄膜结构；
图3示出了到图1中示出的载体上的平面图；
图4示出了穿过依照根据本发明的另一个示例性实施例的载体的截面，其中，中间层被安排在铂薄膜结构与载体之间；
图5示出了相比直线导体轨道的波状导体轨道的平面图；
图6a至图6d示出了具有不同几何形状的波状导体轨道的平面图；
图7示出了穿过依照根据本发明的另一个示例性实施例的载体的截面，其中，铂薄膜结构被覆盖层保护；并且
图8示出了依照根据本发明的一个示例性实施例的传感器模块的分解图，该传感器模块包括被安排在载体上的各种薄膜结构。
图1示出了穿过依照根据本发明的一个示例性实施例的陶瓷载体的截面。确切地，陶瓷载体为Al2O3载体(氧化铝载体)。载体充当用于薄膜结构(图1中未示出)的衬底或陶瓷支撑件。Al2O3已经被证明作为陶瓷载体的材料是有利的，尤其具有至少96％重量的Al2O3并且优选地具有超过99％重量的Al2O3。载体可以采用极板的形式，其厚度范围是100μm至1000μm，尤其是150μm至650μm。其他的极板厚度也是可能的。考虑到热响应性能，载体的厚度应被选择得尽可能薄。特别是在汽车领域的应用中，其中，剧烈振动的负荷经常发生，载体的机械稳定性确定极板厚度的下限。陶瓷载体可以采用矩形极板的形式。其他形状的载体也是可能的。
以上关于载体的总体形状以及关于材料成分的声明大体上应用于本发明并且结合所有示例性实施例一起被披露。
如图1中示出的载体适配成用于减少由于所使用的材料热膨胀系数不同导致的机械应力。为此，载体在薄膜结构的区域中的表面是经平滑的。为此目的，存在两种可能性。要么载体在薄膜结构的整个区域中都是经平滑的(这是在生产方面而言是易于实现的)，要么载体在薄膜结构的区域中部分地是经平滑的。
经平滑表面11具有使薄膜结构的粘附性降低的效果，并且因此该薄膜结构可以在载体的表面11上滑动以便补偿线性膨胀中的差异。如果表面11仅在关键区域部分中是部分经平滑的，那么未经处理的表面区域确保薄膜结构的粘附性。在图1中示出了这种情况的一个示例，其中，表面11具有形成至少一个凹部17的带状深度轮廓，其中，凹部17的表面11是经平滑的。表面11与凹部17在两侧直接相邻的区域是未经处理的。因此，载体的表面11在凹部17的区域中形成滑动部分15，所述滑动部分各自被粘附部分16横向地界定。粘附部分16是由与凹部17相邻的表面区域形成的。
在滑动部分15的或凹部17的区域中，在图2中示出的铂薄膜结构与载体之间的粘附性被降低。在铂薄膜结构10的线性膨胀的情况下，这会导致在凹部17的区域中的铂薄膜结构的脱离。载体与凹部17相邻的那些表面区域是未经处理的，并且因此在这些区域中相比在凹部17的区域中的粗糙度更高。因此形成的粘附部分16将铂薄膜结构10固定在滑动部分15之间或在凹部17之间。在铂薄膜结构的线性膨胀的情况下，该铂薄膜结构在凹部17的区域中脱离并且可以被拉伸。铂薄膜结构10的这种几何形状变化与从载体脱离一起具有以下效果：在很大程度上避免了由于载体的和结构10的热膨胀系数不同导致的铂薄膜结构10的变形。
铂薄膜结构10从表面11脱离是通过凹部17具有梯形截面的事实促成的。该截面是由两个侧面18确定的，这两个侧面以倾斜的方式被安排并且横向地界定了凹部17的底面19。侧面18以10°至80°(尤其为45°至60°)的角度上升。该角度是由穿过底面19延伸的第一假想平面与穿过所讨论的侧面延伸的第二假想平面确定的。凹部17的深度可以在0.4μm至1.2μm的范围中，尤其是在0.6μm至1.0μm的范围中。宽度可以为5μm至20μm，尤其是10μm至15μm。
如还可以在图1中所见，带状深度轮廓具有沿着载体的表面11延伸的多个平行的凹部17。凹部17之间的间距可以是从5μm至20μm，尤其是从10μm至15μm。凹部17被等距地且以平行的方式间隔开。
表面可以在没有轮廓的情况下是经平滑的，而不是由深度轮廓的形成导致的部分经平滑的表面。这意味着，在没有形成深度轮廓的情况下，表面是均匀经平滑的。
通过去除表面可以影响平滑。该去除可以通过离子蚀刻(尤其是等离子体蚀刻)实现，其去除深度为0.2μm至2μm。部分去除或者部分平滑可以通过抗蚀剂掩膜来实现，该抗蚀剂掩膜在离子蚀刻之前被施加并且在蚀刻操作过程中保护被覆盖的区域。
图2和图3示出了铂薄膜结构10是如何适应于载体的深度轮廓的。在这方面，图2明确地示出了深度轮廓的形状被反映在铂薄膜结构10的形状中。该方法导致深度轮廓的梯形形成，并且这避免了多个步骤(连续的性能分析)。铂薄膜结构10在具有近似恒定层厚度的整个衬底之上跟随深度轮廓。
可以如在图3中示出的平面图中所见，导体轨道13与凹部17以横向的方式(即，以90°的角)相交。其他相交角度是可能的，例如，取决于导体轨道13的曲折形状。导体轨道13可以与凹部17以在30°至90°范围中的角度相交。
图2另外展示了在铂薄膜结构上方的层结构。第一覆盖层14a被直接施加于铂薄膜结构上并且用于铂薄膜结构13的钝化处理。第二覆盖层14b被施加于第一覆盖层14a上并且气密地密封第一覆盖层14a。
图4示出了本发明的另一个示例性实施例，其中，中间层12被安排在载体与铂薄膜结构10之间。中间层12(也被称为接口层)是由电绝缘金属氧化物形成的。此中间层具有缓冲功能，该中间层吸收由于失配引起的应力并且至少部分地将它们传到进入载体。中间层12比陶瓷载体(尤其是比Al2O3)具有更高的热膨胀系数，并且此热膨胀系数可以比铂的热膨胀系数高多达50％。通过薄膜技术施加的并且具有在0.2μm至3μm范围中的层厚度的氧化镁层(MgO)已经在实践中被证明是有利的。氧化镁的热膨胀系数为13*10-6/K。此膨胀系数高于Al2O3的膨胀系数(为6.5*10-6/K)和铂的膨胀系数(为9.1*10-6/K)。氧化钡(BaO)可以代替氧化镁(MgO)被用于中间层12。为了设置中间层12的热膨胀系数，可以使用电绝缘金属氧化物(例如，氧化镁)与Al2O3的混合物。中间层12的热膨胀系数根据Al2O3的含量变化。
在图5以及图6a至图6d中示出另一个示例性实施例，其中，该导体轨道的或这些导体轨道的形状被修改。此示例性实施例基于的概念涉及不以如在图5顶部所示的线性方式而是以如在图5底部所示的非线性方式(尤其是波状形式)形成导体轨道13。在横向方向上(即，沿着载体的表面11)延伸的波状轮廓具有以下效果：铂薄膜结构的线性膨胀差异被分解成X和Y分量。已经发现，这种分解在剧烈波动的热负荷情况下对铂薄膜结构的稳定性具有积极的影响。
波状导体轨道13的振幅是从0.2*B至2*B，尤其是从0.4*B至1*B。波长是从3*B至10*B，尤其是从4*B至7*B。这里，“B”指示导体轨道13的宽度。术语“振幅”和“波长”结合振荡的描述应被理解指惯常的变量。振幅对应于相对波状轮廓零线的峰值。波长对应于同样相对波的零线的振荡周期。零线是在波的纵向方向上的对称轴线。
如图8所示，导体轨道13可以具有上级曲折的形状，该曲折形状有待从导体轨道13的波状轮廓中区分。导体轨道13的曲折状形成上部结构，该上部结构被导体轨道13的波状轮廓叠加。在这方面，导体轨道13的波状轮廓形成下部结构，该下部结构至少被设置在曲折形状(上部结构)的弧之间的导体轨道部分。还有可能使得曲折形状的弧将它们自己设置在下部结构中。如图8所示，术语“弧”还应被理解为在导体轨道的方向上的矩形变化。波状导体轨道13还可以形成电极的以梳状方式安排的指状物(图8中所示)。在这种情况下，直线式指状形状形成上部结构，该上部结构如下部结构一样被波状轮廓叠加。
图6a至图6d示出了波状轮廓的各种几何形状，类似于图5，这些几何形状各自与直线式、无波导体轨道对比。因此，图6a示出了导体轨道13可以具有正弦波的形状。多个导体轨道13彼此同相并排地安排。图6b示出了波状导体轨道13，在该情况下，波具有梯形形式。在图6c中示出了波的另一个示例。在这个示例中，波具有锯齿形的形式。还有可能是指如这里的下部结构的矩形曲折形状。导体轨道13的方向上的变化在90°角度处被影响。在图6d中示出图6a中示出的正弦波与图6c中示出的锯齿形波的混合波形。在这种情况下，锯齿形波的侧面近似为正弦形状并且变圆。
图7示出了另一个示例性实施例，其中，通过添加氧化物纳米颗粒修改第一覆盖层。这具有第一覆盖层14a的体积根据温度的变化而改变的影响，这减少了电阻漂移。第一覆盖层14a被由玻璃制成的第二覆盖层气密密封。
上述示例性实施例各自单独来看都提高了铂薄膜结构10的尺寸稳定性，从而抵消了电阻漂移。示例性实施例因此各自独立于彼此被披露。此外，示例性实施例还可以彼此组合，举例来说，如参照图2示出的示例性实施例所示。各种示例性实施例的组合导致协同效果，该协同效果主要表现在电阻漂移的日益减少。
确切地，包括氧化物纳米颗粒的第一覆盖层14a可以与所有示例性实施例组合，因为通常需要的铂薄膜结构10的钝化可以由此被实现，其方式为使得除了钝化之外，电阻漂移被改进了。如图2所示，第一覆盖层14a与深度轮廓以及部分经平滑的表面11组合。如图4所示，还有可能将第一覆盖层14a与中间层12进行组合。此外，中间层12可以与波状导体轨道13一起使用。此外，有可能将图2中示出的深度轮廓与图4中示出的中间层以及还与图5中示出的波状导体轨道13或者图6a至图6d中示出的波状轮廓之一进行组合。所有示例性实施例的组合都是可能的。
载体可以用于构建各种传感器。举例来说，针对温度传感器使用具有铂薄膜结构的载体是有利的。流量测量传感器的使用同样是可能的，在这种情况下，根据风速测定原理将加热元件与温度测量元件进行组合。结合传感器模块在图8中示出本发明的使用的另一个示例。传感器模块形成多传感器平台并且具有载体衬底23。载体衬底23可以根据上述示例性实施例之一被修改。举例来说，带状深度轮廓(未示出)可以在载体衬底中形成。中间层12被安排在载体衬底23上并且充当被安排在中间层12上的铂薄膜结构10的缓冲垫。铂薄膜结构10可以是各自具有接触连接的加热器和/或传感器。绝缘层20连同安排在所述绝缘层上用于电导率测量(IDE)的指状组合型电极结构21一起被施加到铂结构10上。指状组合型电极结构21设置有活性功能层22，该活性功能层例如可以由用户施加。
参考符号列表
10 薄膜结构
11 表面
12 中间层
13 导体轨道
14a 第一覆盖层
14b 第二覆盖层
15 滑动部分
16 粘附部分
17 凹部
18 侧面
19 底面
20 绝缘层
21 电极结构
22 功能层
23 载体衬底

Claims (25)

1.一种陶瓷载体，在该载体上安排有由铂或铂合金制成的薄膜结构(10)，其中，该载体和/或该薄膜结构(10)被适配成用于减小由于不同的热膨胀系数导致的机械应力，
其特征在于，
a)该载体的一个表面(11)具有中间层(12)，在该中间层上安排有该薄膜结构(10)，其中，该中间层(12)的热膨胀系数是从8*10-6/K至16*10-6/K，由此该中间层完全由电绝缘金属氧化物组成，和/或
b)包含Al2O3或MgO中的至少一种的第一覆盖层(14a)被直接施加到该薄膜结构(10)上。
2.如权利要求1所述的载体，
其特征在于，
该载体在该薄膜结构(10)的区域中的该表面(11)至少部分是经平滑的以降低粘附性。
3.如权利要求1所述的载体，
其特征在于，
该薄膜结构(10)具有至少一个导体轨道(13)，该导体轨道至少部分为波状并且该导体轨道沿着该载体的该表面(11)横向地延伸，其中，该波状导体轨道(13)的振幅是从0.2*B至2*B，并且该波状导体轨道(13)的波长是从3*B至10*B，其中，“B”为该导体轨道(13)的宽度。
4.如权利要求1所述的载体，
其特征在于，
该陶瓷载体是一种Al2O3载体。
5.如权利要求1所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)的热膨胀系数是从8.5*10-6/K至14*10-6/K。
6.如权利要求2所述的载体，
其特征在于，
在该薄膜结构(10)的区域中的该表面(11)形成至少一个滑动部分(15)和至少一个粘附部分(16)。
7.如权利要求2所述的载体，
其特征在于，
在该薄膜结构(10)的整个区域中的该表面(11)是经平滑的。
8.如权利要求2所述的载体，
其特征在于，
在该薄膜结构(10)的区域中的该表面(11)具有深度轮廓，该深度轮廓形成至少一个凹部，其中，该凹部(17)的该表面(11)是经平滑的。
9.如权利要求8所述的载体，
其特征在于，
该深度轮廓是带状的。
10.如权利要求1至8之一所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)的热膨胀系数比该薄膜结构(10)的热膨胀系数最多大1.5倍。
11.如权利要求1至8之一所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)的厚度从0.2μm至3μm。
12.如权利要求11所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)的厚度从1μm至2.2μm。
13.如权利要求1至8之一所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)包含至少一个电绝缘金属氧化物。
14.如权利要求1至8之一所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)包含MgO和/或BaO，或者包含至少一种电绝缘金属氧化物与Al2O3的混合物。
15.如权利要求14所述的载体，
其特征在于，
该中间层(12)由MgO和/或BaO组成，或者由至少一种电绝缘金属氧化物与Al2O3的混合物组成。
16.如权利要求1至8之一所述的载体，
其特征在于，
该第一覆盖层(14a)被第二覆盖层(14b)气密密封。
17.如权利要求16所述的载体，
其特征在于，
该第二覆盖层(14b)由玻璃制成。
18.一种包括如前述权利要求之一所述的载体的传感器元件、加热元件或传感器模块。
19.根据权利要求18所述的传感器模块，
其特征在于，
传感器模块包括被安排于该载体上的各种传感器结构，其中，由铂或铂合金制成的该薄膜结构(10)形成至少一个传感器结构，并且电极结构形成至少一个另外的传感器结构。
20.一种用于制造如权利要求1所述的陶瓷载体的方法，在该方法中，
-该中间层(12)通过薄膜方法被施加于该载体的该表面(11)上。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，
该薄膜方法是PVD或CVD方法。
22.一种用于制造如权利要求2所述的陶瓷载体的方法，在该方法中，
-该载体至少在该薄膜结构(10)的区域中的该表面(11)通过蚀刻被去除以用于进行平滑，和
-该中间层(12)通过薄膜方法被施加于该载体的该表面(11)上。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，
该蚀刻是离子蚀刻，和
该薄膜方法是PVD或CVD方法。
24.一种用于制造如权利要求3所述的陶瓷载体的方法，在该方法中，
-该中间层(12)通过薄膜方法被施加于该载体的该表面(11)上，和
-该波状导体轨道(13)通过薄膜方法或者光刻方法被施加于该载体的该表面(11)上。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，
该薄膜方法是PVD或CVD方法。
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