JP2003506705A - 高温検出器及びその製造方法 - Google Patents
高温検出器及びその製造方法Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
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- H01C3/12—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids the resistive element having zig-zag or sinusoidal configuration lying in one plane
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- G—PHYSICS
- 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
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-
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Abstract
(57)【要約】
高温検出器は高温測定素子（１００）、高温安定材料からなり前記測定素子に接続された第1、第２の接続部を含む温度センサーを含んでいる。その高温センサーは細長いケース（３００）内でその第１端部の近くに配置され、ケース（３００）は高温安定材料からなる第１と第２の導体路を含み、それらの導体路は前記第１と第２の接続部に接続され、ケースの第２端部の方向に延びている。また、接続点（２１４，３０２）が設けられており、その接続点はによって作られた信号を取り出すために使用され、ケースの第２端部の近くに配置されている。そのような装置を製造するために、初めにセンサー（１００）を準備し、第１基板（２３０）の第１端部の近くの開口部に配置する。続いて、第２と第３のセラミック基板（２００，２６０）に配置されてそれぞれの第２端部に延びている導体路がセンサーの接続部に接続されるように、第２と第３のセラミック基板を第１セラミック基板に融合する。
Description
【０００１】
本発明は高温検出器及びそのような高温検出器を製造する方法に関するもので
ある。
ある。
【０００２】
従来技術においては、薄膜技術により製造されて６００℃までの温度範囲で使
用するようになっている白金測定抵抗体が広く用いられている。温度範囲と使用
分野に従って異なった形態のものが開発されてきている。この２，３年、更に高
温(例えば８００℃まで、又はさらに１０００℃及びそれ以上まで)で使用するの
に適する形態に対する要請が高まってきている。そのような白金測定抵抗体は、
例えばこの出願後に公開されたＤＥ１９９０１１８３ＡやＤＥ１９９０１１８４
に記載されている。
用するようになっている白金測定抵抗体が広く用いられている。温度範囲と使用
分野に従って異なった形態のものが開発されてきている。この２，３年、更に高
温(例えば８００℃まで、又はさらに１０００℃及びそれ以上まで)で使用するの
に適する形態に対する要請が高まってきている。そのような白金測定抵抗体は、
例えばこの出願後に公開されたＤＥ１９９０１１８３ＡやＤＥ１９９０１１８４
に記載されている。
【０００３】
物品が量産品として扱われる場合、信頼できる機能に加えて、特に低価格に生
産できることが最も重要であることが多い。
産できることが最も重要であることが多い。
【０００４】
この従来技術から出発して、本発明の目的は簡単で低価格の高温検出器と、高
温検出器を簡単にかつ低価格で製造する方法を提供することである。
温検出器を簡単にかつ低価格で製造する方法を提供することである。
【０００５】
この目的は請求項１による装置と請求項９による方法により実現される。
【０００６】
本発明は、高温安定材料からなる高温測定素子、第１接続部及び第２接続部を
含む高温センサーと、第１端部を備えてその近くに前記高温センサーを配置した
細長いケースと、高温安定材料からなり、前記高温センサーの第１と第２の接続
部に接続され、前記ケースの第２端部の方向に延びる第１と第２の導体路と、前
記高温センサーによって作られた信号を取り出すのに使用され、前記ケースの第
２端部の近くに配置された接続点とを備えた高温検出器を提供するものである。
含む高温センサーと、第１端部を備えてその近くに前記高温センサーを配置した
細長いケースと、高温安定材料からなり、前記高温センサーの第１と第２の接続
部に接続され、前記ケースの第２端部の方向に延びる第１と第２の導体路と、前
記高温センサーによって作られた信号を取り出すのに使用され、前記ケースの第
２端部の近くに配置された接続点とを備えた高温検出器を提供するものである。
【０００７】
本発明は、始めに高温測定素子、高温安定材料からなり前記高温測定素子に接
続された第１接続部及び高温安定材料からなり前記高温測定素子に接続された第
２接続部を含んだ高温センサーを準備するステップを含んで高温検出器を製造す
る方法を提供するものである。その高温センサーを第１セラミック基板の第１端
部の近くに配置された開口内に配置する。第２セラミック基板上に配置され第２
セラミック基板の第２端部に延びている導体路が高温センサーの第１接続部に接
続されるように、第１セラミック基板を第２セラミック基板と融合させる。最後
に、第３のセラミック基板上に配置され第３セラミック基板の第２端部に延びて
いる導体路が高温センサーの第２接続部に接続されるように、第１セラミック基
板を第３セラミック基板と融合させる。
続された第１接続部及び高温安定材料からなり前記高温測定素子に接続された第
２接続部を含んだ高温センサーを準備するステップを含んで高温検出器を製造す
る方法を提供するものである。その高温センサーを第１セラミック基板の第１端
部の近くに配置された開口内に配置する。第２セラミック基板上に配置され第２
セラミック基板の第２端部に延びている導体路が高温センサーの第１接続部に接
続されるように、第１セラミック基板を第２セラミック基板と融合させる。最後
に、第３のセラミック基板上に配置され第３セラミック基板の第２端部に延びて
いる導体路が高温センサーの第２接続部に接続されるように、第１セラミック基
板を第３セラミック基板と融合させる。
【０００８】
本発明の好ましい形態は従属項に定義されている。
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照しながら詳細に説明する
。
。
【００１０】
本発明の好ましい実施例の以下の説明においては、異なる図で同一又は同様の
部分には同じ参照数字を用いる。
部分には同じ参照数字を用いる。
【００１１】
本発明はいわゆるＳＭＤチップから始まる。ＳＭＤチップは適度な価格で製造
することができ、半田付け可能な接点をもち、低温領域、例えば１５０℃までの
領域で利用されるものとして知られている。しかしながら、非常な高温を含む用
途の場合には、測定電流用リード線の信頼できる接触を保証するために、不利な
環境条件で白金抵抗層の信頼できる保護を確かなものとすること(すなわち、白
金に有害な外部物質が拡散するのを防ぐこと)のためには、大幅な変更が必要で
ある。特に注目しなければならないのは、使用されている材料は、使用される目
的温度において必要な測定電流によって電気化学的に分解しない適当な材料だけ
でなければならないという事実である。
することができ、半田付け可能な接点をもち、低温領域、例えば１５０℃までの
領域で利用されるものとして知られている。しかしながら、非常な高温を含む用
途の場合には、測定電流用リード線の信頼できる接触を保証するために、不利な
環境条件で白金抵抗層の信頼できる保護を確かなものとすること(すなわち、白
金に有害な外部物質が拡散するのを防ぐこと)のためには、大幅な変更が必要で
ある。特に注目しなければならないのは、使用されている材料は、使用される目
的温度において必要な測定電流によって電気化学的に分解しない適当な材料だけ
でなければならないという事実である。
【００１２】
まず第一に、適当なＳＭＤチップを製造しなければならない。そのＳＭＤチッ
プは、白金膜がセラミック基板に形成されてパターン化されているが、保護ガラ
ス層で覆われていない限りにおいて、また接触領域が銀又は銀合金（例えばＡｇ
／Ｐｄ）を含まず純白金である限りにおいて、従来の形態とは異なる
プは、白金膜がセラミック基板に形成されてパターン化されているが、保護ガラ
ス層で覆われていない限りにおいて、また接触領域が銀又は銀合金（例えばＡｇ
／Ｐｄ）を含まず純白金である限りにおいて、従来の形態とは異なる
【００１３】
図１は、例えばＡＬ2Ｏ3からなるセラミック基板１０２を含んだそのようなＳ
ＭＤチップ１００を示している。セラミック基板１０２の第１主面１０４には、
白金又はロジウムが僅かに合金化された白金の膜からなるパターン化された測定
膜１０６が形成されている。第１接続部１０８が形成されており、それは測定膜
１０６の第１端部１１０に接続されている。図１からわかるように、第１接続部
１０８はセラミック基板１０２の第１主面１０４からセラミック基板１０２の側
面を通り、セラミック基板１０２の第２主面上に延びている。第２接続部１１２
は測定膜１０６の第２端部１１４に接続されているものであるが、同じように形
成されている。
ＭＤチップ１００を示している。セラミック基板１０２の第１主面１０４には、
白金又はロジウムが僅かに合金化された白金の膜からなるパターン化された測定
膜１０６が形成されている。第１接続部１０８が形成されており、それは測定膜
１０６の第１端部１１０に接続されている。図１からわかるように、第１接続部
１０８はセラミック基板１０２の第１主面１０４からセラミック基板１０２の側
面を通り、セラミック基板１０２の第２主面上に延びている。第２接続部１１２
は測定膜１０６の第２端部１１４に接続されているものであるが、同じように形
成されている。
【００１４】
図１に示された実施例において、測定膜１０６、第１接続部１０８及び第２接
続部１１２は同じ高温安定材料、例えば白金からなっている。しかし、他の実施
例においては、必要な高温安定性を持つという条件を満たせば、他の材料もまた
使用することができる。可能な材料は白金合金であり、簡単な使用(８００℃程
度での使用)に対してはニッケル及びニッケル合金も可能である。
続部１１２は同じ高温安定材料、例えば白金からなっている。しかし、他の実施
例においては、必要な高温安定性を持つという条件を満たせば、他の材料もまた
使用することができる。可能な材料は白金合金であり、簡単な使用(８００℃程
度での使用)に対してはニッケル及びニッケル合金も可能である。
【００１５】
それ故、図１に示されるＳＭＤチップ１００は高温センサーであり、膜１０６
が高温測定素子を定義づけている。
が高温測定素子を定義づけている。
【００１６】
図2を参照し、本発明による装置のケースを製作するのに使用する各セラミッ
ク基板を以下に詳細に説明する。
ク基板を以下に詳細に説明する。
【００１７】
図2ａは第1もしくは下側のセラミック基板又はセラミックカバープレート２０
０を表わしており、ここに示されている面はケースを組み立てた状態では高温セ
ンサー又はＳＭＤチップと対向する関係に設けられる面である。事柄を容易にす
るために、この側を「内側」という。図2ａにおいて、セラミック基板２００と
ＳＭＤチップ１００が重なって配置されている領域が破線で示されている。セラ
ミック基板２００の第２端部が参照数字２０４で示されている。セラミック基板
２００の内側上に、白金又は白金合金(例えばＰｔＲｈ)のような高温安定材料か
らなる導体路２０６が形成されている。
０を表わしており、ここに示されている面はケースを組み立てた状態では高温セ
ンサー又はＳＭＤチップと対向する関係に設けられる面である。事柄を容易にす
るために、この側を「内側」という。図2ａにおいて、セラミック基板２００と
ＳＭＤチップ１００が重なって配置されている領域が破線で示されている。セラ
ミック基板２００の第２端部が参照数字２０４で示されている。セラミック基板
２００の内側上に、白金又は白金合金(例えばＰｔＲｈ)のような高温安定材料か
らなる導体路２０６が形成されている。
【００１８】
セラミック基板２００の第１端部２０２の近くにおいて、導体路２０６は接点
２０８を備えており、導体路２０６は検出器が組み立てられるときその接点２０
８を介してＳＭＤチップ１００の第１接続部１０８（図１参照）と接触する。導
体路２０６は接点２０８からセラミック基板２００の第２端部２０４の方向に延
び、セラミック基板２００の第２端部２０４の近くに配置された導体路端部には
貫通接触手段２１０が設けられており、導体路２０６はこの貫通接触手段２１０
によって図２ａに示されているセラミック基板２００の「内側」から図２ｂに部
分的に示されているセラミック基板２００の「外側」２１２へ導かれていること
がわかる。図２ｂから分かるように、接続領域２１４はセラミック基板２００の
「外側」２１２に配置されている。
２０８を備えており、導体路２０６は検出器が組み立てられるときその接点２０
８を介してＳＭＤチップ１００の第１接続部１０８（図１参照）と接触する。導
体路２０６は接点２０８からセラミック基板２００の第２端部２０４の方向に延
び、セラミック基板２００の第２端部２０４の近くに配置された導体路端部には
貫通接触手段２１０が設けられており、導体路２０６はこの貫通接触手段２１０
によって図２ａに示されているセラミック基板２００の「内側」から図２ｂに部
分的に示されているセラミック基板２００の「外側」２１２へ導かれていること
がわかる。図２ｂから分かるように、接続領域２１４はセラミック基板２００の
「外側」２１２に配置されている。
【００１９】
導体路を他の方法で実現する場合には、貫通接触手段(図４)は省略することが
できる。その場合、第１セラミック基板(中間セラミック基板)は第２端部で前面
と背面に約３ｍｍの長さの金属被覆を有する。２枚の外側のセラミック基板(第
２と第３のセラミック基板)はその実施例では約２ｍｍ短いものとする。その結
果、第２と第３のセラミック基板の第２端部の領域に、第１セラミック基板の金
属層とのそれぞれの重なり領域が存在し、そしてその重なり領域の外側に第１セ
ラミック基板の金属皮膜がそれぞれの接続領域を形成し、例えばそこは溶接によ
って接続線を取り付けるのに使用される。
できる。その場合、第１セラミック基板(中間セラミック基板)は第２端部で前面
と背面に約３ｍｍの長さの金属被覆を有する。２枚の外側のセラミック基板(第
２と第３のセラミック基板)はその実施例では約２ｍｍ短いものとする。その結
果、第２と第３のセラミック基板の第２端部の領域に、第１セラミック基板の金
属層とのそれぞれの重なり領域が存在し、そしてその重なり領域の外側に第１セ
ラミック基板の金属皮膜がそれぞれの接続領域を形成し、例えばそこは溶接によ
って接続線を取り付けるのに使用される。
【００２０】
両方の(接続線との)接点が、出来上がったセンサー素子の一方の側に設けられ
る実施例では、上述の導体路実現方法の組合わせを使用することができる(貫通
接触が１つ、重なり接触が１つとなる)。
る実施例では、上述の導体路実現方法の組合わせを使用することができる(貫通
接触が１つ、重なり接触が１つとなる)。
【００２１】
セラミック基板２００はその境界にグレーズ（glaze）層２１６を備えている
。このグレーズ層２１６は、ケースの各部材が組み立てられるとき、まだ説明し
ていない１部のセラミック基板を含む各セラミック基板が密閉状態に融合する結
果をもたらす。
。このグレーズ層２１６は、ケースの各部材が組み立てられるとき、まだ説明し
ていない１部のセラミック基板を含む各セラミック基板が密閉状態に融合する結
果をもたらす。
【００２２】
図２ｃには第２セラミック基板２３０が示されている。第２セラミック基板２
３０は図２ａと２ｂを参照して説明した第１基板２００と同じ材料からなる。第
2或いは中間のセラミック基板２３０は導体路構造を含んでおらず、図１を参照
して説明したＳＭＤチップ１００(破線で表わされている)が嵌め込まれる開口或
いは切り抜き部分２３２だけが設けられている。その開口２３２は第２セラミッ
ク基板２３０の第１端部２３４の近くに配置され、セラミック基板２３０の第２
端部は参照数字２３６で示されている。
３０は図２ａと２ｂを参照して説明した第１基板２００と同じ材料からなる。第
2或いは中間のセラミック基板２３０は導体路構造を含んでおらず、図１を参照
して説明したＳＭＤチップ１００(破線で表わされている)が嵌め込まれる開口或
いは切り抜き部分２３２だけが設けられている。その開口２３２は第２セラミッ
ク基板２３０の第１端部２３４の近くに配置され、セラミック基板２３０の第２
端部は参照数字２３６で示されている。
【００２３】
図２ｄは「上側」セラミックカバープレート或いは第３セラミック基板２６０
を示している。その構造的意匠は、ＳＭＤチップ１００の第２接続部１１２（図
１参照）と接触するのに使用される接触領域２６２が第3のセラミック基板２６
０の第１端部２６４からより離れて設けられているという点を除いて、図2ａを
参照して説明したセラミックプレート２００と実質的に同一である。このことは
ＳＭＤチップ１００のそれぞれの接続部の配置様式が異なっていることによる。
図2ａを参照して説明した接点２０８と同様に、接点２６２も第２接続部１１２
（図１参照）を介してＳＭＤチップ１００と電気的に接触するのに使用される。
接点２６２から始まって、導体路２６６は第３基板２６０の第２端部２６８の方
向に延びている。導体路２６６は図２ａに関して説明した導体路の材料に対応す
る材料で形成することができる。図２ａと同様に、図２ｄはセラミック基板２６
０の「内側」、すなわち組み立てられた状態では第２基板２３０に対向して設け
られる側を示している。第３基板２６０の第２端部２６８の近くには、貫通接触
手段２７０が設けられている。第１セラミック基板と同様に、この貫通接触手段
２７０は、導体路２６６を「外側」へ延ばし、そこで図２ｄには示されていない
接続部に接続されるようにするものである。
を示している。その構造的意匠は、ＳＭＤチップ１００の第２接続部１１２（図
１参照）と接触するのに使用される接触領域２６２が第3のセラミック基板２６
０の第１端部２６４からより離れて設けられているという点を除いて、図2ａを
参照して説明したセラミックプレート２００と実質的に同一である。このことは
ＳＭＤチップ１００のそれぞれの接続部の配置様式が異なっていることによる。
図2ａを参照して説明した接点２０８と同様に、接点２６２も第２接続部１１２
（図１参照）を介してＳＭＤチップ１００と電気的に接触するのに使用される。
接点２６２から始まって、導体路２６６は第３基板２６０の第２端部２６８の方
向に延びている。導体路２６６は図２ａに関して説明した導体路の材料に対応す
る材料で形成することができる。図２ａと同様に、図２ｄはセラミック基板２６
０の「内側」、すなわち組み立てられた状態では第２基板２３０に対向して設け
られる側を示している。第３基板２６０の第２端部２６８の近くには、貫通接触
手段２７０が設けられている。第１セラミック基板と同様に、この貫通接触手段
２７０は、導体路２６６を「外側」へ延ばし、そこで図２ｄには示されていない
接続部に接続されるようにするものである。
【００２４】
上に述べたように、図１を基にして説明したＳＭＤチップ１００は第１から第
３のセラミック基板２００，２３０，２６０を含んだ特別なセラミック構造物内
に収納される。そうすることにより、チップの接続及び接触領域１０８，１１２
はそれぞれの下側及び上側のセラミックカバープレート２００，２６０の白金導
体路２０６，２６６と接触する。したがって、セラミックケースの構造的意匠は
、３つの重ね合わされたプレート２００，２３０，２６０の全てからなるもので
あり、典型的な寸法として例えば２５ｍｍ×３ｍｍ×０．３ｍｍ（長さ、幅、厚
さ）をもつことができる。下側と上側のカバープレート２００，２６０はそれぞ
れ縦方向に導かれる白金導体路２０６，２６６を備えており、これらの導体路２
０６，２６６は、それぞれ図２ａ及び図２ｄからわかるように、それぞれの端部
で外側の接触領域２14に貫通接触している。中間プレート２３０は、図２ｃに示
された方法によりＳＭＤチップ１００を嵌め込むことのできる矩形の切り抜き部
分２６２を備えている。
３のセラミック基板２００，２３０，２６０を含んだ特別なセラミック構造物内
に収納される。そうすることにより、チップの接続及び接触領域１０８，１１２
はそれぞれの下側及び上側のセラミックカバープレート２００，２６０の白金導
体路２０６，２６６と接触する。したがって、セラミックケースの構造的意匠は
、３つの重ね合わされたプレート２００，２３０，２６０の全てからなるもので
あり、典型的な寸法として例えば２５ｍｍ×３ｍｍ×０．３ｍｍ（長さ、幅、厚
さ）をもつことができる。下側と上側のカバープレート２００，２６０はそれぞ
れ縦方向に導かれる白金導体路２０６，２６６を備えており、これらの導体路２
０６，２６６は、それぞれ図２ａ及び図２ｄからわかるように、それぞれの端部
で外側の接触領域２14に貫通接触している。中間プレート２３０は、図２ｃに示
された方法によりＳＭＤチップ１００を嵌め込むことのできる矩形の切り抜き部
分２６２を備えている。
【００２５】
図３は３つのセラミックプレート２００，２３０及び２６０の組合わせにより
得られたケース３００を示している。図２を参照して説明した要素に加えて、第
３の基板２６０の外側にある接続部３０２も図３に見ることができ、第３の基板
２６０の導体路は貫通接触手段２７０を介して外側のこの接続部３０２に延びて
いる。
得られたケース３００を示している。図２を参照して説明した要素に加えて、第
３の基板２６０の外側にある接続部３０２も図３に見ることができ、第３の基板
２６０の導体路は貫通接触手段２７０を介して外側のこの接続部３０２に延びて
いる。
【００２６】
一連の製造ステップにおいて、下側のセラミックカバープレート２６０を、例
えば下側のカバープレートの一部に設けられたグレーズペースト２７２によって
、まず中間セラミックプレート２３０に密着して融合させることができる（図２
ｄ参照）。下側のプレート２６０の内側及び／又は上側にある白金導体路２６６
は、この下側プレート２６０の上面に配置された中間プレート２３０の切り抜き
部分２６２に嵌め込まれるＳＭＤチップ１００の「前側」接触位置までくるよう
に導かれている。
えば下側のカバープレートの一部に設けられたグレーズペースト２７２によって
、まず中間セラミックプレート２３０に密着して融合させることができる（図２
ｄ参照）。下側のプレート２６０の内側及び／又は上側にある白金導体路２６６
は、この下側プレート２６０の上面に配置された中間プレート２３０の切り抜き
部分２６２に嵌め込まれるＳＭＤチップ１００の「前側」接触位置までくるよう
に導かれている。
【００２７】
この時、切り抜き部分２６２内に位置するこの導体路部分には、厚膜導体ペー
スト（例えば白金）の小さい「滴」が既につけられている。続いて、ＳＭＤチッ
プ１００の接続部１１２がこの下側導体路２６６と電気的に接続されるように、
ＳＭＤチップをその切り抜き部分内に置く。次に、ＳＭＤチップ１１０の反対側
の接続部１０８には、その上側に白金圧膜ペーストの「滴」を設ける。そして、
嵌め込まれたＳＭＤチップ１００が上側セラミックプレート２００の下向きの導
体路２０６に予め設けられた白金ペーストによって電気的に接続されるように、
上側セラミックカバープレート２００（その導体路２０６は下側を向いている）
を中間セラミックプレート２３０の上面上に置く。上側のセラミックカバープレ
ート２００の下側及び／又は内側の一部には、カバープレート２００が焼成工程
でＳＭＤチップ１００を封入して中間プレート２３０と密着して融合できるよう
に、前段の工程ステップでグレーズ層２１６が既に設けられている。いまここで
述べた焼成工程は、１２００℃から１４５０℃の間の温度で約３０分間（ピーク
時間）行う。グレーズペーストとしては、ＳｉＯ2（４６．６％）、ＢａＯ（３
９．２％）、Ａｌ2Ｏ3（１２．７％）、ＣａＯ（０．５％）、ＳｒＯ（０．５％
）からなるフリット１、又はＳｉＯ2（２０．５％）、Ａｌ2Ｏ3（５５．０％）
、ＣａＯ（１９．０％）、ＭｇＯ（５．５％）（カッコ内は重量％である）から
なるフリット２を使用するのが好ましい。
スト（例えば白金）の小さい「滴」が既につけられている。続いて、ＳＭＤチッ
プ１００の接続部１１２がこの下側導体路２６６と電気的に接続されるように、
ＳＭＤチップをその切り抜き部分内に置く。次に、ＳＭＤチップ１１０の反対側
の接続部１０８には、その上側に白金圧膜ペーストの「滴」を設ける。そして、
嵌め込まれたＳＭＤチップ１００が上側セラミックプレート２００の下向きの導
体路２０６に予め設けられた白金ペーストによって電気的に接続されるように、
上側セラミックカバープレート２００（その導体路２０６は下側を向いている）
を中間セラミックプレート２３０の上面上に置く。上側のセラミックカバープレ
ート２００の下側及び／又は内側の一部には、カバープレート２００が焼成工程
でＳＭＤチップ１００を封入して中間プレート２３０と密着して融合できるよう
に、前段の工程ステップでグレーズ層２１６が既に設けられている。いまここで
述べた焼成工程は、１２００℃から１４５０℃の間の温度で約３０分間（ピーク
時間）行う。グレーズペーストとしては、ＳｉＯ2（４６．６％）、ＢａＯ（３
９．２％）、Ａｌ2Ｏ3（１２．７％）、ＣａＯ（０．５％）、ＳｒＯ（０．５％
）からなるフリット１、又はＳｉＯ2（２０．５％）、Ａｌ2Ｏ3（５５．０％）
、ＣａＯ（１９．０％）、ＭｇＯ（５．５％）（カッコ内は重量％である）から
なるフリット２を使用するのが好ましい。
【００２８】
ＳＭＤ素子は上に述べた方法により３つのセラミックプレート２００，２３０
，２６０の内部に密封され、電気的接続は導体路２０６，２６６と貫通接触手段
２１０，２７０を介して外側の接触領域２１４，３０２に導かれる。
，２６０の内部に密封され、電気的接続は導体路２０６，２６６と貫通接触手段
２１０，２７０を介して外側の接触領域２１４，３０２に導かれる。
【００２９】
第１、第２及び第３のセラミックプレートに替えて、いわゆる「未焼成セラミ
ック（green ceramic）」を使用すると他の実施例となる。この場合、セラミッ
クプレートを融合させるために必要とされるグレーズペーストは印刷する必要が
ない。それは、３枚の未焼成セラミック薄片（既にＳＭＤチップを搭載しており
、かつ白金導体ペーストが既に印刷されている）は、その積層体全体に適当な焼
成処理（Ｔ＞１２００℃）を施すと密封構造を形成するように焼結するからであ
る。
ック（green ceramic）」を使用すると他の実施例となる。この場合、セラミッ
クプレートを融合させるために必要とされるグレーズペーストは印刷する必要が
ない。それは、３枚の未焼成セラミック薄片（既にＳＭＤチップを搭載しており
、かつ白金導体ペーストが既に印刷されている）は、その積層体全体に適当な焼
成処理（Ｔ＞１２００℃）を施すと密封構造を形成するように焼結するからであ
る。
【００３０】
もしケース３００が適当な全長をもつとすれば、この構造意匠はセンサーの先
端（ＳＭＤチップ）の温度よりも著しく低い温度の外部接触接続部を可能にする
。
端（ＳＭＤチップ）の温度よりも著しく低い温度の外部接触接続部を可能にする
。
【００３１】
図４を参照して以下に述べるように、「離壁」が装置のほぼ中央部で有効にな
るということからも、この効果を支持することができる。図４は本発明の他の実
施例によるセンサー４００を示しており、このセンサーは図３に示されているケ
ース３００を含んでいる。図からわかるように、図４に示された実施例ではそれ
ぞれのリード線はＳＭＤチップ１００から間隔をもってケース３００の端部に取
りつけられており、そのリード線は第１及び第２の引込み線４０２及び４０４と
して実現されている。
るということからも、この効果を支持することができる。図４は本発明の他の実
施例によるセンサー４００を示しており、このセンサーは図３に示されているケ
ース３００を含んでいる。図からわかるように、図４に示された実施例ではそれ
ぞれのリード線はＳＭＤチップ１００から間隔をもってケース３００の端部に取
りつけられており、そのリード線は第１及び第２の引込み線４０２及び４０４と
して実現されている。
【００３２】
ケース３００に沿って接続領域２１０及び３０２からそれほど離れていない位
置に金属(例えばクロム鋼)又はセラミック(例えばＡｌ2Ｏ3又はセラミック２２
１)からなる隔壁４０６が配置されている。ケース３００と離壁４０６の間には
、適当な熱膨張係数をもったグレーズ（フリット１）又はセラミックペースト(
例えばCotronics９８９)からなるシーリング組成物４０８が配置されている。
置に金属(例えばクロム鋼)又はセラミック(例えばＡｌ2Ｏ3又はセラミック２２
１)からなる隔壁４０６が配置されている。ケース３００と離壁４０６の間には
、適当な熱膨張係数をもったグレーズ（フリット１）又はセラミックペースト(
例えばCotronics９８９)からなるシーリング組成物４０８が配置されている。
【００３３】
リード線４０２，４０４用の接点２１０，３０２は、特に現在の接続に含まれ
る非常な高温において大きな熱負荷にさらされるものであるが、本発明による装
置の主たる利点は、それらの接点２１０，３０２を温度がずっと低い領域に適度
な価格で配置できることである。ケース３００の「長い」セラミックプレート２
００，２３０，２６０の単位領域当りのコストは、温度センサーや高温センサー
１００の白金被覆された薄膜セラミックのコストよりずっと低く、しかも感熱部
であるＳＭＤ素子１００のサイズは比較的小さく維持することができ、それ故価
格が適度なものとなる。
る非常な高温において大きな熱負荷にさらされるものであるが、本発明による装
置の主たる利点は、それらの接点２１０，３０２を温度がずっと低い領域に適度
な価格で配置できることである。ケース３００の「長い」セラミックプレート２
００，２３０，２６０の単位領域当りのコストは、温度センサーや高温センサー
１００の白金被覆された薄膜セラミックのコストよりずっと低く、しかも感熱部
であるＳＭＤ素子１００のサイズは比較的小さく維持することができ、それ故価
格が適度なものとなる。
【００３４】
温度センサーに対して短応答時間が要求される場合には、上に述べた構造意匠
により他の利点が達成され、これもまた非常に重要である。その場合、(薄いセ
ラミックプレートの)寸法を適当に選ぶとともに、特に、従来の構造意匠では通
常必要とされている温度センサーの付加的な保護管をなくすことができることに
よって、測定媒体との最適結合を実現することができる。
により他の利点が達成され、これもまた非常に重要である。その場合、(薄いセ
ラミックプレートの)寸法を適当に選ぶとともに、特に、従来の構造意匠では通
常必要とされている温度センサーの付加的な保護管をなくすことができることに
よって、測定媒体との最適結合を実現することができる。
【図１】
白金ＳＭＤチップを示す。
【図２】
ａからｄはケースを形成するのに使用された各セラミック基板を示す。
【図３】
セラミック基板からなるケースを示す。
【図４】
本発明の他の実施例による高温センサーを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
物品が量産品として扱われる場合、信頼できる機能に加えて、特に低価格に生
産できることが最も重要であることが多い。 ＥＰ−Ａ−００１７３５９は、セラミック材料からなる絶縁基板を含んだセラ ミックセンサーを記載している。その絶縁基板上には一対のリード線が形成され 、絶縁カバーによって覆われている。その基板の一端には一対の出力接続部が設 けられ、他端にはセンサー素子が配置され、そのセンサー素子は前記リード線に よって前記出力接続部に接続されている。
産できることが最も重要であることが多い。 ＥＰ−Ａ−００１７３５９は、セラミック材料からなる絶縁基板を含んだセラ ミックセンサーを記載している。その絶縁基板上には一対のリード線が形成され 、絶縁カバーによって覆われている。その基板の一端には一対の出力接続部が設 けられ、他端にはセンサー素子が配置され、そのセンサー素子は前記リード線に よって前記出力接続部に接続されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、高温測定膜、高温安定材料からなり前記高温測定膜に接続された第 １接続部及び高温安定材料からなり前記高温測定膜に接続された第２接続部を含 んでいる高温センサーと、第１の細長いセラミック基板、第２の細長いセラミッ ク基板及び第３の細長いセラミック基板を含んでいる細長いケースであって、そ れらのセラミック基板は互いに連結されており、前記第１の細長いセラミック基 板が第２の細長いセラミック基板と第３の細長いセラミック基板の間に配置され 、かつ前記第１の細長いセラミック基板がこのケースの第１端部の近くに前記高 温センサーを配置する貫通穴を備えており、前記第２及び第３のセラミック基板 が第１のセラミック基板の前記貫通穴を完全に被うように配置されている細長い ケースと、前記第２の細長いセラミック基板上にあって高温安定材料からなり、 前記高温センサーの第１接続部に接続され、前記ケースの第２端部方向に延びて いる第１導体路と、前記第３の細長いセラミック基板上にあって高温安定材料か らなり、前記高温センサーの第２接続部に接続され、前記ケースの第２端部方向 に延びている第２導体路と、前記ケースの第２端部の近くに設けられ、かつ非高 温安定材料によりリード線が接続されるように適合されており、前記高温センサ ーによって作られた信号を取り出すのに適合した接続点とを備えた混成
高温検出
器を提供するものである。
器を提供するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、以下のステップを含んで混成高温検出器を製造する方法を提供する ものである。高温測定膜、高温安定材料からなり前記高温測定膜に接続された第 １接続部及び高温安定材料からなり前記高温測定膜に接続された第２接続部を含 んでいる高温センサーを準備するステップ、第１セラミック基板の第１端部の近 くに配置された貫通穴内に前記高温センサーを配置するステップ、第２セラミッ ク基板上に配置されて第２セラミック基板の第２端部へ延びている導体路が第２ セラミック基板の第１端部で前記高温センサーの第１接続部と接続されるように 、前記第１セラミック基板を第２セラミック基板と融合させるステップ、第３セ ラミック基板上に配置されて第３セラミック基板の第２端部へ延びている導体路 が第３セラミック基板の第１端部で前記高温センサーの第２接続部と接続される ように、前記第１セラミック基板を第３セラミック基板と融合させるステップ、 及び前記高温センサーによって作られた信号を取り出すように非高温安定材料に よりリード線を接続するために、前記第２の細長いセラミック基板に第１接続領 域を形成し、前記第３の細長いセラミック基板に第２接続領域を形成するステッ プ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ハインリッヒ・ジッツマン
ドイツ連邦共和国 Ｄ−91207 ラウフ・
アン・デル・ペグニッツ ブリューテンヴ
ェグ 14
Claims (10)
- 【請求項１】 高温測定膜（１０６）、高温安定材料からなり前記高温測定
素子（１０６）に接続された第１接続部（１０８）及び高温安定材料からなり前
記高温測定素子（１０６）に接続された第２接続部（１１２）を含んでいる高温
センサー（１００）と、 第１の細長いセラミック基板（２３０）、第２の細長いセラミック基板（２０
０）及び第３の細長いセラミック基板（２６０）を含んでいる細長いケース（３
００）であって、前記第１の細長いセラミック基板（２３０）が第２の細長いセ
ラミック基板（２００）と第３の細長いセラミック基板（２６０）の間に配置さ
れ、かつ前記第１の細長いセラミック基板（２３０）がこのケース（３００）の
第１端部（２３４）の近くに前記高温センサー（１００）を配置する開口部（２
３２）を備えている細長いケース（３００）と、 前記第２の細長いセラミック基板（２００）上にあって高温安定材料からなり
、前記高温センサー（１００）の第１接続部（１０８）に接続され、前記ケース
（３００）の第２端部方向に延びている第１導体路（２０６）と、 前記第３の細長いセラミック基板（２６０）上にあって高温安定材料からなり
、前記高温センサー（１００）の第２接続部（１１２）に接続され、前記ケース
（３００）の第２端部方向に延びている第２導体路（２６６）と、 前記ケース（３００）の第２端部の近くに設けられ、かつ前記高温センサー（
１００）によって作られた信号を取り出すために非高温安定材料によりリード線
（４０２，４０４）を接続するのに使用される接続点（２１４，３０２）とを含
んでいる混成高温検出器。 - 【請求項２】 前記高温測定素子（１０６）は高温安定材料からなるパター
ン化された膜であり、 前記第１接続部（１０８）、第２接続部（１１２）及びパターン化された膜（
１０６）は同じ高温安定材料からなり、セラミック基板（１０２）上に形成され
ている請求項１に記載の混成高温検出器。 - 【請求項３】 前記第１と第２の導体路（２０６，２６６）は、前記第１接
続部（１０８）、第２接続部（１１２）及びパターン化された膜（１０６）を形
成するのに使用されたのと同じ高温安定材料で形成されている請求項２に記載の
混成高温検出器。 - 【請求項４】 前記第１導体路（２０６）は、前記第２の細長いセラミック
基板（２００）の面で前記第１セラミック基板（２３０）に対向する前記第１面
に配置され、第２端部（２０４）の近くに設けられた貫通接触手段（２１０）を
介して第２の細長いセラミック基板（２００）の前記第２面上の接続点である第
１接続領域（２１４）に接続されており、かつ 前記第２導体路（２６６）は、前記第３の細長いセラミック基板（２６０）の
面で前記第１セラミック基板（２３０）に対向する前記第１面に配置され、第２
端部（２６８）の近くに設けられた貫通接触手段（２７０）を介して第３の細長
いセラミック基板（２６０）の第２面上の接続点である第２接続領域（３０２）
に接続されている請求項１から４のいずれかに記載の混成高温検出器。 - 【請求項５】 前記ケース（３００）の前記第１端部と第２端部の間に配置
された熱遮蔽（４０６）を含んでいる請求項１から４のいずれかに記載の混成高
温検出器。 - 【請求項６】 前記熱遮蔽（４０６）は金属材料又はセラミック材料からな
る請求項５に記載の混成高温検出器。 - 【請求項７】 前記高温安定材料は白金である請求項１から６のいずれかに
記載の混成高温検出器。 - 【請求項８】 以下のステップを含んで混成高温検出器を製造する方法。 ａ）高温測定膜（１０６）、高温安定材料からなり前記高温測定素子（１０６
）に接続された第１接続部（１０８）及び高温安定材料からなり前記高温測定素
子（１０６）に接続された第２接続部（１１２）を含んでいる高温センサー（１
００）を準備するステップ、 ｂ）第１セラミック基板（２３０）の第１端部（２３４）の近くに配置された
開口部（２３２）内に前記高温センサー（１００）を配置するステップ、 ｃ）第２セラミック基板（２００）上に配置されて第２セラミック基板（２０
０）の第２端部へ延びている導体路（２０６）が前記高温センサー（１００）の
第１接続部（１０８）と接続されるように、前記第１セラミック基板（２３０）
を第２セラミック基板（２００）と融合させるステップ、 ｄ）第３セラミック基板（２６０）上に配置されて第３セラミック基板（２６
０）の第２端部へ延びている導体路（２６６）が前記高温センサー（１００）の
第２接続部（１１２）と接続されるように、前記第１セラミック基板（２３０）
を第３セラミック基板（２６０）と融合させるステップ、 ｅ）前記高温センサー（１００）によって作られた信号を取り出すように非高
温安定材料によりリード線（４０２，４０４）を接続するために、前記第２の細
長いセラミック基板（２００）に第１接続領域（２１４）を形成し、前記第３の
細長いセラミック基板（２６０）に第２接続領域（３０２）を形成するステップ
。 - 【請求項９】 第１と第２の導体路（２０６，２６６）を、前記第２、第３
のセラミック基板（２００，２６０）のそれぞれの第２端部（２０４，２６８）
の近くに配置された第１及び第２の接続領域（２１４，３０２）と接触させるス
テップを含む請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第１、第２及び第３のセラミック基板を融合して得ら
れたケース（３００）の第１端部と第２端部の間に熱隔壁（４０６）を配置する
ステップを含む請求項８又は９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19936924.0 | 1999-08-05 | ||
| DE19936924A DE19936924C1 (de) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Vorrichtung zur Hochtemperaturerfassung und Verfahren zur Herstellung derselben |
| PCT/EP2000/006966 WO2001011325A1 (de) | 1999-08-05 | 2000-07-20 | Vorrichtung zur hochtemperaturerfassung und verfahren zur herstellung derselben |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001515934A Expired - Fee Related JP3652647B2 (ja) | 1999-08-05 | 2000-07-20 | 高温検出器及びその製造方法 |
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|---|---|
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| EP (2) | EP1196747B1 (ja) |
| JP (1) | JP3652647B2 (ja) |
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