KR20000011751A - 적어도한개층또는복수층을가진전기온도센서및동온도센서의제조방법 - Google Patents

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스테판 디트만
마쥐트 샌더
크리스티안 바터스
칼하인즈 비난드
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크리스티안 반겔
헤라우스 일렉트로-나이트 인터내셔날 엔. 브이.
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Abstract

전기온도센서는 측정저항으로서 백금을 포함하고 있는 저항층을 가지고 있어서 이는 세라믹기판의 전기절연 표면상에 피복되어 있다. 오염 또는 손상에 대한 보호를 위하여 저항층은 중간층을 가진 그의 세라믹기판에 반대측에서 확산차단층으로 되어 있다.
제 1 실시유형에 있어서 저항 층에 대하여 간격을 두고 중간층상에 백금 층이 전극으로 도포되어 있어서 예컨대 부동태층에서 발생할 수 있는 부유실리콘이온처럼 백금층에 대하여 측정저항을 보호한다.
제 2의 실시유형에 있어서는 복수 층을 가진 전기온도센서가 감안되어 있는 데 중간층위로 카버층이 부동태층으로 도포 되어 있으며 이러한 유형에 있어서도 전극이 저항층과 거리를 두고 백금 층의 형태로 도포 된다. 확산차단층으로 유용한 중간층을 세라믹, Al2O3, MgO로 되어 있거나 또는 탄탈산화물을 가지고 있다. 더욱이 다수의 산화물에 의한 연속 층을 가진 층계 통으로 된 중간층을 사용할 수 있다.

Description

적어도 한개층 또는 복수층을 가진 전기온도센서 및 동 온도센서의 제조방법 {Electric Temperature-sensor with at least one Layer or Multi-layers and its Manufacturing Method thereof}
본 발명에 있어서 특히 유리한 점으로는 수명이 긴것이 입증되어 있으며 동시에 비교적 부가가치가 높은제조가 가능함으로 온도-센서의 대량생산에 적합하다.
제 1실시유형의 온도센서의 유리한 형태는 청구항 2항 내지 7항, 9항, 12항 내지 29항에 들어있다.
중간층 두께는 특히 0.2㎛내지 30㎛의 범위에 들어 있는 한편 그의 기본면은 길이가 2 내지 15㎛이내이고 폭이 0.5 내지 6㎛ 범위내에 들어있다. 온도-센서-홀더는 조립 칩-요소와 함께 다음의 기하학적 크기를 가진다. 0.3 내지 0.3㎜의 범위인 모듈의 전체높이에 있어서 기준표면은 길이가 4내지 80㎜이며 폭이 2내지 12㎜이다.
전극은 특히 그중에서도 추가 백금층으로된 백금을 가진 층으로 구성되어 있다.
제 1실시예의 택해진 형태에서 추가백금층에 의하여 덮혀있다. 특히 이때 추가 백금층과 저항층 사이에는 적어도 보호층의 일부가 존재한다.
이러한 배치의 장점을 들면 저항은 보호층에의하여 외부에 보호되어 있으며 전기절연이 되어 있는데 이때 중간층은 저항층과 백금층사이의 절연층을 나타내고 있다.
이러한 배치에서 저항층은 보호층에의하여 외부에대하여 보호가 되고 전기적으로 절연이 되는데 중간층은 저항층과 백금 표면간의 분리층을 이룬다.
제 1실시예의 또다른 유리한 형태에서 추가백금층은 측정저항에 대하여 거리를 두고 마주대하고 있는 캐리어기판위에 피복이 된다. 추가 백금층은 이때 특히 측정저항에 이르는 캐리어기판위에 프린트도선을 덮고 있다; 더욱이 한가지 유리한 형태에서 추가백금층은 절연층에의하여 도선과 물리적으로 유리되어 있다; 동시에 백금층은 저항층 또는 도선에 대하여 전기적으로 부(-)로 바이어스전압이 걸릴수 있고 이밖에 도선의 카버가 추가 보호역활을 하는 것이 입증되었다.
전기전도입자(탄소)의 축압으로 인하여 발생하는 측정저항 접속사이에서 바람직하지 않은 바이패스를 피하기위하여 측정저항과 이와 마주대하고 있는 캐리어기판사이의 틈새를 전면에 걸쳐서 전기절연소재- 특히 밀폐유리를 씨우는 것이 유리한 것으로 판명되었다.
본 과제는 추가로 전기절연중간층과 외부카버층을 가진 복수층에 대한 발명의 제 2실시예에 따르는 전기온도센서를 위하여 중간층은 확산경계층으로 구성되어 있으며 알미늄산화물, 마그네슘산화물 또는 탄탈산화물 또는 이러한 산화물의 2가지 소재로된 혼합물 또는 복수층계를 가지며 카버층은 유리로된 보호층을 형성함으로서 이루어진다.
발명에 따르는 온도-센서는 대량생산이 가능하도록 되어 있는 간단하며 경제적인 구조가 특히 유리한것으로 판명되었다.
제 2의 실시예의 유리한 형태에서 카버층은 산화실리콘, 산화바리움 및 알미늄산화물으로 되어 있으며 3가지 산화물의 중량비는 35 : 50 : 15 범위내에 들어 있다. 실제적인 세라믹기판은 특히 알미늄산화물으로 되어 있다.
중간층두께의 범위는 0.2㎛내지 30㎛인 반면에 외부카버층은 그 두께범위가 10 내지 30㎛이다. 전체 피막층의 두께(복수층) 범위는 10.5 내지 60㎛이다.
제 2실시예에 따르는 온도-센서의 전체높이 범위는 0.1 내지 1㎜이다. 그의 기준면은 길이의 범위가 2 내지 15㎛이며 폭의 범위는 0.5 내지 6㎜이다. 제 2 실시예로 구성되어 있는 캐리어(모듈)위의 온도-센서의 형상은 제 1실시예에 대하여 이미 기술한 바와같은 높이, 길이, 폭의 동일한 범위내에 들어있다. 온도센서가 1100℃에 이르는 차량의 배기개스에 직접 노출되는 온도센서의 사용이 가능하도록 소형화구조가 유리한것으로 판명 되었으며 이때 소형화에 의하여 다중 온도센서의 용량개폐도 가능함으로 측정 또는 제어장치의 신뢰도가 현저히 개선된다: 이에 따라서 열적인 감도가 향상된다. 더욱이 본 발명의 제 2실시예의 선택된 형상에서 중간층밖의 저항층의 기판표면과 반대측에 추가 전극이 피복되며 전극과 저항층사이에는 적어도 보호층의 일부가 들어 있다: 전극은 이때 특히 부동태층과 중간층 사이에 들어 있다. 또한 한가지 선택된 형태에서 전극을 부동태층으로 봉할수가 있다. 전극은 그중에서도 백금을 가진 층 특히 추가백금층으로 되어있다.
또한 추가백금층을 보호층의 저항층과 반대방향에 배열할수도 있을 것이다. 동시에 추가백금층이 대기의 유해물질에 대한 "전극희생"이라는 의미에서 저항층을 보호하는 것이 유리한것으로 나타나 있다.
또 다른 형태에서는 추가 백금-층이 하나의 전기단자로 되어 있는데 동시에 백금층을 적어도 측정저항의 단자에게 전기적인 부(-)로 전압을 부가할수가 있다. 동시에 유리한것으로 판명된 바로는 극단적인 환경조건에서 양(+)이온으로 존재하는 백금독성(Si 및 금속이온)으로서 부(-)의 백금층에 끌리는 것이 유리한것으로 판명된다.
본 발명은 세라믹기판의 전기절연면상에 박층형태로 도포 형서되는 백금을 가진 저항층의 전기온도센서 제작을 위한 방법을 위하여 구조의 밀페후 오염 또는 훼손에 대한 보호를 위하여 저항은 복수층으로 되어 있으며 자유접촉면을 얻기위하여 음영마스크를 사용함으로서 적어도 확산차단층은 중간층으로 도포되며 저항층에 대하여 거리를 두고 전기전도층이 전극으로 도포됨으로서 해결된다. 전극으로서 특히 백금을 가진 층 그중에서도 백금층이 도포되었다.
본 방법의 유리한 형태는 청구항 제 31항 내지 36항 들어 있다. 이와동시에 특히 박층은 사진감광재의 부동태층과 이온에칭에 의한 전달로 이루어진다. 구조하된 박층의 이점을 들면 소재를 적게 사용하고 작은면에서 큰옴의 저항을 만들수 있게된다는 것이다. 명시된 구조적 방법은 이에 따라 제작된 구조가 모서리훼손이 되지않고 매우 정결한 구조를 가짐으로 종전에 사용된 레이저-우회방법보다 우수하다. 당해 구조는 장기적인 안정성을 가지며 사이드슬로프(side slope)(예 프래트홈형)의 조정에의하여 확산차단층과 이상적으로 밀폐되도록 카버된다.
감광지의 제거후 도포된 박층기술의 확산차단층의 제조가 유리한것으로 판명되었다. 박층기술에 의하여 밀폐가 되도록 두터운층을 입힌다. 확산차단층은 스크린프린팅이나 또는 프라즈마분자에의하여 도포할수도 있다. 음형마스크를 사용함으로서 명시된 방법에 의하여 하나의 구조가 이루어진다. 이에 따라서 자유접촉면을 얻기위한 소모적이면서 고비용의 조형과정이 생략된다. 당해 방법의 우세한 상태에서는 확산차단층상에 전기전도층이 PVD- 또는 스퍼터 방법에의하여 음영마스크를 사용 밀폐접촉면을 가진 전극으로 도포된다.
그러나 스크린프린팅에 의하여 전기전도층을 도포하는 것도 가능하다. 이러한 방법은 특히 전기전도층이 전극으로서 배열된 캐리어기판 마즌편의 온도센서에 도포된때에 사용된다.
또한 유리하게도 전극으로 이용하는 전기전도층위에는 스크린 프린팅에 의한 부동태층이 도포된다. 당해 스크린프린팅방법은 이에 따라서 특히 접합하면서 경제적임이 판명되고 있다.
제조과정에 있어서 세라믹으로된 다수의 소재들은 관련 복수층 기판을 형성하는데 동시에 보다 경제적인 피막이되며 부동태층 도포후에 비로서 톱에의한 개별 절단이 된다.
본 발명의 제 1실시예는 물론이고 제 2실시예에 따르는 선택형태에서 세라믹기판은 Al2O3로 되어있다. 더욱이 또한 중간층도 양 실시예에 따라서 특히 Al2O3, MgO 또는 양재질로된 혼합물로 되어 있으며Al2O3의 중량지분의 범위는 20% 내지 70% 이내이다: 더욱이 최소한 2개층의 연속층을 가진 층 계통으로된 2개층을 구성할 수도 있으며 이는 각각 Al2O3,MgO, Ta2O5그룹중에서 적어도 한개 산화물로 되어 있다: 동시에 상기 산화물중 2가지로 되는 한개층을 구성할 수도 있는데 이는 특히 산화물의 물리적 혼합법을 사용한다: 그러나 또한 혼합산화물을 사용할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 형태에서 Al2O3,MgO, Ta2O5로 되어 있는 산화물그룹은 하프늄산화물로 확대 가능하다.
특히 중간층은 1 내지 6항에 부여되어 있는 소재를 가지고 표 1에 따른 1개층계나 또는 최소한 2개층 1과 2를 가진 표 2에 따르는 한개의 복수층계로 되어 있는데 층 2에는 그러나 또 다른 층 또는 복수층의 접속이 가능하다. 상이한 층소재들은 개별 항 또는 행에서 숫자 7내지 30으로 표기되어 있다.
표 1
단 층 계
(1) Al2O3단독
(2) MgO 단독
(3) Ta2O5단독
(4) Al2O3/MgO 혼합
(5) Al2O3/Ta2O5혼합
(6) MgO/Ta2O5혼합
표 2
복수층계
층 1 층 2
7 Al2O3단독 Al2O3단독
8 Al2O3단독 MgO 단독
9 MgO 단독 MgO 단독
10 Ta2O5단독 Ta2O5단독
11 Ta2O5단독 Al2O3단독
12 Ta2O5단독 MgO 단독
13 Al2O3/MgO 혼합 Al2O3단독
14 Al2O3단독 Al2O3/MgO 혼합
15 Al2O3/MgO 혼합 Al2O3/MgO 혼합
16 Ta2O5/MgO 혼합 Al2O3단독
17 Ta2O5단독 Al2O3/MgO 혼합
18 Ta2O5/MgO 혼합 Al2O3/MgO 혼합
19 Al2O3/Ta2O5혼합 Al2O3단독
20 Al2O3단독 Ta2O5/MgO 혼합
21 Al2O3/MgO 혼합 Ta2O5단독
22 Ta2O5단독 Al2O3/Ta2O5혼합
23 Al2O3단독 Al2O3/Ta2O5혼합
24 Al2O3/MgO 혼합 Ta2O5/MgO 혼합
25 Ta2O5/MgO 혼합 Ta2O5/MgO 혼합
26 Al2O3/Ta2O5혼합 Ta2O5단독
27 MgO 단독 Al2O3/MgO혼합
28 MgO 단독 Al2O3/Ta2O5혼합
29 Al2O3/MgO 혼합 MgO 단독
30 Al2O3/Ta2O5혼합 MgO 단독
이러한 재료의 사용은 금속산화물이 또한 고온에도 안정함으로 특히 유리한것으로 판명되었다. 중간층은 특히 PVD-IAD-IBAD, PAD- 또는 마그네트론- 스퍼터 (Magnetron- Sputter) 방법으로 제조되는데 여기서 각약자는 PVD : 물리적 증착
IAD : 이온적층
IBAD : 이온빔적층
PAD : 프라즈마적층
을 각각 의미한다.
또한 양 실시예에 따르는 보호층은 SiO2, BaO 및 Al2O3의 혼합물을 가지며 SiO2의 중량지분 범위는 20%내지 50%이다.
이러한 혼합물은 고도의 절연저항을 가지고 있는 것이 판명되었다. 다음에 도 1 내지 9에의하여 발명의 내용을 보다 상세히 설명한다. 유리한것으로 확산차단층과 부동태층으로 덮여있다.
본 발명의 목적은 측정저항을 외부의 화학적 또는 기계적인 침해로부터 보호하고 특히 외기로부터 여하한 오염물이 측정저항에 침투할 수 없도록 보증하기 위한 것이다.
본 발명은 세라믹-기판의 전기절연면위에 전기 접속단자를 구비한 측정저항으로서 저항층을 가진 백금의 전기 온도센서에 관한 것으로 당해 저항층 오염이나 손상의 보호수단으로서 복수층으로 되어 있다: 이로인하여 본 발명은 한가지 다른 실시예에서 추가로 한개의 전기절연 중간층과 외부카버층을 가진 전기온도센서에 관하여 다룬다. 또한 본 발명은 세라믹기판의 전기절연 표면상에 박층의 형태로 도포되어 구성되는 백금을 가진 저항층의 온도센서의 제조방법에 관한것이다.
복수층으로서는 EP 0 327 535 B1, 2단 20-25행에 따라서 백금-박필름-저항온도계의 복수층으로 되어 있는 보호피막이 명시되어 있다: 이러한 복수층은 예컨대 26-31행에 따라서 전기절연 중간층으로서의 유전층과 외부의 카버층을 가질수 있다.
EP 0 327 535 B1에는 박층-백금저항을 가진 온도센서가 공지되어 있다: 여기에서 백금의 온도측정 저항은 전기절연 기판표면위에 형성되어 있는데 특히 2산화실리콘으로 되어 있으며 두께가 2000-4000 A.U.(옹그스트롬 : 1㎜의 1천만분의 1)인 유전보호층으로 덮여 있다. 또한 카버층으로서 확산경계층이 감안되어 있는데 이는 산소분위기에서 티타늄을 석출시켜서 티탄산화물을 조성하여 피복시킨다. 이러한 경계층은 그 두께범위가 6000-12000 옹스트롬이다.
확산경계층이 유전층에 산소유입을 가능토록 함으로서 침식을 면한 금속이온이 유리층으로부터 백금층으로의 이동을 저지한다해도 극단적인 여건하에서는 그럼에도 백금층이 침식을 당하게 됨으로 온도측정요소로서의 그의 물리적인 상태가 지장을 받는다.
본 발명의 과제는 외부의 화학적 또는 기계적 침해에 대하여 측정저항을 보호하며 외기로부터 측정저항에 전혀 오염이 안되도록 하는 데 있다: 본 발명의 제 1실시예에 따르는 전기온도센서에 대해서는 저항층으로 중간층이 확산-경계층으로 피복되며 기판표면과 반대측에 추가로 거리를 저항층에 두고 추가 전극을 입힘으로서 해결된다.
본 과제는 세라믹기판의 전기절연표면상의 전기단자를 구비한 측정저항으로서 백금의 저항층을 가진 제 2실시유형에 따르는 전기온도-센서에 있어서 저항층은 오염 또는 훼손에 대한 보호를 위하여 전기절연중간층과 외부카버츠을 가진 복수층으로 되어 있으며 중간층은 확산차단층으로 구성되고 알미늄산화물, 마그네슘산화물 또는 탄탈산화물 또는 이러한 산화물의 2가지 재료 혼합물 또는 복층계를 가지며 이때 카버층은 부동태층으로 구성됨으로서 해결된다. 특히 유리한 점으로서는 구조가 간단하고 비용이 적은 구조로 입증되어 발명에 따르는 온도센서는 양산제품으로도 제작이 간단하는 것이다. 제 2실시유형의 유리한 형태는 청구항 9항 내지 29항에 들어있다. 카버층은 특히 유리로 되어있다.
도 1은 세라믹기판위에 저항층을 가진 측정저항은 도시하고 있으며 저항층은 확산경계층과 부동태층에의하여 도포되어 있다.
도 2는 도 1과 유사한 실시예를 도시하고 있으며 저항층과 거리를 두고 추가로 백금층을 확산경계층에 입힌 것이다. 양도는 단면으로 도시되어 있다.
도 3은 도 1과 유사한 실시예로서 저항층에 거리를 두고 추가로 백금층이 부동태층에 도포되어 있다.
도 4a는 센서를 피복 하기위하여(추가 백금층으로) 구비된 캐리어기판을 도시하고 있으며 고유의 접속도선을 가진 추가전극을 가지고 있다.
도 4b는 도 4에 따르는 평면에서 본 완전히조립된 온도센서모듈을 도시하고 있다.
도 5는 도 4b의 선 AA에 따르는 단면을 도시한다.
도 6a는 저항의 도포를 위하여 구비된 캐리어기판(추가전극)의 도 4a와 유사한 유형으로 전극에 이르기까지 전극과 저항층의 단자접촉에 대한 공동피드라인(feed line)이 사용된다.
도 6b는 평면상에서 도 6a에 따르는 캐리어기판을 사용한 완전조립된 온도센서를 도시하고 있다.
도 7은 도 6b의 선 AA에 따른 단면을 도시하고 있다.
도 8a는 추가전극을 구비한 캐리어기판을 가진 센서의 도포를 위한 도 6a와 유사한 또 다른 유형을 도시하고 있으며 단자접촉은 전극에 의하여 전기적으로 연결되어 있다.
도 8b는 평면상에서 도 8a에 따르는 캐리어기판을 사용한 완전조립된 온도센서를 도시하고 있다.
도 9는 도 8의 선 AA에 따르는 단면을 도시하고 있다.
도 1에 따라서 측정저항으로 사용하는 저항층(1)은 알미늄산화물으로 되어 있는 세라믹기판(2)의 평면상에 존재한다. 저항층(1)은 예컨대 DE 40 26 061 C1에 공지되어 있는 바와같이 단자-접촉면을 가진 미로형으로 되어 있다. 저항층(1)은 그의 기판과 반대측에서 확산경계층을 가지고 중간층(10)이 들어 있는데 그쪽에는 유리로된 보호층(3)으로 덮여있다. 유리-보호층으로 인하여 백금-측정저항(1)의 민감한 구조는 주위의 대기오염으로부터 효과적으로 보호한다. 복수층구조형태는 백금의 저항층(1)에 대단히 유해한 실리콘이온을 저지함으로서 고온에서 물리적확산으로 백금을 급속도로 오염시켜서 이로인하여 발생하는 백금합금의 온도/저항-기능에 지대한 영향을 줌으로 온도측정을 위한 저항층의 고온내성이 더 이상 존재하지 않는다. 중간층(10)또는 확산경계층으로서의 1차열역학적으로 인정되고 순수한 알미늄산화물층으로 인하여 실리콘이온과 기타 백금을 오염시킨 물질이나 이온의 유입이 억제됨에 따라 미로형태의 저항층은 오염을 방지한다. 중간층(10)의 피복은 물리적인 증착으로 가능하다. 알미늄산화물층은 순수 알미늄산화물(Al2O3)의 대단히 안정한 층이 저항층(1)의 백금조직을 카버하도록 화학량논적으로 피복이 된다. 유리로된 실리콘이온을 가진 보호층(3)은 이에 따라서 활성 백금저항층과 전혀 접촉을 유지하지 않음에 따라 저항층(1)의 기밀은 외부오염요소에 대하여 기계적인 보호로서 유지된다.
도 2에 따라서 측정저항으로서 사용하는 백금의 저항층(1)은 알미늄산화물 세라믹(Al2O3)의 기판(2)평면상에 있다. 이것은 특히 예컨대 상기 DE 40 26 061 C1에 공지되어 있는 바와같이 단자-접촉장을 가진 미로형으로 구성되어 있다. 저항층(1)은 기판(2)과 반대측에서 중간층(10)으로서 확산경계층에 의하여 둘러싸여 있으며 외부카버층으로 덮여 있다: 보호층(3)과 중간층(10)으로서의 확산경계층 사이에는 기판밑에 대하여 평행한면내에 추가 백금층(4)이 저항층(1)과 거리를 두고 피목되어 있는데 이것은 유리로된 보호층(3)으로부터 경우에 따라 발생하는 실리콘이온은 백금으로된 측정저항층(1)과 거리를 유지하면서 실리콘이온을 흡수한다.
공격적인 고온분위기에서도 부동태층의 용해 산화실리콘 결합으로 되어있는 표류 실리콘이온에 대한 보호조치를 할 수 있으며 그렇지 않은 경우 측정저항의 저항온도곡선의 변화가 삽입된 추가 백금층(4)에 의하여 저지된다. 이와같은 방법으로 백금의 저항층(1)및 이에따른 총 온도-센서의 장시간의 고온내성이 유지된다.
도 3은 도 1과 유사한 구조를 도시하고 있으나 보호층(3) 외부면의 밖에 추가 백금-층(4)이 존재한다: 이러한 백금층(4)은 고유저항층(1)에 대하여 동일한 간격으로 전기적으로 절연 밖에서 부동태층(3)상에 배치되어 있다. 추가 백금-층(4)은 대기오염에 대하여 "전극의 희생"이라는 의미에서 백금의 저항층(1)을 보호한다. 따라서 추가백금 저항층(1)에 대하여 부(마이너스)의 전압이 걸림으로 오염물질 또는 이온이 흡수되어 저항층(1)이 보호된다.
도 4a, 4b 및 5에 따라서 추가백금층(4)은 단자-접촉장을 가진 전극으로 이용하고 이를 외부 단자에의하여 백금-측정저항 또는 저항층(1)에 대하여 부(마이너스)로 전압이 걸리도록 할 수 있다. 이렇게 부로 전압이 걸린 백금층(4)은 저항층(1)을 오염시키는 이온을 미리 흡수하는 유리한 장점을 가지고 있다.
도 4b와 5에 따라서 온도센서의 추가 백금층(4)은 그의 외부표면을 가진 역전극(또는 편파전극)으로서 온도-센서의 기계식 고정지지와 전기결합을 위하여 사용되는 캐리어기판(12)상에 존재한다: 따라서 신속한 반응도외에도 온도센서의 기계적인 손상에대하여 실제적으로 일정한 보호가 이루어진다:
도 4a에 따라서 외부단자접촉장(21, 22)은 백금-도선(23, 24)에의하여 저항층(1) 단자-접속의 접촉을 위하여 캐리어기판(12)의 표면상에 단자-접속장(25, 26)과 근소한 저항으로 연결되어 있다(도 5). 단자접촉장(26)은 따라서 숫자 15로 표시된 도선(24)에의하여 단자접촉장(25)과 연결되어 있으며 이때 위에서 볼수없는 부분(15)은 점선으로 표시되어 있다.
또한 도 5에 따른 단면에서 볼수 있는 추가 백금층(4)의 접촉을 위한 도선(27)으로 단자(22)가 연결되어 있으며 도선(27)은 단자접촉(22)과 유리되어 있다: 단자접촉(22)은 부극(마이너스극)으로 전원에 연결되어 있는 한편 단자(21)는 정(+)으로 연결되어 있다. 저항층(1)의 연결을 위한 단자접촉장(25, 26)(도 4a, 도5)은 소결된 백금전도 페이스트로 입혀있다.
도 5에따라서 도 4a에서 기호로 도시되어 있는 단자접촉면(26)에 이르는 도선(24)은 직접 캐리어기판(12)에 프린팅되어 있는것을 알수 있으며 이때 도선(17)의 이러한 부분을 참조기호 15로 표시하였다. 또한 단면에서 도선(15 또는 24)은 절연층(14)에의하여 둘러싸여 있으며 도선(15)은 도 5에의한 단면에서 알 수 있는 추가 백금층(4)에 대하여 전기적으로 절연되어 있다. 추가백금층(4)은 캐리어기판(12)과 반대측에서 부동태층(3)에의하여 둘러싸여 있는데 이는 특히 유리로 되어 있다. 부동태층(3)은 분산경계층으로 중간층과 기계적으로 고정되어 있어서 그안에 또한 미로형저항층(1)이 - 도 3에 따라 파묻혀 있다. 도 5에 따라 알 수 있는 바와같이 세라믹기판(2)와 (12)사이에 들어 있는 저항층(1)은 외부의 기계적인 침해에 대하여 잘 보호되어 있다. 측정저항(1)과 캐리어기판(12)간에 생기는 간격은 도 4b와 5에 따라 밀폐소재(28)- 특히 밀폐유리에의하여 피복되어서 측정저항 접촉사이의 상기 바이패스 형성을 저지한다: 따라서 접촉단자장도 도포된다.
도 6a에 따라서 도 4a와 같은 유사온도센서가 감안되어 있으나 전극은 분기(32)에 의하여 센서의 접속장(22)과 저항(1)의 접속장(26)사이에 있는 도선(27)에 접속되어 있으며 저항(1)의 접속장(26)에 이르는 분기는 참조기호 29로 표시되어 있다.
도 6b는 도 4b와 유사하게 완성 조립된 온도센서를 도시하고 있는데 세라믹기판(2)을 평면상에서 볼 수 있다.
도 7은 도 5와 유사하게도 6b의 선 AA에 따른 단면을 도시하고 있다.
도 8a에는 도 4a와 유사한 온도센서구조를 도시하고 있으나 저항 층의 접속장(26)은 전극(4)에 의하여 직접(일열) 도선(27)에 의하여 접속장(22)에 연결되어 있다. 전극(4)과 접속장(26)간 연결점은 찬조기호 30으로 표시하였다.
도 8b는 도 4b와 유사한 형으로 과 온도센서의 평면도를 도시하고 있으며 세라믹기판(2)을 볼 수 있다.
도 9는 도 5와 유사하게 도 8b에 의한 선 AA에 따른 단면을 도시하고 있다.
도 2에 따르는 온도-센서의 제조는 다음의 순서에 따른다:
1. PVD(물리적 증착),IAD(이온에 의한 적층), 마그네트론-스퍼터(Magnetren- Sputter) 또는 수지처리 압력에의하여 세라믹-기판(2)에 백금-저항층 피복
2. 감광제마스크피복(스핀코팅래커칠, 래커건조, 자외선-노출, 현상 및 경화)
3. 감광제마스크로 카바안드 부분의 이온부식에 의한 백금-저항층에 감광제마스크 이전
4. NAOH- 또는 프라즈마스트립에 의한 감광제 마스크의 제거
5. 마그네트론스퍼터, PVD, CVD, IAD, PIAD 또는 프라즈마분사에 의한 Al2O3차단 층의 도포, 음영마스크에 의하여 접촉면의 피복은 저지된다.
6. 음영마스크를 사용하여 스크린 프린팅 또는 PVD 또는 스퍼터(sputter)에 의한 추가 백금층 및 접촉패드의 피복
7. 레이저트리밍(Laser trimming)에 의한 저항층의 저항치 설정
8. 스크린 프린팅에 의한 부동태층 피복
9. 톱절단에 의한 개별 저항센서에 대한 기판효용의 선택
10. 소결에 의한 백금전도 페이스트의 스크린프린팅구조로 캐리어 기판에 온도센서피복
본 발명의 대상인 측정저항에 있어 외부에 대한 화학적 또는 기계적인 내성은 물론이고 외기로부터의 측정저항내로의 여하한 오염도 되지 않도록 되어 있다.

Claims (36)

  1. 전기단자를 가진 측정저항으로서 세라믹기판(2)의 전기절연면상에 있는 백금을 함유하는 저항층(1)을 가진 전기온도센서에 있어서,
    저항층(1)은 오염 또는 손상이 되지 않도록 복수-층으로 되어 있으며 저항층(1)에는 확산-경계층으로서 중간층(10)이 피복되어 있으며 저항층(1)의 기판표면과 반대측에서 거리를 두고 이에 추가로 하나의 전극(4)이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 온도-센서
  2. 제 1항에 있어서,
    중간층(10)의 두께는 그 범위가 0.2㎛내지 30㎛내에 들어 있는 것을 특징으로 하는 온도-센서
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    추가 전극층(4)은 보호층(3)에의하여 카버되어 있는 것을 특징으로 하는 온도-센서
  4. 제 3항에 있어서,
    추가 전극층(4)과 저항층(1)사이에는 적어도 보호층(3)의 일부가 존재하는 것을 특징으로 하는 온도-센서
  5. 제 1항 내지 4항중의 어느 한 항에 있어서,
    추가 전극층(4)은 측정저항(1)에 대하여 거리를 두고 마주대하여 있는 캐리어기판(12)위에 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 온도-센서
  6. 제 5항에 있어서,
    추가 전극층(4)은 측정저항(1)에 대하여 캐리어기판(12)에 부착된 도선(15)을 카버하고 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  7. 제 6항에 있어서,
    추가 전극층(4)은 절연층(4)에 의하여 도선(15)으로부터 직류적으로 유리되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  8. 전기단자를 가진 측정저항으로서 세라믹기판(2)의 전기절연상에는 백금을 함유한 저항층(1)을 가진 전기온도센서에 있어서,
    저항층(1)은 오염 또는 손상이 되지않도록 복수-층으로 되어 있어서 하나의 전기절연 중간층(10)과 외부 카버층을 가지며 알미늄산화물, 마그네슘산화물 또는 탄탈산화물 또는 이러한 산화물중 2가지 소재의 혼합물 또는 하나의 복수층계를 가진 중간층(10)은 확산경계층으로 되어 있으며 카버층은 부동태층(3)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기온도센서
  9. 제 3항 내지 8항중의 어느 한 항에 있어서,
    부동태층(3)은 유리로 되어있는 것을 특징으로 하는 전기온도센서
  10. 제 8항 또는 9항중 어느 한 항에 있어서,
    중간층의 두께범위는 0.2㎛내지 30㎛이며 전체복수층의 두께는 최대 60㎛인것을 특징으로 하는 온도센서.
  11. 제 8항내지 10항중의 어느 한 항에 있어서,
    중간층 밖의 저항층(1)의 기판면과 반대측에는 하나의 전극(4)이 부착되어 있으며 전극(4)과 저항층(1)사이에는 적어도 부동태층(3)의 일부가 있는 것을 특징으로 하는 온도센서.
  12. 제 1항 내지 8항내지 11항중의 어느 한 항에 있어서,
    전극(4)은 부동태층(3)과 중간층(10)사이에 들어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  13. 제 11항 또는 12항에 있어서,
    전극(4)은 부동태층(3)으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 온도센서.
  14. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    전극(4)은 부동태층(3)의 저항층(1)과 반대측에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서.
  15. 제 1항내지 15항중의 어느 한 항에 있어서,
    전극(4)은 외부의 전기단자를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  16. 제 1항 내지 15항중의 어느 한 항에 있어서,
    전극(4)은 측정저항(1)에 대하여 전기적부(음)의 전위를 가지며/또는 전기적인 부(음)의 바이어스(bias)가 걸리는 것을 특징으로 하는 온도센서
  17. 제 1항 내지 16항중의 어느 한 항에 있어서,
    전극(4)은 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  18. 제 1항 내지 17항중의 어느 한항에 있어서,
    전극(4)은 백금을 가진 층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  19. 제 18항에 있어서,
    전극(4)은 백금으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  20. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    세라믹기판(2)은 Al2O3로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  21. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 Al2O3로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  22. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 MgO로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  23. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 탄탈산화물(Tantaloxide)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  24. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 Al2O3와 MgO의 혼합물을가지며 Al2O3의 중량지분 범위는 20%내지 70%인것을 특징으로 하는 온도센서
  25. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 각각 Al2O3, MgO, Ta2O5그룹에서 적어도 한가지 산화물로 되어 있는 최소한 2개층의 층계열을 가진 층계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서
  26. 제 25항에 있어서,
    적어도 한개층은 2가지 산화물로 되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서.
  27. 제 1항 또는 8항에 있어서,
    중간층(10)은 PVD(물리적 증착), IAD(이온퇴적), IEAD-(이온빔 퇴적), PAD-(프라즈마 퇴적) 또는 마그네트론-스퍼터-방법(Magnetron-Sputter-Method)에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 온도센서
  28. 제 3항, 4항, 8항내지 13항중의 어느 한 항에 있어서,
    보호층(3)은 SiO2, BaO, Al2O3를 가지며 SiO2의 중량지분 범위는 20%내지 50%인것을 특징으로 하는 온도센서.
  29. 제 5항에 있어서,
    측정저항(1)과 이와 마주한 캐리어기판(12)사이의 틈새는 각 방면에 걸펴 밀폐유리(28)로 봉해지며 당해 유리는 SiO2, Al2O3및 BaO로 되어 있는데 이때 SiO2의 중량지분범위는 20%내지 50%인것을 특징으로 하는 온도센서
  30. 세라믹기판(2)의 전기적으로 절연되는 표면상에 박막의 형태로 도포되어지고 구성되어진, 백금을 가지는 저항층(1)을 가지는 전기센서의 제조방법에 있어서,
    구조의 단절후에 저항은 오염 또는 훼손에 대한 보호를 위하여 복수층으로 되어 있으며 자유접촉면을 유지하기 위하여 음영마스크사용 적어도 확산차단층이 중간층(10)으로 도포되며 저항층(1)에 대하여 거리를 두고 전기전도층이 전극(4)으로 도포되는 것을 특징으로 하는 전기온도센서의 제조방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    확산차단층으로서 세라믹층은 마그네트론-스퍼터, PVD, CVD, IAD, PIAD에 의하여 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 30항 또는 31항에 있어서,
    전기전도충(4)은 음영마스크를 사용하여 확산차단층에 중간층(10)으로 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    전기전도층은 스크린프린팅(screen priting)에 의하여 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 32항에 있어서,
    전기전도층은 PVD 또는 스퍼터(suptter)에 의하여 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 30항 내지 34항중의 어느 한 항에 있어서,
    전기전도층 위에는 스크린프린팅에 의하여 부동태층(3)이 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 1항 내지 6항중의 어느 한 항에 있어서,
    세라믹의 여러소재는 유관복수 겹의 기판을 형성하게 되는데 동시에 층이 형성되고 부동태층이 도포된 후 톱절단으로 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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