DE102014104219B4

DE102014104219B4 - Keramikträger sowie Sensorelement, Heizelement und Sensormodul jeweils mit einem Keramikträger und Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers

Info

Publication number: DE102014104219B4
Application number: DE102014104219.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Loose; Stefan Dietmann; Alfred Fleckenstein; Dieter Teusch
Original assignee: Heraeus Nexensos GmbH
Current assignee: Yageo Nexensos GmbH
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: DE102014104219A1; JP6622711B2; CN106104235A; US20170110225A1; TWI606558B; KR20160138039A; EP3123154A1; JP2017516081A; WO2015144748A1; US10529470B2; CN106104235B; TW201541573A

Abstract

Keramikträger mit mindestens 96 Gewichtsprozent AlO, auf dem eine Dünnschichtstruktur (10) aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist, wobei der Träger und/oder die Dünnschichtstruktur (10) zur Verringerung mechanischer Spannungen auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten angepasst sind, und wobei eine Oberfläche (11) des Keramikträgers eine Zwischenschicht (12) aufweist, auf der die Dünnschichtstruktur (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht (12) von 8*10/K bis 16*10/K, insbesondere von 8,5*10↑-6↑/K bis 14*10↑-6↑/K, beträgt, wobei die Zwischenschicht (12) wenigstens ein elektrisch isolierendes Metalloxid enthält.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keramikträger, insbesondere auf einen Al₂O₃-Träger, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Ein solcher Träger ist beispielsweise aus JP S59- 65 216 A bekannt. Dieser Träger ist mit einer Dünnschichtstruktur aus Platin beschichtet und wird als Strömungssensor zur Strömungsmessung verwendet.
DE 199 18 003 A1 offenbart einen ähnlichen Träger, auf dem unmittelbar eine Dünnschichtstruktur aufgebracht ist. Die Dünnschichtstruktur ist zur Vermeidung einer Beschädigung der Dünnschichtstruktur durch äußere Umwelteinflüsse mit einer Zwischenschicht bedeckt. Innere Spannungen, die beispielweise durch Temperaturänderungen auftreten, können jedoch die Dünnschichtstruktur selbst oder deren Verbindung zum Träger schwächen.
EP 0 922 682 A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Verbindung eines Keramiksubstrats mit einer Metallschicht, wobei das Keramiksubstrat aus Aluminiumoxid und die Metallschicht aus Platin bestehen können. Zur Verbindung wird als Zwischenschicht zwischen dem Keramiksubstrat und der Metallschicht eingesetzt Titan und Nickel eingesetzt. Die thermischen Eigenschaften der Metallschicht aus Platin werden in EP 0 922 682 A1 näher beschrieben, wodurch jedoch nicht das Problem gelöst wird, dass die Zwischenschicht aufgrund thermischer Belastung nachgibt und so die Verbindung zwischen der Metallschicht und dem Keramiksubstrat instabil wird.
Sensoren mit dem zuvor beschriebenen Aufbauprinzip kommen in der Abgas-Sensorik als Temperaturmesssensoren zum Einsatz. Diese werden beispielsweise vor Diesel-Rußpartikelfiltern eingebaut, um die Abgastemperatur zur Regeneration der Filter zur erfassen. Dabei sind die Platin-Dünnschichtsensoren starken Temperaturwechsel-Beanspruchungen ausgesetzt, die bei der Auslegung der Sensoren mit Blick auf die in der Automobilindustrie geforderte Lebensdauer berücksichtigt werden müssen. Dasselbe gilt für die Verwendung von Platin-Dünnschichtsensoren in der Automobilindustrie zur Überwachung des Zustandes von Motoröl, dessen tribologische Eigenschaften stark von der Erwärmung abhängen. Für die Zustandsbestimmung des Motoröls ist die Summe der thermischen Belastungen eine entscheidende Messgröße, die durch Platin-Temperatursensoren ermittelt wird. Die Sensoren sind dabei vielen Temperaturwechselzyklen, starken Vibrationsbelastungen sowie dem korrosiven Angriff des Messmediums ausgesetzt.
Da sich der elektrische Widerstand eines Platinsensors exakt definiert mit der Temperatur ändert, kommt es zur Vermeidung von Messfehlern darauf an, andere Einflussgrößen, die den elektrischen Widerstand verändern, möglichst zu unterdrücken. Dieses Problem tritt bei starken Temperaturwechsel-Belastungen auf, wenn unterschiedliche Materialien gepaart werden, wie dies der Fall bei einem Keramikträger mit einer Platin-Dünnschichtstruktur ist. Die unterschiedlichen Materialien weisen verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, was auch als Missmatch bezeichnet wird. Die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften der Materialien führen bei Temperaturwechsel-Beanspruchungen zur plastischen Verformung der Platinstrukturen und zum Wandern von Versetzungen im Gefüge. Dadurch ändern sich die Materialeigenschaften. Die Folge hiervon sind Widerstandsdriften, also ungewollte, mechanisch bedingte Änderungen des Widerstandes. Bei starken mechanischen Spannungen in den Platinstrukturen können diese sogar beschädigt und unterbrochen werden.
Man versucht diesem Problem bisher dadurch zu begegnen, dass Materialpaarungen verwendet werden, die ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Beispielsweise werden Keramikträger aus Zirkoniumoxid in Verbindung mit Platin-Dünnschichtstrukturen eingesetzt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass die so aufgebauten Bauelemente bei dem weiteren mechanischen Verbau auf Al₂O₃-Keramikhybridträgern oder -modulen bedingt durch die höhere Ausdehnung spätestens beim Abkühlen reißen und zerstört werden.
Bei dem eingangs genannten Stand der Technik wird ein anderer Weg beschritten. Dabei wird versucht, durch eine Glasschicht zwischen dem Träger und der Platin-Dünnschicht thermisch bedingte Spannungen zu reduzieren. Ein derartig aufgebauter Sensor genügt nicht den von der Automobilindustrie geforderten hohen Anforderungen an die Stabilität und Haltbarkeit von Dünnschichtsensoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Keramikträger anzugeben, auf dem eine Dünnschichtstruktur aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist, wobei der Träger dahingehend verbessert ist, dass die Widerstandsdrift bei hohen Temperaturwechsel-Beanspruchungen verringert wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Sensorelement, ein Heizelement und ein Sensormodul mit einem derartigen Träger sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Keramikträgers anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Blick auf den Keramikträger durch den Gegenstand des Anspruchs 1, mit Blick auf das Sensorelement, das Heizelement und das Sensormodul durch den Gegenstand des Anspruchs 14 und mit Blick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 16 gelöst.
Die Erfindung beruht darauf, einen Keramikträger, insbesondere einen Al₂O₃-Träger, anzugeben, auf dem eine Dünnschichtstruktur aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist. Der Träger und/oder die Dünnschichtstruktur sind zur Verringerung mechanischer Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten angepasst. Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale des Trägers erreicht, die jeweils für sich genommen die Widerstandsdrift verringern. Eine Kombination der Merkmale verstärkt diese Wirkung.
Die nachfolgend angegebenen Merkmale verwirklichen jeweils den Grundgedanken, mechanische Spannungen in der Dünnschichtstruktur aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Träger und der Dünnschichtstruktur zu verringern oder abzubauen. Dazu wird eine zumindest abschnittsweise relative Bewegung zwischen dem Träger und der Dünnschichtstruktur zugelassen und/oder die Dünnschichtstruktur so modifiziert, dass Unterschiede in der thermisch bedingten Materialausdehnung kompensiert werden, so dass in der Dünnschichtstruktur möglichst geringe mechanische Spannungen induziert werden.
Konkret wird dies im Rahmen der Erfindung dadurch erreicht, dass die Oberfläche des Trägers eine Zwischenschicht aufweist, auf der die Dünnschichtstruktur angeordnet ist. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht beträgt von 8*10^-6/K bis 16*10^-6/K, insbesondere von 8,5*10^-6/K bis 14*10^-6/K (Merkmal b).
Es hat sich gezeigt, dass sich durch die Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Zwischenschicht in dem vorstehend genannten Bereich eine optimale Verbindung zwischen dem Keramikträger und der Platin-Dünnschichtstruktur erreichen erlässt, die selbst bei häufigen Temperaturwechselzyklen nicht zu einer signifikanten Verformung der Platin-Dünnschichtstruktur führt. Die Zwischenschicht schafft somit einen wirksamen Übergang vom Träger auf die Platin-Dünnschichtstruktur, der als Puffer wirkt und einen Teil der mechanischen Spannungen absorbiert.
Zusätzlich kann die Oberfläche des Trägers im Bereich der Dünnschichtstruktur zur Verringerung der Haftung zumindest abschnittsweise geglättet sein (Merkmal a).
Durch die Verringerung der Rauigkeit haftet die Dünnschichtstruktur weniger stark an der Trägeroberfläche, wodurch eine Relativbewegung zwischen Träger und Dünnschichtstruktur ermöglicht wird. Die dadurch erreichte mechanische Entkopplung verringert das Risiko einer plastischen Verformung der Dünnschichtstruktur auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen Träger und Dünnschichtstruktur.
Es ist auch möglich, dass die Dünnschichtstruktur wenigstens eine zumindest abschnittsweise wellenförmige Leiterbahn aufweist, die sich lateral entlang der Oberfläche des Trägers erstreckt (Merkmal c). Die Wellenform der Leiterbahn erstreckt sich in einer Ebene, die parallel zur Oberfläche des Trägers verläuft. Die Wellenform ist somit lateral und nicht in Tiefenrichtung, d.h. in die Oberfläche des Trägers hinein gebildet. Der Wellenform kann sich in ein und derselben Ebene parallel zur Oberfläche des Trägers erstrecken. Dies ist der Fall, wenn die Oberfläche des Trägers unprofiliert, d.h. durchgehend gerade ist. Es ist auch möglich, dass die laterale Wellenform mit einer weiteren Wellenform in Tiefenrichtung des Trägers überlagert ist. Dies ergibt sich bspw. durch die Kombination mit dem weiter unten beschriebenen Tiefenprofil. Die Hauptorientierung der Wellenform verläuft in lateraler Richtung.
Die Amplitude der wellenförmigen Leiterbahn beträgt von 0,2*B bis 2*B, insbesondere von 0,4*B bis 1*B. Die Wellenlänge der wellenförmigen Leiterbahn beträgt von 3*B bis 10*B, insbesondere von 4*B bis 7*B. „B“ ist dabei jeweils die Breite der Leiterbahn.
Die wellenförmige Leiterbahn baut durch ihre Geometrie mechanische Spannungen ab, die durch die unterschiedliche Ausdehnung des Trägers und der Dünnschichtstruktur in der Dünnschichtstruktur erzeugt werden. Insgesamt kommt es zu einer geringeren Verformung der wellenförmigen Leiterbahn im Unterschied zu einer geraden, d.h. nicht wellenförmigen Leiterbahn. Durch die Geometrie der Wellenform lässt sich die Spannungskonzentration in der Leiterbahn gezielt beeinflussen.
Zusätzlich oder alternativ ist eine erste Abdeckschicht auf der Dünnschichtstruktur aufgebracht, die oxydische Nanopartikel, insbesondere aus AL₂O₃ und/oder MgO, enthält (Merkmal d).
Die erste Abdeckschicht bildet eine Passivierungsschicht und schützt die Platin-Dünnschichtstruktur. Die oxydischen Nanopartikel bewirken eine Volumenänderung der Abdeckschicht im Fall eines Temperaturwechsels, der an die Ausdehnung der Platin-Dünnschichtstruktur angepasst ist.
Es hat sich gezeigt, dass die folgenden Kombinationen der Merkmale a, b, c, d die Widerstandsdriften wirkungsvoll verringern. Andere Merkmalskombinationen sind nicht ausgeschlossen.

- Merkmal d mit jeweils einem der Merkmale a, b, c;
- Merkmale a und c und d;
- Merkmale b und c und d;
- Merkmale a und b und c und d;

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Oberfläche im Bereich der Dünnschichtstruktur wenigstens einen Gleitabschnitt und wenigstens einen Haftabschnitt. Im Bereich des Haftabschnitts ist die Rauigkeit der Oberfläche des Trägers höher als im Bereich des Gleitabschnitts. Mit anderen Worten ist der Gleitabschnitt geglättet. Der Haftabschnitt ist ungeglättet oder weniger stark geglättet als der Gleitabschnitt.
Dies hat den Vorteil, dass die gute Haftung der unbehandelten Oberfläche in unkritischen Bereichen der Dünnschichtstruktur bestehen bleibt (Haftabschnitt) und in Bereichen, in denen sich große Spannungen bei Temperaturwechseln einstellen, die Haftung gezielt verringert wird (Gleitabschnitt). Im Extremfall kommt es im Bereich des Gleitabschnitts zu einer relativen Bewegung zwischen der Oberfläche des Trägers und der Dünnschichtstruktur. Im Bereich des Haftabschnitts bzw. der Haftabschnitte bleibt die Dünnschichtstruktur mit der Oberfläche des Trägers verbunden. Damit ist die Dünnschichtstruktur abschnittsweise am Träger fixiert und abschnittsweise vom Träger insofern entkoppelt, als Relativbewegungen zwischen Oberfläche des Trägers und der Dünnschichtstruktur zugelassen werden.
Alternativ kann die Oberfläche im gesamten Bereich der Dünnschichtstruktur geglättet sein. Diese Variante hat den Vorteil der einfachen Herstellung. Die Fixierung der Dünnschichtstruktur ist ausreichend gegeben, weil es auf Grund der im Betrieb typischerweise auftretenden inhomogenen Temperaturverteilung zu lokalen thermisch bedingten Spannungen kommt und Abschnitte der Dünnschichtstruktur unterschiedlich stark belastet werden.
Vorzugsweise weist die Oberfläche im Bereich der Dünnschichtstruktur ein, insbesondere streifenförmiges, Tiefenpofil auf, das wenigstens eine Vertiefung bildet, wobei die Oberfläche der Vertiefung geglättet ist. Die Oberfläche der Vertiefung weist eine geringere Rauigkeit als die Oberfläche der höher gelegenen Bereiche des Tiefenprofils, bspw. der unprofilierten Oberflächenbereiche des Trägers auf.
Dadurch wird erreicht, dass sich die Dünnschichtstruktur bei einer Ausdehnung aus der Vertiefung lösen kann. Damit wird die Dünnschichtstruktur mechanisch teilweise vom Träger entkoppelt. Außerdem kann sich die Dünnschichtstruktur im Bereich der Vertiefung beim Ablösen strecken und verändert so ihre Geometrie, so dass dadurch mechanische Spannungen in der Dünnschichtstruktur verringert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Leiterbahn der Dünnschichtstruktur in einem Winkel, insbesondere im Bereich von 30° bis 90°, zu dem streifenförmigen Tiefenprofil angeordnet. Diese Ausführung bewirkt einen wirksamen Ausdehnungsausgleich im Zusammenhang mit einer typischen Leiterbahnstruktur. Bei mäandrierenden Leiterbahnen kreuzen diese das streifenförmige Tiefenprofil mehrfach, so dass der Ausdehnungsausgleich an mehreren Stellen der Leiterbahn zum Tragen kommt. Dies gilt auch für Träger mit mehreren einzelnen Leiterbahnen.
Die Vertiefung kann einen trapezförmigen Querschnitt mit zwei geneigten Flanken und einem Grund zwischen den Flanken aufweisen. Die beiden Flanken begrenzen seitlich den Grund der Vertiefung. Wenigstens eine, insbesondere beide Flanken steigen unter einem Winkel von 10° bis 80°, insbesondere von 45° bis 60° bezogen auf den Grund an. Der Winkel wird zwischen einer imaginären Ebene, die der Grund aufspannt, und einer weiteren imaginären Ebene gemessen, die die betreffende Flanke definiert. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sich die Dünnschichtstruktur leicht aus der Vertiefung lösen kann. Dies liegt an den geneigten Wänden bzw. Flanken der Vertiefung. Vorzugsweise sind die Flanken und der Grund der Vertiefung geglättet. Dadurch wird die Ablösung weiter erleichtert.
Vorzugsweise weist die Vertiefung eine Tiefe von 0,4 µm bis 1,2 µm, insbesondere von 0,6 µm bis 1,0 µm und/oder eine Breite von 5 µm bis 20 µm, insbesondere von 10 µm bis 15 µm auf. Die Dimensionen der Vertiefung werden u.a. in Abhängigkeit von der jeweiligen Schichtdicke der Struktur gewählt.
Das streifenförmige Tiefenprofil kann mehrere parallele Vertiefungen aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Vertiefungen jeweils von 5 µm bis 20 µm, insbesondere von 10 µm bis 15 µm beträgt. Die einzelne Leiterbahn oder mehrere Leiterbahnen schneiden die parallelen Vertiefungen, so dass der Ausdehnungsausgleich entlang der Länge der Leiterbahn bzw. Leiterbahnen mehrfach erfolgt. Dadurch wird der Vorteil der Verringerung der Widerstandsdrift entlang der gesamten Leiterbahn und/oder in besonders kritischen Leiterbahnenabschnitten erreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht maximal um den Faktor 1,5 größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Dünnschichtstruktur. Es hat sich bewährt, die Obergrenze des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Zwischenschicht zu begrenzen, um die Pufferwirkung der Zwischenschicht zu optimieren.
Die Dicke der Zwischenschicht kann von 0,2 µm bis 3 µm, insbesondere von 1 µm bis 2,2 µm betragen. Diese Dickenbereiche haben sich in der Praxis bewährt.
Die Zwischenschicht enthält erfindungsgemäß wenigstens ein elektrisch isolierendes Metalloxid. Insbesondere kann die Zwischenschicht vollständig aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid bestehen. Da das Metalloxid elektrisch isoliert ist, können durchgehende Bereiche des Trägers mit dem Metalloxid als Zwischenschicht beschichtet werden, ohne dass dadurch die Funktion der Platin-Dünnschichtstruktur beeinträchtigt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Zwischenschicht MgO und/oder BaO. Die Zwischenschicht kann vollständig aus MgO und/oder BaO und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehen. Alternativ kann die Zwischenschicht eine Mischung aus wenigstens einem elektrisch isolierenden Metalloxid und Al₂O₃ enthalten oder aus einer solchen Mischung vollständig bestehen. Das Metalloxid der Mischung kann MgO und/oder BaO sein. Die Mischung mit Al₂O₃ hat den Vorteil, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht durch Einstellen des Al₂O₃-Gehaltes variiert und so optimal an die jeweilige Materialpaarung des Trägers und der Platin-Dünnschichtstruktur sowie an die thermischen und mechanischen Anforderungen angepasst werden kann.
Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist die wellenförmige Leiterbahn mehrere lateral entlang der Oberfläche sich erstreckende Bögen auf, wobei eine wellenförmige Substruktur wenigstens in den Leiterbahnenabschnitten zwischen den Bögen ausgebildet ist. Alternativ kann die wellenförmige Leiterbahn mehrere kammartig angeordnete Finger einer Elektrode bilden.
Bei einem typischen Sensorelement, bspw. zur Temperaturmessung, ist die Leiterbahnenanordnung mäanderförmig aufgebaut. Die Mäanderform der Leiterbahn bildet eine Überstruktur. Die Wellenform der Leiterbahn bildet eine Substruktur, die in die Überstruktur integriert ist und sich entlang der Leiterbahnenabschnitte zwischen den Bögen der Überstruktur erstreckt. Die Ausbildung der Substruktur und deren Wirkung auf die Widerstandsdrift ist im Wesentlichen unabhängig von der Ausbildung der Überstruktur. Insofern ist der Begriff „Bögen“ weit zu verstehen und kann abgerundete oder rechteckige Richtungsänderungen der Leiterbahnen umfassen.
Die wellenförmige Leiterbahn kann in der Form einer Sinuswelle und/oder einer sägezahnförmigen Welle und/oder einer trapezvermögen Welle ausgebildet sein. Die unterschiedliche Geometrie der Wellen wirkt sich auf die Spannungskonzentrationsverteilung in der Leiterbahn bei Temperaturwechsel-Belastungen aus. Die Geometriewahl erfolgt unter Berücksichtigung der jeweiligen Einsatzbedingungen des Trägers.
Die erste Abdeckschicht kann durch eine zweite Abdeckschicht, insbesondere aus Glas, hermetisch versiegelt sein. Dadurch wird die erste Abdeckschicht bzw. die gesamte Platin-Dünnschichtstruktur gegen den korrosiven Angriff des Messmediums sicher geschützt.
Der Träger ist in ein Sensorelement oder Heizelement oder in ein Sensormodul integriert. Als Sensorelement kommen beispielsweise Temperatursensorelemente, Strömungssensoren, Ruß-Sensoren und dergleichen infrage. Der erfindungsgemäße Träger kann Bestandteil eines Heizelementes sein. Sensormodule sind multifunktional aufgebaute Grundbausteine auf der Basis von Platin-Dünnschichttechnologie. Sie bestehen beispielsweise aus Sensor/Heizer-Kombinationen und applikationsspezifisch strukturierten Elektroden. Auf die Elektroden können kundenseitig sensitive Schichten appliziert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Sensormoduls sind verschiedene Sensorstrukturen auf dem Träger angeordnet. Dabei kann die Dünnschichtstruktur aus Platin oder der Platinlegierung wenigstens eine Sensorstruktur und eine Elektrodenstruktur wenigstens eine weitere Sensorstruktur bilden. Konkret kann die Platin-Dünnschichtstruktur eine Temperatursensor/Heizer-Kombination bilden.
Das Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers nach Anspruch 1 beruht darauf, dass die Zwischenschicht durch ein Dünnschichtverfahren, insbesondere durch ein PVD- oder ein CVD-Verfahren, auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht wird.
Die Oberfläche des Trägers kann zumindest im Bereich der Dünnschichtstruktur durch Ätzen, insbesondere durch Plasma-Ionenätzen, abgetragen und dadurch geglättet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die wellenförmige Leiterbahn durch ein Dünnschichtverfahren, insbesondere durch ein PVD- oder ein CVD-Verfahren oder ein Lithographieverfahren, auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
In diesen zeigen in schematischer Weise

1 einen Schnitt durch einen Träger nach einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Oberfläche durch ein Tiefenprofil strukturiert ist;
2 einen Schnitt durch einen Träger nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, dessen Oberfläche wie in 1 strukturiert und zusätzlich mit der Platin-Dünnschichtstruktur beschichtet ist;
3 eine Draufsicht auf den Träger gemäß 1;
4 einen Schnitt durch einen Träger nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen der Platin-Dünnschichtstruktur und dem Träger eine Zwischenschicht angeordnet ist;
5 eine Draufsicht auf eine wellenförmige Leiterbahn im Vergleich mit einer geradlinigen Leiterbahn;
6a-6d Draufsichten auf wellenförmige Leiterbahnen mit unterschiedlichen Geometrien;
7 einen Schnitt durch einen Träger nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, bei dem die Platin-Dünnschichtstruktur mit einer Abdeckschicht geschützt ist, und
8 eine Explosivdarstellung eines Sensormoduls mit verschiedenen Dünnschichtstrukturen, die auf einem Träger nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet sind.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Keramikträger nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Konkret handelt es sich bei dem Keramikträger um einen Al₂O₃-Träger (Aluminiumoxid-Träger). Der Träger dient als Substrat bzw. als keramische Unterlage für eine in 1 nicht dargestellte Dünnschichtstruktur. Als Material für den keramischen Träger hat sich Al₂O₃ bewährt, insbesondere mit mindestens 96 Gewichtsprozent und vorzugsweise über 99 Gewichtsprozent Al₂O₃. Der Träger kann als Plättchen mit einer Dicke im Bereich von 100 µm bis 1000 µm, insbesondere 150 µm bis 650 µm ausgebildet sein. Andere Plättchenstärken sind möglich. In Hinblick auf das thermische Ansprechverhalten sollte die Stärke des Trägers möglichst dünn gewählt sein. Die mechanische Stabilität des Trägers gerade bei Anwendungen im Automobilbereich, bei denen es häufig zu starken Vibrationsbelastungen kommt, bestimmt die Untergrenze der Plättchenstärke. Der Keramikträger kann als rechteckiges Plättchen ausgebildet sein. Andere Formen des Trägers sind möglich.
Die vorstehenden Ausführungen zur allgemeinen Form des Trägers bzw. zur Materialzusammensetzung gelten allgemein für die Erfindung und werden im Zusammenhang mit allen Ausführungsbeispielen offenbart.
Der Träger gemäß 1 ist zur Verringerung der mechanischen Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien angepasst. Dazu ist die Oberfläche des Trägers im Bereich der Dünnschichtstruktur geglättet. Hierbei bestehen zwei Möglichkeiten. Entweder ist der Träger im gesamten Bereich der Dünnschichtstruktur geglättet, was herstellungstechnisch einfach zu realisieren ist, oder der Träger ist partiell im Bereich der Dünnschichtstruktur geglättet.
Die geglättete Oberfläche 11 bewirkt, dass die Haftung der Dünnschichtstruktur verringert wird, so dass diese auf der Oberfläche 11 des Trägers gleiten kann, um Längenausdehnungsunterschiede auszugleichen. Wenn die Oberfläche 11 nur partiell in den kritischen Bereichen geglättet ist, stellen die unbehandelten Oberflächenbereiche die Haftung für die Dünnschichtstruktur sicher. Ein Beispiel hierfür ist in 1 dargestellt, bei dem die Oberfläche 11 ein streifenförmiges Tiefenprofil aufweist, das wenigstens eine Vertiefung 17 bildet, wobei die Oberfläche 11 der Vertiefung 17 geglättet ist. Die Bereiche der Oberfläche 11, die unmittelbar an die Vertiefung 17 beidseitig angrenzen, sind unbehandelt. Dadurch bildet die Oberfläche 11 des Trägers einen Gleitabschnitt 15 im Bereich der Vertiefung 17, der jeweils von einem Haftabschnitt 16 seitlich begrenzt ist. Der Haftabschnitt 16 ist durch die an die Vertiefung 17 angrenzenden Oberflächenbereiche gebildet.
Im Bereich des Gleitabschnitts 15 bzw. der Vertiefung 17 ist die Haftung zwischen der in 2 dargestellten Platin-Dünnschichtstruktur und dem Träger verringert. Dadurch kann es bei einer Längenausdehnung der Platin-Dünnschichtstruktur 10 zum Ablösen derselben im Bereich der Vertiefung 17 kommen. Die an die Vertiefung 17 angrenzenden Oberflächenbereiche des Trägers sind unbehandelt, so dass in diesen Bereichen die Rauhigkeit höher als im Bereich der Vertiefung 17 ist. Die so gebildeten Haftabschnitte 16 bewirken eine Fixierung der Platin-Dünnschichtstruktur 10 zwischen den Gleitabschnitten 15 bzw. den Vertiefungen 17. Bei einer Längenausdehnung der Platin-Dünnschichtstruktur löst sich diese im Bereich der Vertiefung 17 und kann sich strecken. Diese Änderung der Geometrie der Platin-Dünnschichtstruktur 10 zusammen mit der Ablösung vom Träger führt dazu, dass eine Verformung der Platin-Dünnschichtstruktur 10 aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers und der Struktur 10 weitgehend vermieden wird.
Das Ablösen der Platin-Dünnschichtstruktur 10 von der Oberfläche 11 wird dadurch erleichtert, dass die Vertiefung 17 einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Der Querschnitt wird durch zwei geneigt angeordnete Flanken 18 bestimmt, die einen Grund 19 der Vertiefung 17 seitlich begrenzen. Die Flanken 18 steigen unter einem Winkel von 10° bis 80°, insbesondere von 45° bis 60° an. Der Winkel wird durch eine erste imaginäre Ebene, die durch den Grund 19 verläuft, und eine zweite imaginäre Ebene, die durch die betreffende Flanke verläuft, bestimmt. Die Tiefe der Vertiefung 17 kann im Bereich von 0,4 µm bis 1,2 µm, insbesondere im Bereich von 0,6 µm bis 1,0 µm liegen. Die Breite kann 5 µm bis 20 µm, insbesondere 10 µm bis 15 µm betragen.
Wie in 1 ferner zu erkennen, weist das streifenförmige Tiefenprofil mehrere parallele Vertiefungen 17 auf, die sich entlang der Oberfläche 11 des Trägers erstrecken. Der Abstand zwischen den Vertiefungen 17 kann von 5 µm bis 20 µm, insbesondere von 10 µm bis 15 µm betragen. Die Vertiefungen 17 sind äquidistant und parallel beabstandet.
Anstelle der partiell geglätteten Oberfläche durch Ausbildung des Tiefenprofils kann die Oberfläche unprofiliert geglättet werden. Dies bedeutet, dass die Oberfläche gleichmäßig, ohne Ausbildung eines Tiefenprofils, geglättet wird.
Das Glätten kann durch Abtrag der Oberfläche erfolgen. Der Abtrag kann durch Ionenätzen, insbesondere Plasma-Ionenätzen, mit einer Abtragstiefe von 0,2 µm bis 2 µm erfolgen. Der partielle Abtrag bzw. das partielle Glätten kann durch eine vor dem Ionenätzen aufgebrachte Resistmaske erreicht werden, die die abgedeckten Bereiche während des Ätzvorgangs schützt.
Die 2 und 3 zeigen, wie sich die Platin-Dünnschichtstruktur 10 an das Tiefenprofil des Trägers angepasst. Dabei zeigt 2 konkret, dass die Form des Tiefenprofils sich in der Form der Platin-Dünnschichtstruktur 10 abbildet. Bedingt durch das Verfahren wird eine trapezförmige Ausbildung der Tiefenprofile erreicht, die Stufen vermeidet (stufenlose Profilierung). Die Platin-Dünnschichtstrukturen 10 folgen dem Tiefenprofil über den ganzen Untergrund mit einer annähernd konstanten Schichtdicke.
In der Draufsicht gemäß 3 ist zu erkennen, dass die Leiterbahn 13 die Vertiefung 17 quer, d.h. unter einem Winkel von 90°, kreuzt. Andere Kreuzungswinkel, beispielsweise in Abhängigkeit von der Mäanderform der Leiterbahn 13, sind möglich. Die Leiterbahn 13 kann die Vertiefung 17 unter einem Winkel im Bereich von 30° bis 90° schneiden.
In 2 ist überdies der Schichtaufbau oberhalb der Platin-Dünnschichtstruktur dargestellt. Direkt auf der Platin-Dünnschichtstruktur ist eine erste Abdeckschicht 14a aufgebracht, die der Passivierung der Platin-Dünnschichtstruktur 13 dient. Auf der ersten Abdeckschicht 14a ist eine zweite Abdeckschicht 14b aufgebracht, die die erste Abdeckschicht 14a hermetisch versiegelt.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwischen dem Träger und der Platin-Dünnschichtstruktur 10 eine Zwischenschicht 12 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 12, auch Interface-Layer genannt, ist aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid gebildeten. Diese hat die Funktion eines Puffers, der die durch das Missmatch verursachten Spannungen aufnimmt und zumindest teilweise in den Träger einleitet. Die Zwischenschicht 12 hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Keramikträger, insbesondere als Al₂O₃ und kann bis zu 50 % größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient von Platin sein. Bewährt hat sich in der Praxis eine in Dünnschichttechnik aufgebrachte Magnesiumoxidschicht (MgO) mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,2 µm bis 3 µm. Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Magnesiumoxid beträgt 13*10^-6/K. Dieser Ausdehnungskoeffizient ist größer als der Ausdehnungskoeffizient von Al₂O₃ mit 6,5*10^-6/K und von Platin mit 9,1*10^-6/K. Anstelle von Magnesiumoxid (MgO) kann Bariumoxid (BaO) für die Zwischenschicht 12 verwendet werden. Zur Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Zwischenschicht 12 kann eine Mischung aus einem elektrisch isolierenden Metalloxid, beispielsweise Magnesiumoxid und Al₂O₃ verwendet werden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht 12 ändert sich in Abhängigkeit vom Al₂O₃ Gehalt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Form der Leiterbahn bzw. der Leiterbahnen modifiziert wird, ist in den 5 und 6a-6d dargestellt. Der diesem Ausführungsbeispiel zu Grunde liegende Gedanke beruht darauf, die Leiterbahn 13 nicht linear, wie in 5 oben dargestellt, sondern nichtlinear, insbesondere wellenförmig, wie in 5 unten dargestellt, auszubilden. Die sich in lateraler Richtung, also entlang der Oberfläche 11 des Trägers erstreckende Wellenform führt dazu, dass die Längenausdehnungsunterschiede der Platin-Dünnschichtstrukturen in eine X- und eine Y-Komponente aufgeteilt werden. Es hat sich gezeigt, dass sich diese Aufteilung positiv auf die Stabilität der Platin-Dünnschichtstrukturen bei starken Temperaturwechsel-Belastungen auswirkt.
Die Amplitude der wellenförmigen Leiterbahn 13 beträgt von 0,2*B bis 2*B, insbesondere von 0,4*B bis 1*B. Die Wellenlänge beträgt von 3*B bis 10*B, insbesondere von 4*B bis 7*B. „B“ bedeutet dabei die Breite der Leiterbahn 13. Unter dem Begriff Amplitude bzw. Wellenlänge sind die üblicherweise im Zusammenhang mit der Beschreibung von Schwingungen gebräuchlichen Größen zu verstehen. Die Amplitude entspricht dem Scheitelwert bezogen auf die Nulllinie der Wellenform. Die Wellenlänge entspricht einer Schwingungsperiode, ebenfalls bezogen auf die Nulllinie der Welle. Die Nulllinie ist die Symmetrieachse in Wellenlängsrichtung.
Wie in 8 gezeigt, kann die Leiterbahn 13 eine übergeordnete Mäanderform aufweisen, die von der Wellenform der Leiterbahn 13 zu unterscheiden ist. Die Mäanderform der Leiterbahn 13 bildet eine Überstruktur, die von der Wellenform der Leiterbahn 13 überlagert ist. Insofern bildet die Wellenform der Leiterbahn 13 eine Substruktur, die wenigstens in den Leiterbahnenabschnitten zwischen den Bögen der Mäanderform (Überstruktur) vorgesehen ist. Es ist auch möglich, dass die Bögen der Mäanderform selbst mit in der Substruktur versehen sind. Unter dem Begriff „Bogen“ ist auch eine rechteckige Richtungsänderung in der Leiterbahn zu verstehen, wie in 8 dargestellt. Die wellenförmige Leiterbahn 13 kann auch die in 8 gezeigten kammartig angeordneten Finger der Elektrode bilden. In diesem Fall bildet die geradlinige Fingerform die Überstruktur, der die Wellenform als Substruktur überlagert ist.
Die 6a bis 6d zeigen verschiedene Geometrien der Wellenform, die jeweils einer geradlinigen, wellenfreien Leiterbahn gegenübergestellt sind, ähnlich wie in 5. So zeigt 6a, dass die Leiterbahn 13 die Form einer Sinuswelle haben kann. Mehrere Leiterbahnen 13 sind phasengleich nebeneinander angeordnet. 6b zeigt eine wellenförmige Leiterbahn 13, bei der die Welle trapezförmig ausgebildet ist. Ein weiteres Beispiel für die Welle ist in 6C gezeigt. Bei diesem Beispiel ist die Welle sägezahnförmig ausgebildet. Man kann hier auch von einer rechteckigen Mäanderform als Substruktur entsprechen. Der Richtungswechsel der Leiterbahn 13 erfolgt unter einem Winkel von 90°. Eine Mischung aus der Sinuswelle gemäß 6a und der sägezahnförmigen Welle gemäß 6c ist in 6d dargestellt. Dabei sind in die Flanken der sägezahnförmigen Welle an die Sinusform angenähert und abgerundet.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die erste Abdeckschicht durch den Zusatz von oxydischen Nanopartikel modifiziert ist. Dadurch wird erreicht, dass sich bei einer Temperaturänderung das Volumen der ersten Abdeckschicht 14a ändert, was eine Verringerung der Widerstandsdrift bewirkt. Die erste Abdeckschicht 14a ist durch eine zweite Abdeckschicht aus Glas hermetisch versiegelt.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verbessern jeweils für sich genommen die Formstabilität der Platin-Dünnschichtstruktur 10 und wirken so der Widerstandsdrift entgegen. Die Ausführungsbeispiele werden deshalb jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich können die Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, wie dies beispielsweise anhand des Ausführungsbeispiels gemäß 2 gezeigt ist. Die Kombination der verschiedenen Ausführungsbeispiele führt zu einem Synergieeffekt, der sich in einer verstärkten Verringerung der Widerstandsdrift zeigt.
Konkret kann die erste Abdeckschicht 14a mit den oxydischen Nanopartikeln mit allen Ausführungsbeispielen kombiniert werden, weil dadurch die in der Regel erforderliche Passivierung der Platin Dünnschichtstruktur 10 so erfolgen kann, dass zusätzlich zur Passivierung die Widerstandsdrift verbessert wird. Wie in 2 dargestellt, ist die erste Abdeckschicht 14a mit dem Tiefenprofil und der partiell geglätteten Oberfläche 11 kombiniert. Es ist auch möglich, wie in 4 dargestellt, die erste Abdeckschicht 14a mit der Zwischenschicht 12 zu kombinieren. Zusätzlich kann die Zwischenschicht 12 mit der wellenförmigen Leiterbahn 13 zusammen verwendet werden. Außerdem ist möglich, das Tiefenprofil gemäß 2 mit der Zwischenschicht gemäß 4 sowie mit der wellenförmigen Leiterbahn 13 gemäß 5 bzw. einer der Wellenformen gemäß 6a bis 6d zu kombinieren. Die Kombination aller Ausführungsbeispiele ist möglich.
Der Träger kann zum Aufbau verschiedener Sensoren verwendet werden. Beispielsweise bietet es sich an, den Träger für einen Temperatursensor mit einer Platin-Dünnschichtstruktur einzusetzen. Die Verwendung eines Strömungsmesssensors ist ebenfalls möglich, bei dem nach dem anemometrischen Prinzip ein Heizelement und ein Temperaturmesselement kombiniert werden. Ein weiteres Beispiel für die Anwendung der Erfindung ist in 8 im Zusammenhang mit einem Sensormodul gezeigt. Das Sensormodul bildet eine Multi-Sensor-Plattform und weist ein Trägersubstrat 23 auf. Das Trägersubstrat 23 kann nach einem der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele modifiziert sein. Bspw. kann ein streifenförmiges Tiefenprofil (nicht dargestellt) im Trägersubstrat ausgebildet sein. Auf dem Trägersubstrat 23 ist die Zwischenschicht 12 angeordnet, die als Puffer für die auf der Zwischenschicht 12 angeordnete Platin-Dünnschichtstruktur 10 dient. Bei der Platin-Dünnschichtstruktur 10 kann es sich um einen Heizer und/oder Sensor, jeweils mit Kontaktanschlüssen, handeln. Auf der Platinstruktur 10 ist eine Isolationsschicht 20 aufgebracht, auf der eine interdigitale Elektrodenstruktur 21 zur Leitfähigkeitsmessung (IDE) angeordnet ist. Die interdigitale Elektrodenstruktur 21 ist mit einer aktiven Funktionsschicht 22 versehen, die beispielsweise kundenseitig appliziert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Dünnschichtstruktur
11: Oberfläche
12: Zwischenschicht
13: Leiterbahn
14a: erste Abdeckschicht
14b: zweite Abdeckschicht
15: Gleitabschnitt
16: Haftabschnitt
17: Vertiefung
18: Flanken
19: Grund
20: Isolationsschicht
21: Elektrodenstruktur
22: Funktionsschicht
23: Trägersubstrat

Claims

Keramikträger mit mindestens 96 Gewichtsprozent Al₂O₃, auf dem eine Dünnschichtstruktur (10) aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist, wobei der Träger und/oder die Dünnschichtstruktur (10) zur Verringerung mechanischer Spannungen auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten angepasst sind, und wobei eine Oberfläche (11) des Keramikträgers eine Zwischenschicht (12) aufweist, auf der die Dünnschichtstruktur (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht (12) von 8*10^- ⁶/K bis 16*10^-6/K, insbesondere von 8,5*10↑-6↑/K bis 14*10↑-6↑/K, beträgt, wobei die Zwischenschicht (12) wenigstens ein elektrisch isolierendes Metalloxid enthält.
Keramikträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (11) des Trägers im Bereich der Dünnschichtstruktur (10) zur Verringerung der Haftung zumindest abschnittsweise, insbesondere im gesamten Bereich der Dünnschichtstruktur (10), geglättet ist und/oder die Dünnschichtstruktur (10) wenigstens eine zumindest abschnittsweise wellenförmige Leiterbahn (13) aufweist, die sich lateral entlang der Oberfläche (11) des Trägers erstreckt, wobei die Amplitude der wellenförmigen Leiterbahn (13) von 0,2*B bis 2*B, insbesondere von 0,4*B bis 1*B, und die Wellenlänge der wellenförmigen Leiterbahn (13) von 3*B bis 10*B, insbesondere von 4*B bis 7*B, betragen, wobei „B“ die Breite der Leiterbahn (13) ist, und/oder unmittelbar auf der Dünnschichtstruktur (10) eine erste Abdeckschicht (14a) aufgebracht ist, die oxydische Nanopartikel, insbesondere aus Al2O3 und/oder MgO, enthält.
Keramikträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (11) des Trägers im Bereich der Dünnschichtstruktur (10) wenigstens einen Gleitabschnitt (15) und wenigstens einen Haftabschnitt (16) bildet.
Keramikträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (11) des Trägers im Bereich der Dünnschichtstruktur (10) ein, insbesondere streifenförmiges, Tiefenprofil aufweist, das wenigstens eine Vertiefung (17) bildet, wobei die Oberfläche (11) der Vertiefung (17) geglättet ist.
Keramikträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leiterbahn (13) der Dünnschichtstruktur (10) in einem Winkel, insbesondere im Bereich von 30° bis 90°, zu dem streifenförmigen Tiefenprofil angeordnet ist.
Keramikträger nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) einen trapezförmigen Querschnitt mit zwei geneigten Flanken (18) und einem Grund (19) zwischen den Flanken (18) aufweist, wobei wenigstens eine, insbesondere beide Flanken (18) unter einem Winkel von 10° bis 80°, insbesondere von 45° bis 60°, bezogen auf den Grund (19), ansteigen.
Keramikträger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) eine Tiefe von 0,4 µm bis 1,2 µm, insbesondere von 0,6 µm bis 1,0 µm, und/oder eine Breite von 5 µm bis 20 µm, insbesondere von 10 µm bis 15 µm, aufweist.
Keramikträger nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Tiefenprofil mehrere parallele Vertiefungen (17) aufweist, wobei der Abstand zwischen den Vertiefungen (17) jeweils von 5 µm bis 20 µm, insbesondere von 10 µm bis 15 µm, beträgt.
Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht (12) maximal um den Faktor 1,5 größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Dünnschichtstruktur (10) ist.
Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zwischenschicht (12) von 0,2 µm bis 3 µm, insbesondere von 1 µm bis 2,2 µm, beträgt.
Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (12) MgO und/oder BaO enthält, insbesondere aus MgO und/oder BaO besteht, oder eine Mischung aus wenigstens einem elektrisch isolierenden Metalloxid und Al↓2↓O↓3↓ enthält oder aus der Mischung besteht.
Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmige Leiterbahn (13) mehrere lateral entlang der Oberfläche (11) sich erstreckende Bögen aufweist, wobei eine wellenförmige Substruktur wenigstens in den Leiterbahnabschnitten zwischen den Bögen ausbildet ist, oder die wellenförmige Leiterbahn (13) mehrere kammartig angeordnete Finger einer Elektrode bildet.
Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmige Leiterbahn (13) in der Form einer Sinuswelle und/oder einer sägezahnförmigen Welle und/oder einer trapezförmigen Welle ausgebildet ist.
Sensorelement, Heizelement oder Sensormodul mit einem Keramikträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Sensormodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Sensorstrukturen auf dem Keramikträger angeordnet sind, wobei die Dünnschichtstruktur (10) aus Platin oder einer Platinlegierung wenigstens eine Sensorstruktur und eine Elektrodenstruktur wenigstens eine weitere Sensorstruktur bildet.
Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenschicht (12) durch ein Dünnschichtverfahren, insbesondere durch ein PVD- oder ein CVD-Verfahren, auf die Oberfläche (11) des Keramikträgers aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (11) des Keramikträgers zumindest im Bereich der Dünnschichtstruktur (10) durch Ätzen, insbesondere Ionenätzen, zum Glätten abgetragen und/oder die wellenförmige Leiterbahn (13) durch ein Dünnschichtverfahren, insbesondere duch ein PVD- oder ein CVD-Verfahren oder ein Lithografieverfahren, auf die Oberfläche (11) des Keramikträgers aufgebracht wird.