CN109790624A - 制造传感器的方法、传感器及传感器的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造传感器，尤其是温度传感器的方法，所述传感器包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层。根据本发明，所述导电层和/或所述额外层，尤其是所述钝化层和/或所述绝缘层是通过气溶胶沉积(气溶胶沉积方法，ADM)制造。

Description

制造传感器的方法、传感器及传感器的用途

本发明涉及一种用于制造传感器，尤其是温度传感器的方法，所述传感器包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层。本发明还涉及一种传感器，尤其是温度传感器，其包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层，其中所述传感器优选地是通过根据本发明的方法而制造。此外，本发明涉及一种根据本发明的传感器在车辆中的用途。

在温度传感器中提供钝化层以防止毒性污染是为人所知。举例来说，在热敏电阻器的铂结构上涂覆钝化涂层。举例来说，使用PVD或厚膜方法来涂覆钝化层。然而，以此方式而涂覆的钝化层并不完全地防漏。

在PVD方法中，将钝化材料，尤其是氧化铝材料(Al₂O₃)转化成气相且在传感器的表面上冷凝为膜。除了此方法中发生的茎生长(stem growth)以外，通过蒸发而沉积的材料的相状态也是劣势。

举例来说，所使用的氧化铝是以γ相存在，γ相在温度曝露下转化成稳定的α相。此类相变换可与高达约8％的体积收缩相关联。此类体积收缩会在所涂覆的钝化层中导致裂痕。

通过溅镀方法的涂覆也展示所描述的劣势，在溅镀方法中，使用标靶的离子轰击而在等离子体中移除钝化材料，尤其是氧化铝。

在厚膜方法中，通过丝网印刷方法将具有钝化材料的糊状物，尤其是具有氧化铝粒子的糊状物印刷于表面上。在驱出有机物之后，在1000℃至1500℃的温度下烧结氧化铝粒子，且即使在组合不同粒子直径以达成高填充密度时，氧化铝粒子仍含有空腔和缺陷。

为了密封通过所描述的方法而制造的钝化层，已知的是另外涂覆其它层，例如由玻璃组成。然而，耐热玻璃具有极高的二氧化硅(SiO₂)含量，其在可存在的还原气氛下还原为硅。如果硅能够通过孔隙和裂痕而扩散至导电层，尤其是扩散至铂层，那么这会导致对导电层的污染。此外，可形成硅化铂，这会导致对导电层，尤其是铂结构的毁坏。

本发明的目标是指定用于制造传感器，尤其是温度传感器的另一开发方法，通过所述方法可制造气密密封式传感器层。

本发明的另一目标是指定另一开发传感器，其具有至少一个气密密封式层，尤其是至少一个导电层和/或至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层，所述传感器经设计为气密密封式。

本发明的目标还是指定根据本发明的传感器的合适可能应用。

根据本发明，通过权利要求1的特征，关于一种用于制造传感器，尤其是温度传感器的方法而达成此目标。关于传感器，尤其是温度传感器，其包含至少一个导电层和至少一个其它层，尤其是钝化层和/或绝缘层，通过权利要求7的特征而达成所述目标。关于根据本发明的传感器的用法，通过权利要求18的特征而达成所述目标。

本发明是基于指定一种用于制造传感器，尤其是温度传感器的方法的想法，传感器包含至少一个导电层和至少一个其它层，尤其是钝化层和/或绝缘层，其中导电层和/或额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层是使用气溶胶沉积方法[ADM]而制造。

ADM方法为冷涂布方法，其中将合适粉末变换成气溶胶。在涂布腔室和气溶胶产生器中，产生在1毫巴至50毫巴的范围内的粗真空。由于将处理气体添加至气溶胶产生器中而引起的压力差将气溶胶输送至喷嘴，其中气溶胶加速至数百m/s且接着沉积于衬底上。除了塑性变形以外，这还会引起粉末粒子分解成纳米大小的碎片，这些碎片自身配置以形成致密且粘接良好的层。

换句话说，根据本发明的方法是基于以下事实：传感器的至少一个层是通过气溶胶沉积而制造。

根据本发明的方法可具有以下步骤：

a)提供传感器载体；

b)将至少一个导电层直接或间接涂覆于传感器载体上；

c)通过气溶胶沉积来涂覆至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层。

有可能的是，将尤其包含铂的导电层直接沉积于传感器载体上。

还有可能的是，将至少一个中间层形成于传感器载体与导电层之间。因此，在此至少一个中间层的沉积之后将导电层涂覆至所述至少一个中间层。

传感器载体可由陶瓷和/或金属和/或金属合金和/或玻璃和/或玻璃-陶瓷和/或塑料制成。具体地说，传感器载体是由如纯氧化铝(Al₂O₃)的绝缘氧化物构成，或其中氧化铝被混合有添加剂和/或各种氧化锆陶瓷或锆混合氧化物陶瓷和/或各种氧化镁(MgO)化合物和/或氧化硅(SiO₂)。

传感器载体的热膨胀系数优选地在0.05·10^-6K^-1至15·10^-6K^-1的范围内。

传感器载体在600℃下的比电阻大于10¹⁰Ωcm也是有利的。

在本发明的另一实施例中，传感器载体可经设计为导电。

有可能的是，也使用气溶胶沉积(气溶胶沉积方法)将中间层涂覆至传感器载体。在气溶胶沉积(ADM)中，尤其是在步骤c)中，优选地使用由以下成分组成的粉末：

a)基底材料的纯度为至少94wt％的氧化铝(Al₂O₃)；

和/或

b)基底材料的纯度为至少94wt％的氧化镁(MgO)；

和/或

c)组成为Mg₂TiO₅、MgTiO₃或MgTi₂O₅的形式，基底材料的总纯度为至少98wt％的钛酸镁；

和/或

d)二元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有稳定剂氧化钇，尤其是0wt.％至20wt.％的氧化钇，和/或CaO，尤其是0wt.％至15wt.％的CaO，和/或MgO，尤其是0wt.％至15wt.％的MgO，所述二元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt％；

和/或

e)根据d)的三元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有额外添加剂Nb₂O₅，尤其是0wt.-％至30wt.％的Nb₂O₅，和/或Ta₂O₅，尤其是0wt.％至30wt.％的Ta₂O₅，所述三元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt％。

基底材料可以任何比例而混合。

归因于所使用粉末的纯度，可在不嵌入外来材料的情况下制造特定气密密封式层，外来材料在稍后方法中可能会引起对传感器，尤其是导电层的污染。

在气溶胶沉积方法(ADM)中，尤其是在步骤(c)中，将惰性气体用作运载气体，尤其是氦气(He)和/或氩气(Ar)和/或氮气(N₂)和/或氧气(O₂)。

此外，优选地在气溶胶沉积期间施加不超过150℃的温度。此为根据本发明的本方法被称为冷涂布方法的原因。

优选地在涂布腔室中实行气溶胶沉积。具体地说，在气溶胶沉积期间，在涂布腔室中产生真空。因此，气溶胶沉积是在真空下在涂布腔室中进行。

在导电层和/或额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层的根据本发明的制造中，首先将运载气体引入至涂布粉末被转化成气溶胶的产生器中，即，将涂布粉末精细地分散于运载气流中。涂布粉末尤其含有绝缘材料，优选地为氧化物，尤其优选地为氧化铝。

通过喷嘴，将气溶胶在真空条件下喷射至涂布腔室中且喷射至待涂布表面上。待涂布表面，尤其是传感器载体随着XY工作台而移动。

替代地或另外，有可能的是，喷嘴在待涂布表面上方移动。此两者的组合也是可能的，即，工作台和喷嘴在X-Y方向上朝向彼此而移动。

由于涂布粒子、尤其是氧化铝粒子的动能，在撞击待涂布表面时，这些粒子将变得变形和压缩。所得层极其致密且无裂痕。

为了制造较厚层，还可进行多个“遍次(pass)”。

应注意，气溶胶涂布的上述实施例应仅被认为是实例。气溶胶涂布的可能变化为例如移动喷嘴或由相继地定位的若干喷嘴实现喷射。

为了在待涂布表面上直接制造通过ADM而制造的层的结构，可例如在涂布之前应用掩模。此处，一个选项是使用“荫罩(shadow mask)”，其位于待涂布表面上方且仅在待涂布位置处具有“开口”。

此外，所要结构还可通过特殊喷嘴几何形状和/或通过在沉积期间在X-Y方向上移动喷嘴和/或工作台而产生。

所定义结构还可通过接通和关断喷嘴射流而产生。

还存在另一选项来使用提离技术(Lift-Off technology)而实施沉积于整个表面上方的ADM层的结构化。这涉及通过光束或电子束而在待涂布表面上结构化光致抗蚀剂层。接着，使用ADM将表面涂布于整个表面上方，且通过溶解掉光致抗蚀剂而移除覆加的ADM层。

ADM为冷涂布方法。因为涂布粒子，尤其是氧化铝粒子已经呈α相，所以在施加高温的情况下将不会发生相变。因此，避免了所产生层中归因于裂痕和孔隙的泄漏位点。

有可能结构化至少一个导电涂层，和/或以经结构化形式将至少一个导电涂层间接或直接涂覆于传感器载体上。结构化或经结构化形式未被定义为单纯地意谓在无间隙或无凹部的情况下实施的导电层的形式。代替地，经结构化导电涂层可具有例如曲折形状。还可设想具有凹部和/或沟槽和/或开口的其它形式。

举例来说，在使用印刷方法的情况下，可以经结构化形式将导电涂层直接或间接涂覆至传感器载体。也有可能的是，首先将连续平滑层直接或间接涂覆至传感器载体，且在另一步骤中将沟槽和/或凹部和/或开口引入至层中。

举例来说，可使用光刻技术和/或通过激光来结构化导电层。

在本发明的另一实施例中，有可能的是，在涂覆至少一个其它层，尤其是钝化层和/或绝缘层之后，将最终配置完成物切分成单独片件。因此，有可能以组合式结构首先制造多个传感器，尤其是多个温度传感器，且接着将其分离。

本发明的另一次要方面涉及一种传感器，尤其是温度传感器，其包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层。根据本发明的传感器特别优选地是根据本发明的方法而制造。

根据本发明的传感器，尤其是根据本发明的温度传感器是基于以下想法：使用气溶胶沉积(气溶胶沉积方法)来制造至少一个层，即，导电层和/或额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层。作为冷涂布方法的部分而涂覆以此类方式而制造的传感器的层。所涂覆的层为气密密封式层。

使用气溶胶沉积而制造的传感器的至少一个层包含氧化铝(Al₂O₃)和/或氧化镁(MgO)和/或

a)基底材料的纯度为至少94wt％的氧化铝(Al₂O₃)；

和/或

b)基底材料的纯度为至少94wt％的氧化镁(MgO)；

和/或

c)组成为Mg₂TiO₅、MgTiO₃或MgTi₂O₅的形式，基底材料的总纯度为至少98wt％的钛酸镁；和/或

d)二元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有稳定剂氧化钇，尤其是0wt.％至20wt.％的氧化钇，和/或CaO，且尤其是0wt.％至15wt.％的CaO，和/或MgO，尤其是0wt.％至15wt.％的MgO，所述二元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt％；

和/或

e)如d)中所规定的三元合金(氧化锆ZrO₂)，其具有由以下成分形成的其它添加剂：Nb₂O₅，尤其是0wt.％至30wt.％的Nb₂O，和/或Ta₂O₅，尤其是0wt.-％至30wt.％的Ta₂O₅，所述三元合金(氧化锆ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt％。

在本发明的特别优选实施例中，使用气溶胶沉积(ADM)而制造的层为绝缘氧化物的钝化层，氧化铝是特别优选的。

使用气溶胶沉积(ADM)而制造的至少一个层由高达至少95％的氧化铝(Al₂O₃)组成也是有利的。

为了测定所沉积的Al₂O₃层的晶相，优选地使用X射线衍射方法。来自制造商斯托与奇公司(Stoe&Cie GmbH)的Stadi P型X射线衍射仪用于此目的。为了量化相，应用里德伯尔德法(Rietveld method)。替代地，有可能制造所需组分的所定义混合物以供比较和分析。

使用发射光谱术来测定粉末的纯度，尤其是氧化铝粉末的纯度。为了测量，使用赛默飞费舍尔科技(Thermo Fisher Scientific)供应的iCAP 6500duo型或iCAP 7400duo型ICP光谱仪。

根据DIN EN ISO 11885标准来实行测量。在氧化铝(Al₂O₃)粉末的状况下，将100mg的样品添加至8ml的氯化氢(HCl)、2ml的硝酸(HNO₃)和1.5ml的氟化氢(HF)，且使用微波压力消化方法进行增溶。接着将所溶解的样品转移至试管且重新填充纯化水。将测量溶液泵送至测量装置中，测量溶液在测量装置中雾化，其中将气溶胶引入至氩气等离子体中。在那里，蒸发、原子化、激发和部分地离子化样品的组分。接着检测随着原子和离子返回至基态而发射的光。所发射的光的波长为样品中所含有的各别元素的特性。波长的强度与各别元素的浓度成比例。

优选地，在600℃的温度下使用气溶胶沉积制造的Al₂O₃层中的比电阻为至少10¹⁰Ωcm。

使用气溶胶沉积(ADM)制造的层，尤其是氧化铝层的比电阻(RS)优选地是根据ASTM D257-07标准运用4点测量或2点测量而测定。这需要首先制备例如大小为20mm×60mm的衬底，例如玻璃。将待检验层，尤其是氧化铝材料，沉积至衬底上。运用扁平金属条带来金属化或压印每一末端。金属条带是以10mm之间隔彼此平行地配置。将电源连接至两个接点且设定电流值。

在4点测量的状况下，使用两个探针和电位计(Hewlett-Packard 4355A)，测量金属条带之间的电位降且测定表面电阻(SR)。从并行地制造的层测定层厚度(d)。由以下关系给出比电阻(RS)：RS＝SR×d。

此外，使用气溶胶沉积而制造的至少一个层的厚度可为100nm至50μm。为了测定层厚度，优选地使用机械Perthometer(触针式仪器)。这需要首先制备例如大小为20mm×60mm的玻璃衬底。掩蔽衬底表面的部分，例如金属箔夹持于其上。将待检验层沉积于衬底上。在移除掩模之后，通过使机械Perthometer(Tencor 500，分辨率＜1nm)的触针通过层阶上方来测量截块厚度。

优选地，使用气溶胶沉积而制造的至少一个层是防湿的。使用气溶胶沉积而制造的层抵御湿气进入的密封是根据DIN EN 60749-8:2003-12标准而定义。在此方法下，将Pt200电阻传感器(HDA 420)涂布有待测试层且接着浸润于室温下的水浴中达至少15分钟。在室温下移除和干燥之后，测量传感器的电阻。对于具有充足防湿性的层，在+25℃下的电阻的改变一定不超过初始值的1％。

此外，根据本发明的传感器的特征可在于，在超过1200℃下经过最少两个小时的温度处理且随后冷却至25℃之后，使用气溶胶沉积而制造的层每平方公分具有少于一个裂痕。

优选地，通过气溶胶沉积而制造的层的热膨胀系数在4·10^-6K^-1至14·10^-6K^-1的范围内。可例如使用膨胀测量术来测量热膨胀系数。

通过气溶胶沉积而制造的层的孔隙率优选地小于1％。可例如使用汞压孔率测定法来测量通过气溶胶沉积而制造的层的孔隙率。为了执行汞压孔率测定法，优选地使用Porotec公司供应的装置(Pascal 140在低压范围内，Pascal 440在高压范围内)。标准DIN66133通过压汞法来定义孔隙体积分布和比表面积。优选地，在测量之前将相关层加热至200℃达约一小时。

通过气溶胶沉积而制造的层的硬度优选地高于惯常制造的层的硬度。因此，举例来说，通过ADM方法而制造的Al₂O₃(>99.9％)层的硬度为10GPa。运用PVD方法和丝网印刷方法(在两种状况下也为纯Al₂O₃)而制造的层的硬度分别为4.7GPa和2.8GPa。

可例如使用纳米压痕来测量通过气溶胶沉积而制造的层的硬度。Nano-Test平台监测与样品接触的金刚石的运动。通过线圈的电流的改变会引起施加压缩力(电磁力致动器原理)且致使金刚石的位置改变。在硬度测量期间，金刚石尖端连续地穿透样品。经由电容器的电容改变，接着将此距离改变记录为随负载而变。因此，通过准确地校准所施加的线圈电流且通过测量距离改变，可测定穿透深度和外加负载两者。为了分析负载对穿透深度曲线，通常使用奥利维与帕(Oliver&Pharr)提出的方法。

通过气溶胶沉积而制造的层可为具有电容率的介电质，或为绝缘体。还有可能的是，电子导体被形成为通过气溶胶沉积而制造的层。所述层还可为功能层。

根据本发明的传感器还包含传感器载体，传感器载体可由陶瓷和/或金属和/或金属合金和/或玻璃和/或玻璃陶瓷和/或塑料组成。以特定优选形式，传感器载体包含氧化铝和/或氧化镁和/或也可稳定化的氧化锆(zirconium oxide)(氧化锆(zirconia))，和/或氧化硅。传感器载体的热膨胀系数优选地为0.05·10^-6K^-1至15·10^-6K^-1。

在600℃下的传感器载体或传感器载体的材料的比电阻为至少10¹⁰Ωcm。关于比电阻的测定，可应用已经根据ASTM D257-07标准而描述的测量。

有可能将传感器载体设计为导电。

传感器的导电涂层优选地是由金属形成，尤其是由铂(Pt)和/或铑(Rh)和/或铱(Ir)和/或钯(Pd)和/或金(Au)和/或钨(W)和/或钽(Ta)和/或镍(Ni)和/或铜(Cu)和/或由指定金属的合金形成。

替代地，有可能的是，至少一个导电层是由如碳化硅(SiC)的导电陶瓷制成。也有可能使导电涂层包含导电陶瓷。

也有可能使导电层由来自以下成分的群组的材料制成：贵金属和/或镍(Ni)和/或铬(Cr)和/或镍-铬(NiCr)和/或氮化硅(Si₃N₄)，或指定元素的合金。

至少一个导电层可被结构化。有可能的是，导电层包含呈线和/或导体回路和/或曲折结构和/或交叉指形结构和/或网状结构和/或衬垫的形式的结构化物。

如先前所描述，可回顾性地作为根据本发明的方法的部分而将导电层的结构引入至导电涂层中。也有可能已经以经结构化形式将导电层直接或间接涂覆于传感器载体上。

导电涂层至少在一些区段中覆盖有至少一个功能层，尤其是保护层和/或传感器层和/或绝缘层和/或阻挡层。导电涂层优选地至少在一些区段中覆盖有使用气溶胶沉积所制造的层。

配置于传感器载体与导电层之间的至少一个中间层可为例如用于平滑目的的平衡层，或粘接层或用于机械解耦目的的层，或用于电绝缘的层，或用于防止导电层开裂的层。有可能将多个中间层形成于传感器载体与至少一个导电层之间。

在本发明的一个实施例中，有可能的是，形成至少两个导电层，其中通过气溶胶沉积而制造的至少一个层可形成于至少两个导电层之间。

有可能的是，与通过气溶胶沉积而制造的至少一个层交替地涂覆至少一个导电结构。最顶导电层可被至少部分地曝露，即，至少在一些区段中不被额外层覆盖。

如果传感器具有至少两个导电层，那么有可能的是，导电层通过至少一个测量电桥而彼此连接。

此外，导电结构可完全地或至少在一些区段中彼此绝缘。可例如通过使用气溶胶沉积而制造的层来提供绝缘。

至少一个导电层可用于加热和/或测量。也有可能的是，至少一个导电层可用于测量如电导率和/或电阻和/或阻抗和/或电压和/或电流振幅和/或频率和/或电容和/或相位偏移的参数。

本发明的另一次要方面涉及一种根据本发明的传感器在车辆中的用途，传感器用于测量温度和/或粒子数量和/或烟尘数量和/或反应热和/或气体含量和/或气体流量。如已经运用根据本发明的方法和/或结合根据本发明的传感器所呈现，获得了类似的优势。

下文中，参考所附示意性图式来更详细地描述本发明。图式展示：

图1-3根据本发明的传感器相较于已知传感器的比较性温度漂移测量结果；

图4a+4b Al₂O₃层的平面图，其中图4a的Al₂O₃层是使用PVD方法而制造且图4b的Al₂O₃层是通过ADM而制造；

图5a-5c以不同方式设计的传感器；

图6a-6d具有绝缘层和覆盖层的以不同方式设计的传感器；以及

图7a-7c具有多个绝缘层和/或覆盖层的以不同方式设计的传感器。

图1-3展示根据本发明的传感器的温度漂移相较于使用标准方法而制造的已知传感器可受到正面影响的程度。

根据本发明的传感器包含铂导电层和氧化铝(Al₂O₃)钝化层。氧化铝层是通过气溶胶沉积而制造。

图1-3展示相对于以不同方式涂覆的Al₂O₃钝化层的比较。前三个长条图各自涉及具有使用丝网印刷方法而涂覆的Al₂O₃层的传感器。

另一方面，长条图4-6涉及通过气溶胶沉积(ADM)而涂覆的Al₂O₃层。

与此对比，长条图7-9涉及使用物理气相沉积(PVD)方法而涂覆至铂结构的Al₂O₃层。

传感器的设计，即，铂层、层厚度和尺寸相同。运用成品传感器来实行温度改变测试。为此目的，使用设备将传感器置放至腔室炉中且接着再次从腔室炉移除。一旦传感器处于腔室炉外部，就也对传感器吹空气，使得获得快速冷却。

图1的图形展示在0℃下在12,000次循环之后以开尔文(Kelvin)为单位的温度漂移。图2中的图形展示在100℃下测量的在12,000次循环之后以开尔文为单位的温度漂移。图3中的图形展示在900℃下测量的在12,000次循环之后以开尔文为单位的温度漂移。

清楚地看出，在所有温度下，即，在0℃下和在100℃下以及在900℃下，具有使用气溶胶沉积(ADM)而涂覆的Al₂O₃钝化层的传感器展示显著较低的漂移。

这些测试结果确认到，使用气溶胶沉积(ADM)而制造的钝化层，尤其是Al₂O₃层显著地改良传感器，关于稳定性的要求被超过若干倍。

下表列出以不同方式制造的绝缘层的电阻的比较。为了产生此比较，首先通过气溶胶沉积且其次通过丝网印刷方法来组装模型，其中Al₂O₃绝缘层涂覆于两个铂电极区域之间。在每一状况下，层厚度为9微米。

已发现，在室温下，使用气溶胶沉积而制造的层的电绝缘电阻比通过丝网印刷而制造的层的电绝缘电阻高17倍，即，ADM层实质上更好地绝缘。

在250℃下，通过气溶胶沉积(ADM)而制造的层的绝缘电阻值比丝网印刷层高12倍。

图4a展示使用PVD方法而惯常制造的Al₂O₃层。裂痕是可见的。这些裂痕是在温度处理之后归因于由从γ至α的相变换造成的收缩而出现。

图4b展示通过ADM而制造的Al₂O₃层。Al₂O₃粉末在层制造期间以o相而存在。因为ADM为冷涂布方法，所以不会发生相变换。在温度处理期间未产生裂痕。

因为孔隙率低、不存在裂痕且缺陷程度低，所以获得了具有高电绝缘电阻与良好热导率两者的极其致密的ADM层。

归因于所描述的正面性质，如高电绝缘电阻与良好热导率的组合，通过ADM而制造的层特别良好地适于建构多层系统，其中与导电层或结构交替的ADM层用于建构传感器。

图5a展示简单的传感器设计。ADM层2涂覆至衬底载体1。归因于极好的绝缘电阻，如果具有低电阻的金属或氧化物，如稳定的氧化锆用作衬底载体材料，那么ADM层2充当绝缘层。

在衬底载体1具有粗糙、构形、多孔或有缺陷表面时，或如果如裂痕或小孔的缺陷存在于表面中，那么此设计也用作平衡层。如上文所描述，用于形成此ADM层的经证实材料为氧化物或混合氧化物，优选地为Al₂O₃或MgO。在绝缘层2上，涂覆至少一个导电结构或表面3，其优选地由铂、金、镍或CrNi合金组成。

绝缘层2还可用以影响导电表面或结构3的粘接。

图5b展示至少一个导电层或结构3涂覆至衬底载体1的结构。用作衬底载体材料的经证实材料为Al₂O₃或稳定的ZrO₂。导电层或结构3优选地由铂、金、镍或CrNi合金组成。

导电层或结构3被覆盖ADM层4。Al₂O₃为用作涂层材料的经证实材料。ADM层4充当保护或钝化层，此是因为如此制造的层极其致密且具有低透气性。此处，导电层或结构3的未经覆盖区域用作用于电接触的连接表面。此结构将用作温度电阻器或加热电阻器。

图5c展示表示图5a与图5b的组合的结构。由例如铂、金、镍或CrNi合金制成的导电层或结构3嵌入于两个ADM层2和4之间。此结构含有绝缘层2和覆盖或钝化层4的优势且用作温度电阻器或加热电阻器。

以下设计实例展示特别良好地运用ADM而制造的层的优势。如此制造的层具有低孔隙率、无裂痕和具有低缺陷，且具有极高密度。作为ADM层的经特别证实材料为Al₂O₃，此是因为这些层具有高电绝缘电阻与良好热导率的组合。取决于应用，在0.5至50μm的范围内的层厚度是实用的。5至10μm的层厚度已被证实为特别成功。

图6a展示图5b的结构的延伸。此处，覆盖第一导电表面或结构3的ADM层5为其上经涂覆额外导电表面或结构6的绝缘层。绝缘层材料由Al₂O₃、MgO或所述两种材料的混合物组成。Al₂O₃已被证实为特别成功。

此处所展示的导电表面或结构6被实施为电阻回路且表示加热器。举例来说，所述结构被用作基于风速计原理的流量或质量流量传感器，其中导电结构3是用作温度电阻且另一导电结构6是用作加热电阻器。所测量的性质为成比例的热损耗。

图6b展示图6a的传感器结构的延伸。此外，顶层为用作钝化层7的ADM层且保护其下方的导电表面或结构6来抵御腐蚀侵蚀。

图6c展示图6a的设计变体，其中在此状况下，上部导电层或结构6被实施为呈IDE结构的形式的双电极结构。此结构可用作电导率传感器。在IDE结构浸润于液体或气流中时，IDE结构用以测量电极之间的电阻。还可通过电阻性测量来测量传感器表面上的沉积物。

图6d展示图6c的传感器结构的延伸。此外，最顶层为用作绝缘或钝化层7的ADM层。图6c所描述的传感器功能可通过电容性测量或阻抗测量予以评估。

图7a展示在衬底载体1上具有三个导电表面或结构3、6和9的传感器设计。导电表面或结构3、6和9为至少一个温度电阻、一个加热电阻器和一个电极结构。在每一状况下，导电表面或结构3、6和9通过至少一个ADM层5、8而彼此电绝缘。此结构可用作电导率传感器，其中对于用于测量电导率的IDE结构，至少一个加热结构用于温度控制传感器。电阻结构可用于温度测量。

图7b展示图7a的另一实施例，其作为顶层而另外含有ADM层作为绝缘或钝化层10。就此结构来说，可使用电容性测量或阻抗测量来检测顶部ADM层10上的表面沉积物。

图7c展示图7a的实施例的延伸，其中额外层11涂覆于IDE结构上方。此层11用作功能层，其回应于特定气体而改变电性质。此结构可用作气体传感器。

元件符号清单

1 衬底载体

2 通过(ADM)的绝缘层(I)

3 导电层(I)或结构

4 通过ADM的覆盖层(I)

5 通过(ADM)的绝缘层(II)

6 导电层(II)或结构

7 通过ADM的覆盖层(II)

8 通过(ADM)的绝缘层(III)

9 导电层(III)或结构

10 通过ADM的覆盖层(III)

11 功能层

Claims (18)

1.一种用于制造传感器，尤其是温度传感器的方法，所述传感器包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层，

其特征在于

所述导电层和/或所述额外层，尤其是所述钝化层和/或所述绝缘层是通过气溶胶沉积(气溶胶沉积方法，ADM)制造。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于

以下步骤：

a)提供传感器载体；

b)将所述至少一个导电层直接或间接涂覆于所述传感器载体上；

c)通过气溶胶沉积(ADM)来涂覆所述至少一个额外层，尤其是所述钝化层和/或所述绝缘层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于

在所述气溶胶沉积中，尤其是在步骤(c)中，使用以下粉末：

a)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化铝(Al₂O₃)；

和/或

b)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化镁(MgO)；

和/或

c)组成为Mg₂TiO₅、MgTiO₃或MgTi₂O₅，基底材料的总纯度为至少98wt.％的钛酸镁；

和/或

d)二元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有稳定剂氧化钇，尤其是0wt.％至20wt.％的氧化钇，和/或CaO，且尤其是0wt.％至15wt.％的CaO，和/或MgO，尤其是0wt.％至15wt.％的MgO，所述二元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％；

e)如d)中所规定的三元合金(氧化锆ZrO₂)，其具有由以下成分形成的其它添加剂：Nb₂O₅，尤其是0wt.％至30wt.％的Nb₂O₅，和/或Ta₂O₅，尤其是0wt.-％至30wt.％的Ta₂O₅，所述三元合金(氧化锆ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，尤其根据权利要求3所述的方法，

其特征在于

在所述气溶胶沉积中，尤其是在步骤(c)中，使用基底材料的纯度为至少95％的粉末，其中尤其使用基底材料的纯度为至少95％的氧化铝(Al₂O₃)和/或氧化镁(MgO)和/或氧化锆(氧化锆(ZrO₂))，尤其经稳定的氧化锆(氧化锆(ZrO₂))，的所述粉末或其任何混合物。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，

其特征在于

在所述气溶胶沉积中，尤其是在步骤(c)中，将惰性气体，尤其是氦气(He)和/或氩气(Ar)和/或氮气(N₂)和/或氧气(O₂)用作运载气体，和/或使用不超过150℃的温度处理。

6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的方法，

其特征在于

结构化所述至少一个导电涂层，和/或以经结构化形式将所述至少一个导电涂层间接或直接涂覆于所述传感器载体上。

7.一种传感器，尤其是温度传感器，其包含至少一个导电层和至少一个额外层，尤其是钝化层和/或绝缘层，其中所述传感器优选地是通过根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法制造，

其特征在于

至少一个层，尤其是所述钝化层和/或所述绝缘层是通过气溶胶沉积(气溶胶沉积方法，ADM)制造。

8.根据权利要求7所述的传感器，

其特征在于

使用气溶胶沉积制造的至少一个层包含

a)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化铝(Al₂O₃)；

和/或

b)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化镁(MgO)；

和/或

c)组成为Mg₂TiO₅、MgTiO₃或MgTi₂O₅，基底材料的总纯度为至少98wt.％的钛酸镁；

和/或

d)二元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有稳定剂氧化钇，尤其是0wt.％至20wt.％的氧化钇，和/或CaO，且尤其是0wt.％至15wt.％的CaO，和/或MgO，尤其是0wt.％至15wt.％的MgO，所述二元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％；

和/或

e)如d)中所规定的三元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有由以下成分形成的其它添加剂：Nb₂O₅，尤其是0wt.％至30wt.％的Nb₂O₅，和/或Ta₂O₅，尤其是0wt.-％至30wt.％的Ta₂O₅，所述三元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％。

9.根据权利要求7或8所述的传感器，

其特征在于

使用气溶胶沉积制造的至少一个层是由至少95％的氧化铝(Al₂O₃)组成。

10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

在600℃的温度下通过气溶胶沉积制造的至少一个Al₂O₃层的比电阻为至少10¹⁰Ohm cm。

11.根据权利要求7至10中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

通过气溶胶沉积制造的至少一个层的厚度为100nm至50μm。

12.根据权利要求7至11中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

通过气溶胶沉积(ADM)制造的至少一个层的硬度为至少6GPa。

13.根据权利要求7至12中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

通过气溶胶沉积(ADM)制造的至少一个层是防湿的。

14.根据权利要求7至13中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

传感器载体包含

a)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化铝(Al₂O₃)；

和/或

b)基底材料的纯度为至少94wt.％的氧化镁(MgO)；

至少94wt.％

和/或

c)组成为Mg₂TiO₅、MgTiO₃或MgTi₂O₅，基底材料的总纯度为至少98wt.％的钛酸镁；

和/或

d)二元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有稳定剂氧化钇，尤其是0wt.％至20wt.％的氧化钇，和/或CaO，且尤其是0wt.％至15wt.％的CaO，和/或MgO，尤其是0wt.％至15wt.％的MgO，所述二元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％；

e)如d)中所规定的三元氧化锆合金(ZrO₂)，其具有由以下成分形成的其它添加剂：Nb₂O₅，尤其是0wt.％至30wt.％的Nb₂O₅，和/或Ta₂O₅，尤其是0wt.-％至30wt.％的Ta₂O₅，所述三元氧化锆合金(ZrO₂)的基底材料的总纯度为至少98wt.％。

15.根据权利要求7至14中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

至少一个导电涂层优选地由金属组成，尤其是由铂(Pt)和/或铑(Rh)和/或铱(Ir)和/或钯(Pd)和/或金(Au)和/或钨(W)和/或钽(Ta)和/或镍(Ni)和/或铜(Cu)和/或所述规定的金属的合金组成。

16.根据权利要求7至15中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

至少两个导电层，其中在所述至少两个导电层之间的至少一个层是通过气溶胶沉积制造。

17.根据权利要求7至16中任一权利要求所述的传感器，

其特征在于

至少两个导电层，其中所述导电层是经由至少一个测量电桥彼此连接。

18.一种根据权利要求7至17中任一权利要求所述的传感器在车辆中的用途，所述传感器用于测量温度和/或粒子数量和/或烟尘粒子数量和/或反应热和/或气体含量和/或气体流量。