KR0172133B1 - 온도 센서와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

온도 센서와 세라막 필름으로 된 온도 센서 소자를 생산하기 위한 방법이 제안되어 있다. 온도 센서 소자는 PTC 터미스터가 적층의 형태로 다른 하나위에 하나가 가해지는 다수의 레지스터 트랙으로 구성하고, 그러므로, 소형 영역폭을 가진다. 배기 가스내의 온도 분배와 무관하게 고 수준과 매우 높은 측정 레지스턴스 값을 적층 배열에 의해 얻을 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

온도 센서와 그 제조 방법

[발명의 상세한 설명]

[종래 기술]

본 발명은 온도 센서, 특히, PCT 온도 센서와, 온도 센서의 제조 방법에 관한 것이다.

온도-의존 레지스턴스 값을 가지는 온도-레지스턴트 레지스턴스 재료로 만들어진 온도 센서 소자를 가지는 온도 센서가 내연기관의 배기 가스내에 발생하는 것과 같은 상당히 높은 고온을 측정하기 위하여 사용되어지는 것은(참조, E.D.Macklen, Thermistors Verlag Electrochemical Publications [Electrochemical publications press], Ltd., 1979) 일반적으로 알려져 있다.

PCT 온도 센서는 온도가 변화할 때 포지티브 온도계수(positive temperature coefficient)를 가지는 금속 또는 반도체의 연속저항 변화를 이용한다. PTC 온도 센서에 사용된 적합한 금속은 안정성과 재생성 때문에 플라티늄과 니켈, 뿐만 아니라 이들의 합금이다.

더욱이, 평면 배기 가스 센서가 가스 혼합체의 람다값을 결정하기 위해서 사용되는 것은 예를들어 EP-A 0,188,9800, 0,142,993, DE-OS 3,017,947 과 3,543,759에 알려져 있으며, 이것은 배기 가스 센서 세라믹 필름과 스크린-프린팅 기술을 사용하여 고가로 생산될 수 있다.

PCT 온도 센서의 에이징 레지스턴스(aging resistance)와 응답 시간이 측정될 가스와 대기에 대해서 PCT 온도 센서 소자를 밀봉적으로 인캡슐레이팅함으로써 개선되는 것은 DE-PS 3,733,192 에 공지되어 있다.

종래 PCT 온도 센서 소자의 단점은 어떤 정해진 영역폭을 가지므로 모든점에서 동일한 배기 가스 온도를 나타내지 못한다는 것이다.

[발명의 장점]

이와 대조적으로, 본원의 주 청구항의 특징부를 가지는 본 발명에 따른 온도 센서는 매우 높은 레지스턴스 값을 적층 배열체에 의해 성취하고 동시에 소형 영역폭을 가지므로, 배기 가스내의 온도 분배와 무관하게 높은 수준으로 얻을 수 있는 장점을 가진다.

주 청구항에서 특정지워지는 온도 센서 소자의 우수한 발전 및 개선점은 종속항에 나타난 측정법에 의해 가능하다. 특히, 산화 알루미늄 기판에 세라믹으로 된 필름 A, B와 전도성 도선, 즉, 레지스터 트랙(10,20,30), 공급도선(11,21,31), 접점(12), 관통 도금홀(14)과 산화 플라티늄/알루미늄 서어멧 페이스트상의 랜드(15,16)를 구성하는 것을 장점으로 한다.

또다른 장점은 가능한 소형의 영역폭으로, 지그재그형상(meandering shape)의 레지스터 트랙(10,20,30)을 구성하는 것이다. 본 발명에 따른 구성과 청구된 생산 방법은 특히 내연기관의 배기 가스에서 일어나는 것처럼, 고온 사용 분야에서 매우 콤팩트한 PTC 터미스터에 적합하다. PTC 온도 센서외에도, NTC(Negative Temperature Coefficient) 온도 센서도 본 발명에 따른 방법으로 동일한 장점을 가지고 생산될 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 두 실시예는 도면을 참조해서 아래의 설명에서 더욱 상세히 설명되어 있다.

제1도는 레지스터 트랙의 2층 배열을 가지는 PTC 온도의 제1실시예를 도시한 도면.

제2도는 레지스터 트랙의 3층 배열을 가지는 본 발명의 제2실시예를 도시한 도면.

[실시예의 설명]

[실시예 1]

두 개의 Al₂O₂세라믹 필름으로 구성하는 PTC 온도 센서의 본 발명에 따른 제 1 실시예를 생산하는 방법은 제1도에 대략적으로 도시되어 있다. 두 필름은 각 경우에 0.3mm 의 두께를 가진 필름을 사용한다. 관통 도금 홀(14)은 맨먼저 필름 A 내에 스탬프된다. 산화 플라티늄/알루미늄은 관통 도금 홀을 도입하기 위해서 관통 홀내로 흡입된다. 지그재그형의 레지스터트랙(10), 공급도선(11)과 산화 플라티늄/알루미늄 서어멧 페이스트로 구성된 랜드(15)는 이때 필름 A의 한 대형 표면에 프린트된다. 그다음, 증가된 플럭스 성분을 가진 산화 알루미늄으로 구성되는 본딩재 층은 필름(A)의 반대편 대형 표면에 필름 A의 관통 도금 홀이 노출된 상태로, 프린트되며, 그런후 산화 플라티늄/알루미늄 접점(12)은 관통 도금 홀의 영역내에 프린트된다.

산화 알루미늄 절연층(18)은 계속해서 레지스터 트랙(10)이 프린트되어 있는 필름 A의 대형표면상에, 윈도우(17)가 노출된 상태로 프린트되며, 레지스터 트랙(20), 공급도선(21)과, 필요하다면, 추가 랜드(15)가 여기에 프린트된다. 그리고나서, 산화 알루미늄 기판상의 중간 바인더를 이루는 층(19)이 가해지고, 최종적으로 제2산화 알루미늄 필름 B가 가해진다. 얻어진 적층체는 함께 층상을 형성하고, 1600℃에서 약 3시간동안 가열해서 신터링된다.

이렇게 생산된 온도 센서 소자는 종래 DE-OS 3,206,903의 하우징(도시하지 않음)으로 삽입되어, 내연기관의 배기 가스의 온도를 추정하기 위해 사용된다.

[실시예 2]

제2도에 대략적으로 도시한 바와같이, 절연층(18)은 먼저 필름 A의 한 대형표면상에 윈도우(17)가 노출된 상태로 프린트되며, 그 부분에 대한 절연층(18)은 본 발명에 따른 다른 PTC 온도 센서 소자를 생산하기 위해서, 그것에 프린트된 레지스터 트랙(20)을 가진다. 제2절연층(18')은 계속해서 제1절연층(18)에 윈도우(17')가 노출된 상태로 가해지며, 레지스터트랙(30), 공급도선(31)과 추가의 랜드(15')는 유사하게 여기에 프린트된다. PTC 온도 센서의 3층 배열이 이런 방법으로 얻어진다.

제1실시예에서 기술한 바와같이, 중간층 바인더(19)와 제2필름 B가 가해지고, 그러므로 얻어진 적층은 온도 센서를 완성하기 위해서 서로 층상 형성되어 신터링된다. PTC 온도 센서 소자는 종래 DE-OS 3,206,903의 하우징(도시하지 않음)으로 삽입되어, 내연기관의 배기가스의 온드를 측정하기 위해 사용된다.

측정 레지스터의 3차원 두께는 겹침식으로 배열되고 절연층이 삽입된 다수의 레지스터 트랙을 더 증가시키므로써 더 증가시킬 수 있다. 이 경우에, 배열체는 프린트된 레지스터 트랙을 가진 다수 절연층(18)의 증가에 대응하여 제2실시예(3층 배열)에 기술한 것과 동일한 원리로 배열된다.

그러므로, 본 발명에 따른 레지스터 트랙의 적층 배열체는 소형 영역폭을 가능하게 만들고 그러므로써 매우 높은 레지스턴스 측정값과 배기 가스의 온도 분배에 무관하게 고수준의 측정값을 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 내연 기관의 배기 가스 시스템에 사용하기 적합한 포지티브 온도 계수(PTC) 온도 센서에 있어서, 다층 층상 복합물 구조체를 하며 겹침식으로 배열되고 서로로부터 전기적으로 절연된 적어도 두 개의 레지스터 트랙에 의해 형성된 포지티브 온도 계수 터미스터를 가진 센서 소자를 포함하며; 상기 다층 구조체는 절연 세라믹 기판 필름을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙중 제 1 트랙은 공급도선과 함께 상기 세라믹 기판 필름에 프린트되어 있고; 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙중 제 2 트랙은 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙중 제 1 트랙위에 프린트된 적어도 하나의 절연층에 의해 상기 절연 세라믹 기판 필름상에 분리 배치되어 있고; 겹침식으로 배치된 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙은 상기 적어도 하나의 절연층을 통해 안내된 랜드에 의해 서로 연결되어 있고; 추가의 필름이 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙으로 프린트된 상기 절연 세라믹 기판 필름의 표면에 연속적으로 층상되어 있고; 상기 적어도 두 개의 레지스트 트랙은 측정되어질 가스와 대기에 대해서 상기 층상 복합물 구조체에 의해 밀봉적으로 시일되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙은 겹침식으로 적층되고 각 절연층에 의해 서로 전기적으로 절연된 3개의 레지스터 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙은 지그재그형상을 한 것을 특징으로 하는 온도 센서.
4. 제1항에 있어서, 레지스터 트랙은 절연체 세라믹 기판상에 적어도 두 개의 층으로서 적용되어 있고; 상기 절연 세라믹 기판 필름은 상기 공급도선과 함께 후막기술을 사용해서 프린트된 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙중 제 1 트랙을 가지며; 상기 적어도 절연층은 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙중 제 2 트랙상에 적용되어 프린트되어 있고; 상기 추가의 필름은 상기 절연 기판 필름과 함께 층상되어 신터링되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
5. 제4항에 있어서, 상기 절연 세라믹 기판 필름, 추가의 필름과 적어도 하나의 절연층은 Al₂O₃기판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연층의 마지막 것은 상호층상체 결합재에 의해 추가 필름과 함께 충상되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
7. 제1항에 있어서, 공급도선과, 접점과, 관통 도금홀과 추가의 랜드를 추가로 포함하며; 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙과, 공급도선과 접점과, 관통도금 홀과, 랜드와 추가 랜드가 서어멧 페이스트(cermet paste)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
8. 제7항에 있어서, 상기 서어멧 페이스트는 플라티늄/알루미늄 산화물 페이스트인 것을 특징으로 하는 온도 센서.
9. 제7항에 있어서, 증가된 플럭스 성분을 가진 알루미늄 산화물을 포함하는 본딩재층은 상기 적어도 두 개의 레지스터 트랙의 제 1 트랙과 마주보는 절연 세라믹 기판 필름의 표면에 접점영역으로 적용되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 센서.
10. 온도 센서 제조 방법에 있어서, 제 1 세라믹 필름내에 관통 도금을 하기 위한 홀을 스탬프하는 단계와; 스탬프된 홀을 도금하여 관통 도금홀을 만드는 단계와; 제 1 레지스터 트랙과, 공급도선과 랜드를 제 1 세라믹 필름의 제 1 표면에 프린트하는 단계와; 필요시 선택적인 본딩재 층을 적용하는 단계와; 제 1 세라믹 필름의 제 2 대향면상에 접점을 프린트하는 단계와; 제 1 레지스터 트랙이 프린트되어 윈도우가 노출된 상태로 제 1 세라믹 필름의 제 1 표면에 적어도 하나의 절연층을 연속적으로 적용하는 단계와; 필요시 선택적인 본딩재 층을 적용하는 단계와; 공급도선과 함께 적어도 하나의 절연층상에 제 2 레지스터 트랙을 프린트하는 단계와; 제 2 필름과 함께 연속적으로 층상되고 신터링하는 단계를 포함하여, 적층 레지스터 배열체를 가진 온도 센서를 제조하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 제조 방법.