JP2000081354A - 少なくとも１層または多重層をもつ電気的温度センサおよび温度センサの製造方法 - Google Patents

少なくとも１層または多重層をもつ電気的温度センサおよび温度センサの製造方法

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JP2000081354A JP11201660A JP20166099A JP2000081354A JP 2000081354 A JP2000081354 A JP 2000081354A JP 11201660 A JP11201660 A JP 11201660A JP 20166099 A JP20166099 A JP 20166099A JP 2000081354 A JP2000081354 A JP 2000081354A
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Stefan Dietmann
シュテファン・ディートマン
Margit Sander
マルギット・ザンダー
Christian Baerts
クリスティアン・バーツ
Karlheinz Dr Wienand
カールハインツ・ヴィーナント
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 測定用抵抗を外部の化学的または機械的攻撃
に対しても保護し、特に外部雰囲気からの汚染物が測定
用抵抗中に絶対に侵入できないことを確実した電気的温
度センサを提供する。 【解決手段】 白金より成り測定用抵抗として働く抵抗
層１が、酸化アルミニウムより成るセラミックサブスト
レート２の平坦な表面上に存在する。サブストレートと
反対側上に中間層１０としての拡散阻止層を備えてお
り、拡散阻止層の方は、ガラスより成る不動態層３で被
覆されている。ガラス不動態層のため、白金測定用抵抗
の感受性のある構造は、周囲の大気有毒物に対して有効
に保護される。拡散阻止層として働く中間層は、Ａｌ2
Ｏ3，ＭｇＯまたはタンタル酸化物を含むセラミックよ
り成る。さらに、多数の酸化物の層系列をもつ層システ
ムから成る中間層を適用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックサブス
トレートの電気的絶縁性表面上に電気的接続を備える測
定用抵抗として白金を含む測定抵抗層を具備する電気的
センサであって、抵抗層が汚染や損傷に対する保護のた
めに多重の層を備える電気的温度センサに関する。さら
に、本発明は、他の実施形態として、付加的に電気的絶
縁性中間層と外部被い層を有する電気的温度センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】さらに、本発明は、薄膜の形式でセラミ
ックサブストレートの電気絶縁性表面上に被着され構造
化される、白金を含む抵抗層を備える温度センサの製造
方法に関する。
【０００３】多重層として、EP 0327 535 B1、コラム
２、２０〜２５行に従うと、白金−薄膜−抵抗サーモメ
ータの多層より成る保護被覆が示されている。この種の
多重層は、例えば２６〜３１行に従うと、電気絶縁性中
間層としての絶縁体層と外部被い層とを有してよい。
【０００４】EP 0 327 535 B1 から、薄膜−白金抵抗を
もつ温度センサが周知であるが、この特許にあっては、
温度測定用の抵抗が、電気絶縁性サブストレートの表面
上の白金より形成され、抵抗要素は絶縁体保護層で被覆
され、そしてこの保護層は、好ましくは二酸化珪素より
成り、２０００〜４０００オングストロームの範囲の厚
さを有する。さらに、覆い層として拡散阻止層が設けら
れるが、これは、酸化チタンを形成するため酸素雰囲気
中におけるチタンの沈積により被着される。この阻止層
は、６０００〜１２０００オングストロームの範囲の厚
さを有する。また、拡散阻止層が絶縁体層への酸素の侵
入を可能にし、それによりガラス層からの遊離金属イオ
ンの白金層に対する攻撃を十分に阻止したとしても、極
端な周囲環境にあってはそれにも拘わらず白金層の攻撃
が起こることがあり、その結果温度測定用素子としての
その物理的挙動が乱される。
【０００５】さらに、米国特許第4,050,052ならびに対
応するDE 25 27 739 C3から抵抗温度計用の電気的測定
用抵抗がならびにこの種の電気的測定用抵抗の製造方法
が周知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の課
題は、測定用抵抗を外部の化学的または機械的攻撃に対
して保護し、特に外部雰囲気からの汚染物か測定用抵抗
中に絶対に侵入しないことを確実にすることである。
【０００７】電気的温度センサに対する本発明の課題
は、本発明の第１の実施形態に従うと、抵抗層上に拡散
阻止層として中間層を被着し、そして抵抗層のサブスト
レート表面と反対側にそれと離間して電極を被着するこ
とによって解決される。
【０００８】高寿命であり、同時に比較的手ごろな値で
の製造が可能であることが特に有利であり、その結果温
度センサは多量生産物として適していることが分かっ
た。
【０００９】第１の実施形態の温度センサの有利な形態
は、請求項２〜７，９，１２〜２９に提示されている。
【００１０】中間層の厚さは、好ましくは０．２μｍな
いし３０μｍの範囲にあるのがよい。温度センサの全高
さは、０．１〜１ｍｍの範囲であり、他方底面は、長さ
が２〜１５ｍｍの範囲そして幅が０．５〜６ｍｍの範囲
にある。組み立てられたチップ要素を有する温度センサ
−支持体は下記の幾何的広がりを有する。すなわち、モ
ジュールの全高さは０．３〜３ｍｍの範囲で、底面は４
〜８０ｍｍの長さと、２〜１２ｍｍの範囲の幅を有す
る。
【００１１】電極は、好ましくは白金含む層、特に追加
の白金層から成るのがよい。
【００１２】本発明の第１の実施形態の好ましい形態に
おいては、追加の白金層が不動態層により被覆される。
その際、好ましくは、追加の白金層と抵抗層との間に
は、不動態層の少なくとも一部が存在するのがよい。
【００１３】この種の配置は、抵抗層が不動態層により
外部に向かって保護されかつ電気的に絶縁されており、
そして中間層が抵抗層と白金層の間において絶縁層とし
て働くという利点を有する。
【００１４】第１の実施形態の他の好ましい形態におい
ては、測定用抵抗に対して離間して対向して配置される
支持サブストレート上に追加の白金層が被着される。こ
の際、この追加の白金層は、支持サブストレート上に被
着された、測定用抵抗に至る導電体ないしリード線を被
覆するのがよい。さらに、有利な形態においては、追加
の白金層は、絶縁層によりリード線からガルバーニ式に
分離されるのがよい。白金層は、抵抗層またはリード線
に対して電気的に負に印加でき、そしてその上リード線
の覆いが追加の保護の役割を果すのが有利であることが
分かった。
【００１５】導電性粒子（すす）の凝集により引き起こ
される測定用抵抗接触片間の望ましくないバイパス形成
を防ぐため、測定用抵抗と対向する支持サブストレート
間の隙間を全面的に電気絶縁性物質、好ましくは密閉ガ
ラスで封止するのが特に有利であることが分かった。
【００１６】電気的温度センサに対する課題は、セラミ
ックサブストレートの電気絶縁性表面上に電気的接続を
備える測定用抵抗として白金を含む抵抗層を備え、抵抗
層が汚染物および損傷に対する保護のために、電気絶縁
性中間層と外部覆い層を有する多重層を備える本発明の
第２の実施形態に従うと、中間層を、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化タンタルまたはこれらの酸
化物の２種の物質の混合物または多層系を有する拡散阻
止層として形成し、覆い層を不動態として構成すること
によって解決される。
【００１７】簡単でコストの安い構成であるのが有利で
あり、その結果本発明に従う温度センサはまた多量生産
品として製造できる。第２の実施形態の温度センサの有
利な形態は、請求項９〜２９に提示されている。覆い層
は好ましくはガラスより成るのがよい。
【００１８】第２の実施形態のさらに好ましい形態とし
て、覆い層は、酸化珪素、酸化バリウムおよび酸化アル
ミニウムの混合物より成り、三つの酸化物の重量関係が
３５：５０：１５の範囲にある。本来のセラミックサブ
ストレートは、好ましくは酸化アルミニウムより成る。
【００１９】中間層の厚さは０．２μｍ〜３０μｍの範
囲にあり、他方外部覆い層は、１０〜３０μｍの範囲の
厚さを有する。（多重層としての）全積層の厚さは１
０．５〜６０μｍの範囲にある。
【００２０】第２の実施形態の温度センサの全高さは、
０．１〜１ｍｍの範囲にある。その底面は、２〜１５ｍ
ｍの範囲の長さと、０．５〜６ｍｍの範囲の幅を有す
る。第２の実施形態において支持体（モジュール）上に
構築された温度センサの幾何形態は、高さ、長さおよび
幅に関して、第１の実施形態について上述したのと同じ
範囲となった。
【００２１】その上、ミニチュア化された構造様式が特
に有利であり、その結果、温度センサは、やはり１１０
０℃までの自動車両応用の排ガス内に直接に適用でき、
そしてミニチュア化のため、多数の温度センサの余分な
結線も可能となり、その結果測定または調整設備の信頼
性が著しく改善される。その上、熱的特性が改善され
る。
【００２２】さらに、本発明の第２の実施形態の好まし
い形態においては、抵抗層のサブストレート表面と反対
側上に中間層の外側に電極が被着され、そしてこの電極
と抵抗層の間に不動態層の少なくとも一部が存在する。
この場合、電極は、好ましくは不動態層と中間層の間に
配置されるのがよい。さらに、好ましい形態において
は、電極は不動態層により包み込んでよい。
【００２３】電極は好ましくは白金を含む層、特に追加
の白金層より成るのがよい。
【００２４】さらに、不動態層の抵抗層と反対側に追加
の白金層を配置することが可能である。その際、追加の
白金層は抵抗層を、大気有毒物に対する「犠牲電極」の
意味において保護するのが有利であることが分った。
【００２５】他の形態においては、追加の白金層は電気
的接続を備える。その際、白金層は測定抵抗の少なくと
も一つの接続に対して電気的に負に印加することが可能
である。その点に関しては、極端な環境条件に際して正
イオンとして存在する白金毒（Ｓｉイオンおよび金属イ
オン）が負の白金層に引かれるのが有利であることが分
かった。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、セラミッ
クサブストレートの電気絶縁性表面上に薄膜の形式で被
着され構造化された白金を含む抵抗層を有する電気的温
度センサの製造方法としての本発明に従うと、抵抗の構
造化の終了後汚染物や損傷に対する保護のため多重層を
具備させ、輪郭マスクの使用下で自由接触面の受入れの
ため中間層として少なくとも一つの拡散阻止層を被着
し、電気抵抗層に対して離間して電極として導電性層を
被着することによって解決される。
【００２７】電極として、好ましくは白金含む層、特に
白金層が被着されるのがよい。方法の好ましい形態は、
特許請求の範囲、請求項３１〜３６に提示されている。
【００２８】ここで、薄膜は上述のホトレジストマスク
の被着と、イオン腐食による転写により構造化されるの
がよい。構造化された薄膜は、僅かの材料の適用で小さ
な面上に高オームの抵抗を製造できるという利点を有す
る。上述の構造化の技術は、従来使用されたレーザによ
る蛇行状化方法に選るものである。何故ならば、これに
より製造された構造体は、縁部の損傷なしに非常にきれ
いな構造面縁部を有するからである。この構造体は非常
に長期間安定性であり、調節可能な側面急傾斜（例えば
ランプ状）により拡散阻止層で理想的に密に密閉され得
る。
【００２９】ホトレジストマスクの除去の後に被着され
る薄膜技術での拡散阻止層の製造が有利であることが分
かった。薄膜技術により気密の層が被着され得る。拡散
阻止層は、絹紗スクリーン印刷によっても、プラズマス
プレイによっても被着できる。輪郭マスクの使用によ
り、構造体は上述の方法で被着できる。この際自由接触
面の受入れのための費用が集中的にかかる構造化プロセ
スはなくてすむ。本方法の好ましい形態においては、拡
散阻止層上に接続接触片を有する電極としての導電性層
が、輪郭マスクの使用下でＰＶＤ法またはスパッタ法に
より被着される。
【００３０】しかし、導電性層を絹紗スクリーン印刷に
より被着することも可能である。この方法は、好ましく
は、電極としての導電性層が温度センサに対向して配置
される支持サブストレート上に被着されるときに使用さ
れるのがよい。
【００３１】さらに、好ましい態様として、電極として
働く導電性層上に不動態層が絹紗スクリーン印刷により
被着される。この際、絹紗スクリーン印刷法が、特に目
的に適っており費用も安くすむことが分かった。
【００３２】製造プロセスにおいては、セラミックより
成る多くの素材で関連する多重のサブストレートを形成
でき、そしてこれは同時にコストの安で積層化され、不
動態層の被着後初めてのこぎりにより個別化される。本
発明の第１の実施形態および第２の実施形態の好ましい
形態においては、セラミックサブストレートはＡｌ2Ｏ3
より構成される。さらに、両実施形態の中間層も好まし
くはＡｌ2Ｏ3，ＭｇＯまたは両物質の混合物から構成さ
れるのがよく、そしてこの場合Ａｌ2Ｏ3の重量割合は２
０％〜７０％の範囲である。さらに、中間層を少なくと
も２層の層系列をもつ層システムから構成することもで
きるが、この２層は、それぞれ少なくともＡｌ2Ｏ3，Ｍ
ｇＯ，Ｔａ2Ｏ5の群からの少なくとも一種の酸化物から
構成される。この場合、少なくとも１層は、上述の酸化
物の二つのものから構成してよい。さらにその際、好ま
しくは酸化物の物理的混合物を適用してよい。しかしな
がら、混合酸化物を使用することも可能である。
【００３３】本発明の他の形態においては、Ａｌ2Ｏ3，
ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5より成る群の酸化物をハフニウム酸化
物の周りに拡張してよい。
【００３４】好ましくは、中間層は、位置１〜６に提示
される物質を記載する表１に従う一層系または表２に従
う多層系より成る。多層系は、少なくとも層１および２
を有し、層２はさらに他の１層または複数の層を隣接さ
せてよい。異なる層物質は、数字７〜３０を付した個々
の位置ないし行に示してある。
【００３５】
【表１】
【表２】
【００３６】上述の金属酸化物は高温度においても安定
であるのでその適用は特に有利であることが分かった。
中間層は、好ましくはＰＶＤ法、ＩＢＡＤ法、ＰＳＤ法
またはマグネトロンスパッタ法により製造されるのがよ
い。ＰＶＤはPhysical Vapour Depositionを、ＩＡＤは
Ion Assisted Depositionを、ＩＢＡＤはIon Beam Assi
sted Depositionを、ＰＡＤはPlasma Assisted Deposit
ionを意味する。
【００３７】さらに、両実施形態の不動態層は、ＳｉＯ
2，ＢａＯおよびＡｌ2Ｏ3より成る混合物を有するが、
ここでＳｉＯ2の重量割合は２０％〜５０％の範囲にあ
る。
【００３８】この混合物は高い絶縁抵抗を有するのが有
利であることが分かった。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１に従うと、測定用抵抗として
働く抵抗層１が、酸化アルミニウムより成るセラミック
サブストレート２の平坦な表面上に存在する。抵抗層１
は、接続接触面を有する蛇行路の形式で構成されるが、
これは例えばDE 40 26 061 C1から周知のごときもので
ある。抵抗層１は、サブストレートと反対側上に中間層
１０としての拡散阻止層を備えており、そして拡散阻止
層の方は、ガラスより成る不動態層３で被覆されてい
る。ガラス不動態層のため、白金測定用抵抗の感受性の
ある構造は、周囲の大気有毒物に対して有効に保護され
る。多層構成のこの形態は、白金より成る抵抗層１に対
して非常に有害な珪素イオンを抑制するが、この珪素イ
オンは、高温度下で物理的拡散により白金を非常に迅速
に汚染し、それにより、それから生ずる白金合金の温度
／抵抗関数に激しく影響し、その結果抵抗層１の高温度
安定性がもはや賦与されなくなる。中間層１０ないし拡
散障壁として働く第１の熱力学的に安定で純粋な酸化ア
ルミニウム層のため、珪素イオンまたは白金有毒化物質
またはイオンの侵入は阻止され、その結果、蛇行状に構
成された抵抗層は有毒化から保護される。中間層１０の
被着は、物理的蒸着により達成できる。酸化アルミニウ
ム層は、純粋な酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の非常に
安定な層が抵抗層１の白金構造体を覆うように過化学量
論的に被着される。ガラスより成り珪素イオンを有する
不動態層３は、このため活性な白金抵抗層と如何なる接
触もせず、それにより外部の汚染性元素に対する機械的
保護手段としての抵抗層１の密閉が保証される。
【００４０】図２に従うと、白金より成り測定用抵抗と
して働く抵抗層１が、酸化アルミニウムセラミック（Ａ
ｌ2Ｏ3）より成るサブストレート２の平坦な表面上に存
在する。抵抗層は、上述のDE 40 26 061 C1から周知の
ように、好ましくは接続接触フィールドを有する蛇行路
の形式で構成されるのがよい。抵抗層は、サブストレー
ト２と反対側上において中間層１０としての拡散阻止層
により取り巻かれており、そしてこの中間層の方は、ガ
ラスより成る不動態層３としての外部覆い層３により被
覆されている。不動態層３と中間層１０としての拡散阻
止層との間には、サブストレート平面と平行な平面内に
追加の白金層４が抵抗層１と離間して被着されており、
そして該白金層は、ガラスより成る不動態層３から場合
により出てくる珪素イオンを、吸収することにより、白
金より成る測定用抵抗層１から遠ざける性質を有する。
それにより、攻撃的な高温度環境において、不動態層の
溶解性酸化珪素化合物からの漂遊する珪素イオンに対す
る保護を引き受けることが可能となり、しからざる場合
に測定用抵抗の抵抗温度曲線に起こる変動は、前置した
追加の白金層４により阻止されることとなる。このよう
にして、白金より成る抵抗層１、したがって全温度セン
サの高温度安定性が、長い測定期間にわたり堅持され
る。
【００４１】図３は、図１と類似の構造を示している
が、これにあっては、不動態層３の外表面上に追加の白
金層４が用意されている。この白金層４は、本来の抵抗
層１に対して等間隔で電気的に隔絶されて不動態層３上
の外側に配置されている。この追加の白金層４は、白金
より成る抵抗層１を大気の有毒化物に対する「犠牲電
極」の意味において保護する。この場合、追加の白金電
極４は、抵抗層１に対して負に印加され、それによって
有毒化物質ないしイオンは吸い寄せられ、抵抗層１は保
護される。
【００４２】図４、５および６に従うと、さらにその
上、追加の白金層４を接続接触フィールドを有する電極
として適用し、それを外部の接続により白金測定用電極
〜抵抗層１に対して負に印加することが可能である。こ
のように負に印加された白金層４は、抵抗層１を有毒化
するイオンを前もって吸い取るという本質的な利点を有
する。
【００４３】図５および図６を参照すると、対向電極
（ないし極性化電極）としての温度センサの追加の白金
層４は、支持サブストレート１２上にその外部表面が存
するように設けられている。この支持サブストレート
は、温度センサの機械的な堅固な保持と電気的結合の役
目を果たす。その際、温度センサの迅速な応答性ととも
に、機械的な損傷に対する実際上におけるある種の保護
が結果としてもたらされる。図４に従うと、外部接続接
触フィールド２１、２２は、支持サブストレート１２の
表面上の僅かの抵抗を有する白金導体２３、２４を介し
て、抵抗層１（図６）の接続接触片の接続のため接続接
触フィールド２５、２６と結合される。その際、接続接
触フィールド２６は、リード線２４の参照番号１５を付
した部分を介して接続接触片２５と結合される。ここ
で、上方から見えない部分１５は点線で示してある。
【００４４】さらに、接続２２は、図６に断面で示され
る追加の白金層の接触のためリード線２７と接続され
る。リード線２７は、接続接触片２２から別個に導かれ
ている。接続接触片２２は、電流供給源の負極と結合さ
れる。他方接続２１は正に接続される。抵抗層１（図
４、図６）の結合のための接続接触フィールド２５、２
６は、焼結された白金導電性ペーストにより被着され
る。図６を参照すると、図４において符号的に図示した
接続接触フィールド２６へのリード線２４が、支持サブ
ストレート１２上に直接的に被着されていることが認識
できる。リード線２４のこの部分は参照符号１５が付し
てある。さらに、断面図で、リード線１５（または２
４）が絶縁層１４により囲まれており、かつ、図６にお
いて断面図で認識できる追加の白金層４に対して電気的
に絶縁されていることが認識できる。追加の白金層４
は、支持サブストレート１２と反対側で好ましくはガラ
スより成る不動態層３により囲まれている。不動態層３
は、拡散阻止層としての中間層１０と機械的に堅固に結
合されており、そしてこの中間層内にやはり蛇行状に構
成された抵抗層１が（図３に対応）埋め込まれる。図６
から認識されるように、セラミックサブストレート２と
１２間に配置された測定用抵抗層１は、外部からの機械
的な傷害に対して十分に保護される。
【００４５】図５および図６に見られるように、測定用
抵抗１と支持サブストレート１２間に生ずる間隙は密閉
用物質２８好ましくは密閉用ガラスで封止し、すでに冒
頭で述べた測定抵抗接触片間の側路を防ぐのがよい。そ
れにより、接続接触フィールドも封止される。
【００４６】図７には、図４において企画された温度セ
ンサと類似の構造の温度センサが示してあるが、この温
度センサにあっては、電極４は、分岐３２を介してセン
サの接続接触フィールド２２と抵抗１の接続接触フィー
ルド１間に延在する導電体２７に接続され、そして抵抗
１の接続接触フィールド２６に向かう分岐は参照番号２
９で指示されている。図８は図５に類似であり、完全に
組み立てられた温度センサを示している。ここではセラ
ミックサブストレート２は平面図で示されている。図９
は図６に類似であり、図８のＡ−Ａ線による断面を示し
ている。
【００４７】図１０には、図４において企画された温度
センサと類似の構造の温度センサが示してあるが、この
温度センサにあっては、抵抗層に対する接続接触フィー
ルド２６は、電極４を介して直接（整列して）接続接触
フィールド２２に至るリード線２７と結合されている。
電極４と接続接触フィールド２６との接続点は参照番号
３０で示されている。
【００４８】図１１は図５に類似の形式であり、完全に
完成された温度センサも平面図である。この図において
セラミックサブストレート２が認識できる。
【００４９】図１２は図６に類似の図で、図１１のＡ−
Ａ線による断面を示している。
【００５０】図２に従う温度センサの製造は、下記の方
法ステップに従う。 １．ＰＶＤ法（Physical Vapour Deposition）ＩＡＤ法
（Ion Assisted Deposition)、マグネトロンースパッタ
法またはレジンアットドラック法によりセラミックサブ
ストレート２上に白金抵抗層の被着。 ２．ホトレジストマスクの被着（スピンコーティングに
よるラッカー塗布、ラッカー乾燥，ＵＶ照射、現像およ
び硬化）。 ３．ホトレジストマスクにより被覆されない領域のイオ
ン腐食による白金抵抗層上へのレジストマスクの転写。 ４．ＮａＯＨまたはプラズマストリップによるホトレジ
ストマスクの除去。 ５．マグネトロン−スパッタ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＩＡ
Ｄ、ＰＩＡＤまたはプラズマスプレイによるＡｌ2Ｏ3阻
止層の塗布。接触面の積層部は輪郭マスクの使用により
阻止される。 ６．輪郭マスクの使用下による絹紗スクリーン印刷また
はＰＶＤ法またはスパッタ法による追加の白金層および
接触パッドの被着。 ７．レーザトリムによる抵抗層の抵抗値の調整。 ８．スクリーン絹紗印刷による不動態層の被着。 ９．のこぎりによる個々の抵抗センサへのサブストレー
ト実用体の個別化。 １０．焼結による白金導電ペーストより成る絹紗印刷構
造体を有する支持サブストレート上への温度センサの取
付け。
【００５１】以上、本発明を好ましい具体例について説
明したが、本発明はここに図示説明されるものに限定さ
れるものではなく、本発明の技術思想から逸脱すること
なく、ここに図示説明されるものから変形、変更が可能
である。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定さ
れるものであることをはっきりと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックサブストレート上に抵抗層を有する
測定抵抗を示す断面図で、抵抗層が拡散阻止層と不動態
層により被覆された状態を示す図である。
【図２】図２は、図１に類似の具体例を示す断面図で、
抵抗層に離間して拡散阻止層上に追加の白金層が設けら
れた状態を示す図である。
【図３】図１に類似の図で、抵抗層に離間して追加の白
金層が不動態層上に被着された状態を示す図である。
【図４】追加の白金層を有するセンサの被着のために用
意された支持サブストレートを、自己の接続導線を備え
る追加の電極とともに示す図である。
【図５】図４に従う完全に組み立てられた温度センサモ
ジュールを示す線図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】抵抗の被着のために用意された支持サブストレ
ート（追加の電極とともに）を示す図４に類似の実施例
を示す図で、電極に至るまで電極および抵抗層の接続接
触片に対して共通のリード線が使用される状態を示す図
である。
【図８】図７に従う支持サブストレートの使用下におけ
る完全に組み立てられた温度センサの平面図である。
【図９】図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】追加の電極をもつセンサの被着のために用意
された支持サブストレートを示す図７に類似の実施例を
示す図で、接続接触片が電極上に電気的に結合される状
態を示す図である。
【図１１】図１０に従う支持サブストレートの使用下に
おける完全に組み立てられた温度センサの平面図であ
る。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 抵抗層 ２ セラミックサブストレート ３ 不動態層 ４ 追加の白金層（電極） １０ 中間層 １４ 絶縁層 １２ 支持サブストレート ２１，２２ 接続接触フィールド ２３，２４ 白金導電体（リード線） ２５，２６ 接続接触フィールド ２７ リード線 ２８ 密閉物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン・バーツ ベルギー国ベリンゲンパール、メルダーツ ェスティーンベーク142 (72)発明者 カールハインツ・ヴィーナント ドイツ連邦共和国アシャフェンブルク、ム ートベク４

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックサブストレート（２）の電気
    絶縁性表面上に電気的接続を備える測定用抵抗として白
    金を含む抵抗層（１）を備える電気的温度センサであっ
    て、前記抵抗層（１）が汚染物または損傷に対する保護
    のため少なくとも一つの層を有するものにおいて、 前記測定用抵抗層（１）上に拡散阻止層として中間層
    （１０）が被着され、抵抗層（１）のサブストレート表
    面と反対側にそれと離間して電極（４）が配置されてい
    ることを特徴とする電気的温度センサ。
  2. 【請求項２】 中間層（１０）の厚さが０．２μｍ〜３
    ０μｍの範囲にある請求項１記載の電気的温度センサ。
  3. 【請求項３】 電極（４）が不動態層（３）により被覆
    される請求項１または２記載の電気的温度センサ。
  4. 【請求項４】 電極（４）と抵抗層（１）との間に不動
    態層（３）の少なくとも一部が存在する電気的温度セン
    サ。
  5. 【請求項５】 電極（４）が、測定用抵抗（１）に対し
    て離間して対向して配置された支持サブストレート（１
    ２）上に被着される電気的温度センサ。
  6. 【請求項６】 電極（４）が、支持サブストレート（１
    ２）上に被着され測定抵抗（１）に至るリード線（１
    ５）を覆う請求項５記載の電気的温度センサ。
  7. 【請求項７】 電極（４）が絶縁層（１４）によりリー
    ド線（１５）からガルバーニ式に分離されている請求項
    ６に記載の電気的温度センサ。
  8. 【請求項８】 セラミックサブストレート（２）の電気
    絶縁性表面上に電気的接続を備える測定用抵抗として白
    金を含む抵抗層（１）を備える電気的温度センサであっ
    て、前記抵抗層（１）が汚染物または損傷に対する保護
    のため多重層を有し、該多重層が電気絶縁性中間層（１
    ０）と外部覆い層を有するものにおいて、 前記中間層（１０）が、酸化アルミニウム、酸化マグネ
    シウムまたは酸化タンタルまたはこれらの酸化物の２種
    の物質より成る混合物または多層系を含む拡散阻止層と
    して構成され、前記覆い層が不動態層（３）として構成
    されることを特徴とする電気的温度センサ。
  9. 【請求項９】 前記不動態層（３）がガラスより成る請
    求項３〜８のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  10. 【請求項１０】 前記中間層（１０）の厚さが０．２μ
    ｍ〜３０μｍの範囲にあり、全多重層の厚さが最大６０
    μｍである請求項８または９に記載の電気的温度セン
    サ。
  11. 【請求項１１】 前記抵抗層のサブストレート表面と反
    対側、中間層の外側に電極（４）が被着され、電極
    （４）と抵抗層（１）間に不動態層（３）の少なくとも
    一部が存在する請求項８ないし１０のいずれかに記載の
    電気的温度センサ。
  12. 【請求項１２】 前記電極（４）が不動態層（３）と中
    間層（１０）との間に配置される請求項の１〜４，８〜
    １１のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  13. 【請求項１３】 前記電極（４）が不動態層（３）によ
    り覆われている請求項１１または１２記載の電気的温度
    センサ。
  14. 【請求項１４】 前記電極（４）が不動態層（３）の抵
    抗層（１）と反対側に配置される請求項１または８記載
    の電気的温度センサ。
  15. 【請求項１５】 前記電極（４）が外部電気接続を備え
    る請求項１〜１４のいずれかに記載の電気的温度セン
    サ。
  16. 【請求項１６】 電極（４）が測定用抵抗（１）に対し
    て電気的に負電位を有するか電気的に負に印加される請
    求項１〜１５のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  17. 【請求項１７】 前記電極（４）が層として構成される
    請求項１〜１６のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  18. 【請求項１８】 前記電極（４）が白金を含む層より成
    る請求項１〜１７のいずれかに記載の電気的温度セン
    サ。
  19. 【請求項１９】 前記電極（４）が白金より成る請求項
    １８記載の電気的温度センサ。
  20. 【請求項２０】 前記セラミックサブストレート（２）
    がＡｌ2Ｏ3より成る請求項１〜８のいずれかに記載の電
    気的温度センサ。
  21. 【請求項２１】 前記中間層（１０）がＡｌ2Ｏ3より成
    る請求項１〜８のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  22. 【請求項２２】 前記中間層（１０）がＭｇＯより成る
    請求項１〜８のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  23. 【請求項２３】 前記中間層（１０）が酸化タンタルよ
    り成る請求項１〜８のいずれかに記載の電気的温度セン
    サ。
  24. 【請求項２４】 前記中間層（１０）がＡｌ2Ｏ3および
    ＭｇＯより成る混合物を含み、Ａｌ2Ｏ3の重量割合が２
    ０％〜７０％の範囲である請求項１〜８のいずれかに記
    載の電気的温度センサ。
  25. 【請求項２５】 前記中間層（１０）が、少なくとも２
    種の層の層系列をもつ層システムより成り、前記２種の
    層がそれぞれＡｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5の群からの少
    なくとも１種の酸化物から形成される請求項１または８
    のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  26. 【請求項２６】 少なくとも１層が２種の酸化物から形
    成される請求項２５に記載の電気的温度センサ。
  27. 【請求項２７】 中間層（１０）が、ＰＶＤ法（Physic
    al Vapour Deposition）、ＩＡＤ法（Ion Assisted Dep
    osition），ＩＥＡＤ法（Ion Beam AssistedDepositio
    n)、ＰＡＤ法（Plasma Assisted Deposition）またはマ
    グネトロン−スパッタ法により造られる請求項１〜８の
    いずれかに記載の電気的温度センサ。
  28. 【請求項２８】 前記不動態層（３）がＳｉＯ2，Ｂａ
    ＯおよびＡｌ2Ｏ3より成る混合物を含み、ＳｉＯ2の重
    量割合が２０〜５０％の範囲にある請求項３、４、８〜
    １４のいずれかに記載の電気的温度センサ。
  29. 【請求項２９】 測定用抵抗層（１）と対向する支持サ
    ブストレート（１２）間の間隙が全面的に密閉ガラスで
    封止され、ガラスがＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3およびＢａＯよ
    り成る混合物を含み、ＳｉＯ2の重量割合が２０％〜５
    ０％の範囲にある請求項５記載の電気的温度センサ。
  30. 【請求項３０】 セラミックサブストレート（２）の電
    気的絶縁性表面上に薄膜の形式で被着された白金を含む
    抵抗層（１）を有する電気的温度センサの製造方法であ
    って、 抵抗の構造化の終了後汚染物や損傷に対する保護のため
    多重層を具備させ、輪郭マスクの使用下で、自由接触面
    の受け入れのため中間層（１０）として少なくとも一つ
    の拡散阻止層を被着し、電気抵抗層（１）と離間して電
    極（４）として導電性層を被着することを特徴とする電
    気的温度センサの製造方法。
  31. 【請求項３１】 拡散阻止層としてセラミック層をマグ
    ネトロン−スパッタ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＩＡＤ、ＰＩＡ
    Ｄ法により被着する請求項３０の電気的温度センサの製
    造方法。
  32. 【請求項３２】 前記導電性層（４）を中間層（１０）
    としての拡散阻止層上に輪郭マスクの使用下で被着する
    請求項３０または３１に記載の電気的温度センサの製造
    方法。
  33. 【請求項３３】 前記導電性層を絹紗スクリーン印刷法
    により被着する請求項３２記載の電気的温度センサの製
    造方法。
  34. 【請求項３４】 前記導電性層をＰＶＤ法またはスパッ
    タ法により被着する請求項３２記載の電気的温度センサ
    の製造方法。
  35. 【請求項３５】 前記導電性層上に不動態層（３）を絹
    紗スクリーン印刷により被着する請求項３０〜３４のい
    ずれかに記載の電気的温度センサの製造方法。
  36. 【請求項３６】 セラミックより成る多くの素材で関連
    する多重サブストレートを形成し、これを同時に積層化
    し、不動態層の被着後のこぎりにより個別化する請求項
    ３０〜３５のいずれかに記載の電気温度センサの製造方
    法。
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