JP2003257707A - 測定センサの複合層内に埋め込まれた抵抗体路の抵抗を基準値に調整するための方法 - Google Patents
測定センサの複合層内に埋め込まれた抵抗体路の抵抗を基準値に調整するための方法Info
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Abstract
め込まれた抵抗体路の抵抗を基準値に調整するための従
来の方法を改善し、開口部をシーリングする余分な処理
ステップが不要な方法を提供することである。 【解決手段】 上記課題は、本発明に従い、抵抗を高め
るために、複合層をマイクロ波照射により加熱するよう
にした方法により解決される。
Description
層内に埋め込まれた抵抗体路の抵抗を基準値に調整する
ための方法であって、前記基準値よりも低い抵抗を有す
るように前記複合層内の抵抗体路を形成し、前記抵抗体
路を処理することにより、前記抵抗体路の抵抗を基準値
まで高めるようにした方法に関する。
まな用途で使用される。特許文献1から公知のように、
例えば内燃機関内の排気ガス温度を測定する温度センサ
において、又は、例えば特許文献2又は特許文献3から
公知のように、内燃機関の排気ガス内の酸素濃度を測定
するラムダセンサの測定精度を高めるための加熱装置に
おいて使用される。このような温度センサにおいては、
酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウムのような固体電
解質から成るセラミック箔の間に挿入された抵抗体路の
PTC抵抗は、連続してできる限り正確な温度測定が保
証されるように、製造条件によって極めて狭い許容範囲
内になければならない。ただし、このPTC抵抗は普通
は高抵抗である。ラムダセンサ用の加熱装置では、十分
な測定精度のためには、ラムダセンサの作動温度を一定
に保つように加熱装置の制御が必要である。またこのた
めには、加熱装置が過負荷又は過小負荷になるのを防ぐ
ために、製造条件によって抵抗体路の普通は高抵抗の抵
抗が狭い許容範囲内を動くようにする必要がある。
による抵抗体路の抵抗値の事後的な調整、つまり抵抗体
路が埋め込まれた複合層を制作した後の調整が必要であ
る。
体路の抵抗を基準値に調整するための公知の方法(特許
文献4)では、抵抗体路を被覆する層のうちの1つに凹
部を開け、抵抗体路の内部抵抗を調整するために、この
凹部を通して抵抗体路の処理が行われる。抵抗体路は、
凹部領域に分岐及び/又は閉曲面を有しており、調整
は、分岐及び/又は閉曲面を例えばレーザーによって分
離することにより行われ、これにより抵抗体路の抵抗が
高くなる。これは、所望の基準値に達するまで続けられ
る。抵抗は、抵抗体路に接続された回路構成を介して継
続して測定される。電気抵抗体路が断熱材で包まれてい
る加熱装置においては、加熱装置が複合層の層によって
被覆される前に、断熱材を貫いて抵抗体路の平面まで凹
部を貫通させるか、又はレーザが断熱材を突き抜けるよ
うに断熱材を構成してもよい。
に、抵抗体路を機械的又は化学的影響から保護するため
に、凹部は充填材によって密封される。充填材として
は、有利には、充填後にレーザの熱の作用によってガラ
ス化するガラスセラミックが使用される。
センサの複合層内に埋め込まれた抵抗体路の抵抗を基準
値に調整するための従来の方法を改善し、開口部をシー
リングする余分な処理ステップが不要な方法を提供する
ことである。
い、抵抗を高めるために、複合層をマイクロ波照射によ
り加熱するようにした方法により解決される。
る本発明による方法は、抵抗体路の抵抗を基準値に調整
する目的で抵抗体路を処理するために、複合層内におい
て抵抗体路までの開口部が必要ない、つまり複合層の被
覆箔内に凹部が必要ないという利点を有している。これ
により、開口部をシーリングする余分な処理ステップが
不要になる。マイクロ波照射によって抵抗体路が加熱さ
れ、表面で気化するので、抵抗体路の内部抵抗は体積減
少により高くなる。気化は、基準値に達するとすぐに中
断される。マイクロ波照射は抵抗体路内に発生する渦電
流によって抵抗体路を選択的に加熱するが、その一方
で、酸化アルミニウムベース又は固体電解質ベース上に
形成された層の加熱は焼結温度未満に留まるため、これ
らの層の所望の特性がネガティブな影響を受けることは
ない。抵抗体路の幅の広い箇所は狭い箇所よりも強く加
熱され、そこではより多くの抵抗体材料が気化するた
め、抵抗体路の単位長さ当たりの抵抗の比が緩和される
(幅調整)。
子を含んだ金属ベース又はサーミットベース上のペース
トとして形成されている温度センサにおいては、マイク
ロ波加熱による抵抗体路の2次焼結ひいては抵抗体路の
劣化を見越して、工場内で前もって処理が為される。プ
レーナラムダセンサでは、有利には白金から製造された
電極の高い抵抗の助けによって、マイクロ波によって発
生した渦電流が加熱装置の低抵抗の抵抗体路上に集中
し、抵抗体路が最も強く加熱される。
形態及び変更形態は、別の請求項で実施される措置によ
って可能である。
複合層の加熱の間、抵抗体路が局所的に過熱するのを防
ぐために、マイクロ波の照射が制御される。その際、例
えば位相制御のときに生じるような抵抗体路への火花放
電を防ぐために、同様の制御が望ましい。
て本発明を以下の記述においてより詳細に説明する。
温度センサは複合層を有しており、この複合層は、例え
ば酸化ジルコニウムから成る固体電解質ベース上のセラ
ミック箔11と、電気絶縁材料、例えば酸化アルミニウ
ムから成る第1の絶縁層12と、同じ材料から成る第2
の絶縁層13と、固体電解質ベース上の第2のセラミッ
ク箔14とから成る。第1のセラミック箔11の前面に
は、第1の絶縁層12とハーメティックシーリングされ
たフレーム18とがあり、第1のセラミック箔11の裏
面の、後でプリントされる電気的コンタクト16の領域
には、第3の絶縁層15がプリントされる。セラミック
箔11内には貫通コンタクトホール17が打ち抜かれて
おり、貫通コンタクト部が形成されている。第1の絶縁
層12上には、PTC抵抗材料から成る抵抗体路がプリ
ントされている。抵抗体路は前記領域内にメアンダー状
に延在している。第1のセラミック箔11の裏面は、第
3の絶縁層15上にプリントされた電気的コンタクト1
6を備えている。第2のセラミック箔14上には、第2
の絶縁層13とハーメティックシーリングされた枠フレ
ーム20とがプリントされている。このようにして処理
される2つのセラミック箔11,14は、フレーム18
と20が重なり合うように重ね合わされ、複合層10へ
と貼り合わせられる。
製造の際、抵抗体路19の形状寸法は、測定された常温
抵抗が要求される抵抗の基準値よりも低くなるように設
定されている。調整プロセスにおいて、今や抵抗体路1
9の抵抗は、極めて狭い許容範囲で基準値と一致するよ
うに高められる。このために、複合層10にはマイクロ
波照射が施される。マイクロ波は、抵抗体路19内に、
抵抗体路19を加熱する渦電流を発生させる。その際、
加熱は、抵抗体路19の表面の抵抗体材料が気化し、そ
れにより抵抗体路19の体積が減少し、その結果として
抵抗体路19の内部抵抗が低くなるような温度で行われ
る。局所的な過熱を防ぐために、マイクロ波の出力は、
複合層10の処理時間の間、有利には抵抗体路19内で
一定の加熱が行われるように同様に制御される。ただ
し、この一定の加熱は、正確な処理時間を越えて一定に
保たれる。気化した抵抗体材料は、抵抗体路19を被覆
する有利には多孔質の層として実現された2つの絶縁層
12,13の中へ拡散する。
路19の加熱が所定の温度で行われるように実行され、
抵抗体路19の抵抗はこの温度で測定され、この温度
は、この温度に関連した抵抗基準値が確認されるまで一
定に保たれる。
温抵抗として抵抗を測定し、抵抗基準値に達するため
に、加熱温度が一定の場合に必要な前記複合層の処理時
間を計算するようにしてもよい。計算された処理時間
は、その後のマイクロ波照射の際に正確に維持される。
できるだけ均一に気化するように、有利には抵抗体路1
9を第1の絶縁層12上にプリントする際に、第1の絶
縁層を同じ幅で実現し、基準値よりも低い抵抗をつくる
ために、抵抗体路19の幅を基準値に必要な定格幅より
も幾らか大きくする。
酸素濃度を測定するプレーナラムダセンサ用の電気加熱
装置の複合層10’が示されており、この複合層10’
内には低抵抗の抵抗体路19が電気ヒータとして埋め込
まれている。抵抗体路21は、例えば酸化アルミニウム
から成る電気絶縁体22内に組み込まれており、電気絶
縁体22は固体電解質から成る2つの箔23,24の間
に埋め込まれており、固体電解質25から成るフレーム
25によって囲まれている。固体電解質としては、例え
ばイットリウム安定化酸化ジルコニウムが使用される。
多孔質の絶縁体22内に挿入された抵抗体路21は、複
合層10’の最終工程後に抵抗体路21の抵抗が所望の
抵抗値よりも高くなるように、設計される。抵抗値をよ
り高い基準値に調整するためには、複合層10’に上で
説明したのと同じマイクロ波処理を施す。
とに示す。
す。
Claims (8)
- 【請求項1】 測定センサの複合層(10;10’)内
に埋め込まれた抵抗体路(19;21)の抵抗を基準値
に調整するための方法であって、前記基準値よりも低い
抵抗を有するように前記複合層(10;10’)内の抵
抗体路(19;21)を形成し、前記抵抗体路(19;
21)を処理することにより、前記抵抗体路の抵抗を基
準値まで高める形式の方法において、 抵抗を高めるために、前記複合層(10;10’)をマ
イクロ波照射により加熱することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記抵抗体路(19;21)を前記基準
値の抵抗に必要な定格幅よりも幾らか大きな幅に作り上
げる、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記複合層(10;10’)を加熱する
間、前記マイクロ波照射を制御する、請求項1又は2に
記載の方法。 - 【請求項4】 前記抵抗体路(19;21)を所定の温
度まで加熱し、 前記温度が達成されたときに前記抵抗体路(19;2
1)の抵抗を測定し、 前記達成された温度を、前記抵抗体路(19;21)の
抵抗が前記温度に関連した基準値になったことが確認さ
れるまで一定に保持する、請求項1から3のいずれか1
項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記抵抗基準値に達するために、常温の
抵抗体路(19;21)の測定された抵抗から、加熱温
度が一定の場合に必要な前記複合層(10;10’)の
処理時間を計算し、前記複合層(10;10’)のマイ
クロ波処理の際に調整する、請求項1から3のいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記抵抗体路(19;21)を覆う層
(12,13;22)のうちの少なくとも1つを前記複
合層(10;10’)内に多孔質の層として実現する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 PTC温度センサにおいて実行される請
求項1から6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 内燃機関の排気ガス内の酸素濃度を測定
するラムダセンサの加熱装置において使用される請求項
1から6のいずれか1項に記載の方法。
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