JP3048635B2 - 温度センサーおよび温度センサの製造方法 - Google Patents

温度センサーおよび温度センサの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は温度センサおよび温度センサの製造方法に関
する。この温度センサは例えばPTC温度センサであり、
内燃機関の排気ガス装置内で使用される。
従来の技術 温度センサ素子を有する温度センサは広く知られてお
り、この温度センサ素子は温度依存性の抵抗値を有する
温度抵抗性抵抗材料から形成される（E.D.Maclen,“The
rmisters",Verlag Electrochemical Publications［Ele
ctrochemical Publications Press］,Ltd.,1979を参
照）。この温度センサは、内燃エンジンの排気ガス内で
のような比較的高い温度を測定するために用いられる。
PTC温度センサは、温度が変化する際の、正の温度係
数を有する金属または半導体の連続的な抵抗変化を使用
する。PTC温度センサに使用される有利な金属は白金、
ニッケル、およびそれらの合金類である。これはこれら
の金属が高い安定性と再現性を有するからである。
さらに例えばヨーロッパ特許出願公開第01889800号明
細書、同等0142993号明細書、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第3017947号公報から、ガス混合気のラムダ値を
求めるためのプレーナ形排気ガスセンサが公知であり、
この排気ガスセンサを、セラミックシート印刷技術およ
びスクリーン印刷技術を用いた、特に有利な手段で製造
することが可能である。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3733192号明細書か
らは、PTC温度センサ素子を測定されるガスおよび周囲
空気に関して気密に収容することにより、PTC温度セン
サの経年温度変化および応答時間を改善可能であること
が公知である。
公知のPTC温度センサ素子の欠点は、これらのPTC温度
センサ素子が所定の範囲領域を有しているため、その全
体が同一の排気ガス温度に曝されないことである。
本発明の利点 これに対して請求項１に記載の特徴を有する本発明に
よる温度センサは、シートを重ね合わせる配置構成によ
り充分に高い測定抵抗値を達成し、同時には小さな範囲
領域しか有さないため、排気ガス中の温度傾斜にはほと
んど無関係となっている。
温度センサ素子の有利な実施と改善が可能である。シ
ートＡおよびＢを酸化アルミニウムベースのセラミック
から構成し、さらに他のすべての導電性素子、すなわち
抵抗路10、20、30、供給用リード11、21、31、接触接続
部12、スルーホール14、およびランド15、16を白金／酸
化アルミニウムサーメットペーストで構成すると特に有
利である。さらに有利に、可及的に小さな範囲領域を有
するようにするためには、抵抗路10、20、30をミアンダ
状に構成する。本発明による構成および請求項に示され
る製造方法は、内燃エンジンの排気ガス内において生じ
るような高い温度での適用分野における、高度にコンパ
クトなPTCサーミスタ温度センサに特に適している。ま
たこのPTC温度センサに加えてNTC（負の温度係数）温度
センサもまた、本発明の方法による場合と同様に有利に
製造することが可能である。
発明の解決しようとする課題 本発明の課題は、充分に高い測定抵抗値を達成し、同
時には小さな範囲領域しか有さず排気ガス中の温度傾斜
にほとんど無関係な温度センサおよび温度センサの製造
方法を提供することである。
課題を解決するための手段 この課題は、絶縁層は印刷された層であり、１つまた
は複数の別の抵抗路はそれぞれ存在する絶縁層上に印刷
されており、絶縁層および抵抗路によりベースシート上
に配置された層構造体が形成され、印刷された絶縁層に
それぞれウィンドウが開口され、このウィインドウを介
して抵抗路が相互にコンタクトしており、別のシートが
カバーシートとして層構造体を有するベースシート上に
積層されており、抵抗路は前記積層結合体により測定ガ
スおよび周囲空気に対して気密に密封されている構成に
より解決される。
課題はまた、第１のセラミックシートに通しめっき用
のホールを打ち抜き、 打ち抜かれたホールを通しめっきしてスルーホールを
形成し、 第１の抵抗路、供給用リード、ランドを第１のセラミ
ックシートの第１の表面に印刷し、 必要な場合には付加的なボンディング剤の層を重ね、 接触接続部を第１のセラミックシートの第２の表面す
なわち反対面に印刷し、 次に少なくとも１つの絶縁層を、第１の抵抗路が印刷
された第１のセラミックシートの第１の表面に重ね、ウ
ィンドウを露出したままにし、 必要な場合には付加的なボンディング剤を加え、 第２の抵抗路を少なくとも１つの絶縁層の上に供給用
リードに沿って印刷し、 次に第２のシートと積層して焼結し、抵抗体がスタッ
クとして配置された温度センサを構成する方法により解
決される。
図面の簡単な説明 本発明の２つの実施例が、以下の説明および図に則し
て詳細に説明される。第１図は、抵抗路の二重の堆積体
状（以下二重スタックと称する）の配置を有するPTC温
度センサの第１の実施例を示す図であり、第２図は、抵
抗路の三重の堆積体状の（以下三重スタックと称する）
配置を有する本発明の第２の実施例を示す図である。
実施例の説明 実施例１ 本発明によるPTC温度センサ素子を製造するための方
法の第１の実施例が概略的に第１図に示されている。こ
のPTC温度センサ素子は、２つのAl2O3セラミックシート
を有する。0.3mmの厚さを有する２つのシートが用いら
れる。通しめっき用のスルーホール14は初期的にシート
Ａに打ち抜かれる。通しめっき部を形成するために、白
金／酸化アルミニウムペーストはこのスルーホールを通
して吸引される。白金／酸化アルミニウムサーメットペ
ーストから成るミアンダ状の抵抗路10、供給用リード11
およびランド15は、次にシートＡの一方の大きな表面上
に印刷される。次に、フラックス成分の増加された酸化
アルミニウムを含むボンディング剤の層がシートＡの反
対側の大きな表面上に印刷され、その際にシートＡのス
ルーホールは露出されたままであり、その後白金／酸化
アルミニウム接触接続部12がスルーホールの領域内に印
刷される。
続いて酸化アルミニウム絶縁層18が、抵抗路10が印刷
されているシートＡの大きな表面上に印刷され、その際
にウィンドウ17は露出されたままであり、続いて抵抗路
20、供給用リード21、必要に応じて付加ランド15がその
上に印刷される。次に酸化アルミニウムベース上の層間
バインダーを含む層19が重ねられ、最終的に第２の酸化
アルミニウムシートＢが重ねられる。得られたスタック
は相互に積層され、約３時間1600℃の温度で加熱されて
焼結される。
得られた温度センサ素子は、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第3206903号公報から公知の形式の温度センサ素
子であり、図示しないハウジング内に挿入されて内燃エ
ンジンの排気ガスの温度を測定するために使用される。
実施例２ 第２図に概略的に示されるように、絶縁層18が初期的
にシートＡの一方の大きな表面上に印刷され、その際に
ウィンドウ17は露出されたままである。絶縁層18は１部
分に抵抗路20を印刷されて有する。これは本発明により
別のPTC温度センサ素子を製造するためのものである。
次に第２の絶縁層18′が第１の絶縁層18に重ねられ、そ
の場合同様にウィンドウ17′は露出されたままであり、
抵抗路30、供給用リード31、および付加的なランド15′
が同様にこの絶縁層上に印刷される。PTC温度センサの
三重スタックの配置構成がこのようにして構成される。
実施例１に関して説明されたように、層間バンイダー
19および第２のシートＢが重ねられる。このようにして
得られたスタックは相互に積層され、焼結されて温度セ
ンサを構成する。このPTC温度センサ素子は、前記ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第3206903号公報から公知の
形式のPTC温度センサ素子であり、図示されないハウジ
ング内に挿入され、内燃エンジンの排気ガスの温度を測
定するために用いられる。
測定抵抗体の３次元における集約度は、抵抗路を積み
重ね、その中間に絶縁層を設けることにより抵抗路の数
をさらに増加させて、さらに高めることができる。この
場合、この配置構成は原理的には実施例２（三重スタッ
ク配置）に関して説明された構成と同様であり、印刷さ
れた抵抗路を有する絶縁層18の数に対応して集約度が高
められる。
このようにして、本発明による抵抗路のスタック配置
構成は、温度センサ素子の領域範囲を小さくすることが
でき、充分に高い抵抗測定値と、排気ガス中の温度傾斜
からの大きな独立性の両方を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−114930（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 7/22,7/18

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】センサ素子が多層構造体を有しており、該
    多層構造体はセラミックシート（Ａ、Ｂ）の積層結合体
    と、上下に重ねられかつ電気的に相互に絶縁された少な
    くとも２つの抵抗路（10、20、30）を形成する抵抗とか
    ら成り、 第１の抵抗路（10）は線路（11）とともに絶縁セラミッ
    クベースシート（Ａ）上に印刷されており、他のそれぞ
    れの抵抗路（20、30）は少なくとも１つの絶縁層（18、
    18′）を介して隣接する抵抗路（10）から分離されてい
    る、 温度センサにおいて、 前記絶縁層（18、18′）は印刷された層であり、 １つまたは複数の別の抵抗路（20;20、30）はそれぞれ
    存在する前記絶縁層（18、18′）上に印刷されており、 前記絶縁層（18、18′）および抵抗路（10、20、30）に
    よりベースシート（Ａ）上に配置された層構造体が形成
    され、 印刷された前記絶縁層（18、18′）にそれぞれウィンド
    ウ（17）が開口され、該ウィンドウを介して前記抵抗路
    （10、20、30）が相互にコンタクトしており、 別のシート（Ｂ）がカバーシートとして前記層構造体を
    有するベースシート（Ａ）上に積層されており、 前記抵抗路（10、20、30）は前記積層結合体により測定
    ガスおよび周囲空気に対して気密に密封されている、 ことを特徴とする温度センサ。
  2. 【請求項２】前記少なくとも２つの抵抗路はミアンダ形
    状を有する、請求項１記載の温度センサ。
  3. 【請求項３】複数の抵抗路は、絶縁セラミックベース上
    の少なくとも２つの層として重ねられ、前記絶縁セラミ
    ックベースシートは少なくとも２つの抵抗路のうちの第
    １の抵抗路を供給用リードとともに厚膜技術により印刷
    されて有し、前記少なくとも１つの絶縁層は該絶縁セラ
    ミックベースシートに重ねられ、前記少なくとも１つの
    絶縁層上に少なくとも２つの抵抗路のうちの第２の抵抗
    路が印刷され、別のシートが積層され、前記絶縁セラミ
    ックベースシートとともに焼結される、請求項１記載の
    温度センサ。
  4. 【請求項４】絶縁セラミックベースシートおよび別のシ
    ート、少なくとも１つの絶縁層はAl2O3ベースで形成さ
    れる、請求項３記載の温度センサ。
  5. 【請求項５】少なくとも１つの絶縁層のうちの最後の絶
    縁層は、層間バインダーにより別のシートと積層され
    る、請求項１記載の温度センサ。
  6. 【請求項６】供給用リード、接触接続部、通しめっきさ
    れたスルーホール、付加的なランドを有し、前記少なく
    とも２つの抵抗路、供給用リード、接触接続部、スルー
    ホール、ランドおよび付加的なランドはサーメットペー
    ストから形成される、請求項１記載の温度センサ。
  7. 【請求項７】前記サーメットペーストは白金／酸化アル
    ミニウムペーストである、請求項６記載の温度センサ。
  8. 【請求項８】ボンディング剤の層はフラックス成分の増
    加された酸化アルミニウムを含み、該ボンディング剤の
    層は前記絶縁セラミックベースシートにおける少なくと
    も２つの抵抗路のうちの第１の抵抗路を有する方の表面
    とは反対の面の領域に重ねられる、請求項６記載の温度
    センサ。
  9. 【請求項９】温度センサはPTC温度センサである、請求
    項１から７までのいずれか１項記載の温度センサ。
  10. 【請求項１０】温度センサは内燃機関の排気ガス装置内
    で使用される、請求項１から８までのいずれか１項記載
    の温度センサ。
  11. 【請求項１１】前記センサ素子はケーシング内に配置さ
    れている、請求項１から９までのいずれか１項記載の温
    度センサ。
  12. 【請求項１２】前記抵抗はPTC抵抗である、請求項１か
    ら10までのいずれか１項記載の温度センサ。
  13. 【請求項１３】第１のセラミックシートに通しめっき用
    のホールを打ち抜き、 打ち抜かれたホールを通しめっきしてスルーホールを形
    成し、 第１の抵抗路、供給用リード、ランドを第１のセラミッ
    クシートの第１の表面に印刷し、 必要な場合には付加的なボンディング剤の層を重ね、 接触接続部を第１のセラミックシートの第２の表面すな
    わち反対面に印刷し、 次に少なくとも１つの絶縁層を、第１の抵抗路が印刷さ
    れた第１のセラミックシートの第１の表面に重ね、ウィ
    ンドウを露出したままにし、 必要な場合には付加的なボンディング剤を加え、 第２の抵抗路を少なくとも１つの絶縁層の上に供給用リ
    ードに沿って印刷し、 次に第２のシートと積層して焼結し、抵抗体がスタック
    として配置された温度センサを構成する、 ことを特徴とする温度センサの製造方法。
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