[發明專利]電阻溫度計的傳感器元件和用于傳感器元件的基板

在審

• 申請號: 202011059024.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112611472A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: S.A.羅辛格;H.西爾特
• 申請（專利權）人: 泰連感應德國有限公司
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳曦

提供了一種傳感器元件和一種制造傳感器元件的方法。用于電阻溫度計的傳感器元件的基板(4)包括第一層(1)，其中所述第一層(1)包括鋁酸鑭，其中所述第一層(1)的熱膨脹系數大致等于鉑的熱膨脹系數。

技術領域

本發明涉及一種用于制造傳感器元件的基板，和一種電阻溫度計的傳感器元件，以及一種用于制造傳感器元件的方法。

背景技術

本領域已知的電阻溫度計具有由鉑制成的測量結構，其布置在基板上。在已知電阻溫度計中的基板和測量結構具有不同的熱膨脹系數。當已知的電阻溫度計因溫度突變而受到應力，作用于整個測量結構并且造成測量值誤差的改變和損壞可以發生在基板和測量結構之間的邊界層。因此，隨著時間的推移，電阻溫度計的溫度測量變得更加不可靠。

DE 10 2015 223 950 A1公開了一種用于傳感器元件的基板和/或一種電阻溫度計的元件，其中，基板包括氧化鋁和二氧化鋯，并且具有大致等于鉑的熱膨脹系數的熱膨脹系數。

發明內容

本發明的其中一個目的是提供一種電阻溫度計的傳感器元件，其中，該傳感器元件在導電測量結構和基板之間的邊界面上表現出至少更少的應力或損壞。

本發明的另一目的是提供一種用于電阻溫度計的傳感器元件的基板，其在導電測量結構和基板之間提供更小的熱應力。

本發明的另一目的是提供一種用于制造電阻溫度計的傳感器元件的方法。

本發明的目的由獨立權利要求達到。本發明的實施例的另外的優點在從屬權利要求中公開。

提供了一種電阻溫度計的傳感器元件，包括基板和導電測量結構。基板包括至少第一層或者由第一層組成，其中該第一層包括鋁酸鑭。導電測量結構直接布置在第一層上。導電結構包括鉑。在另一實施例中，導電測量結構可以包括分散在鉑中的少量銠，以使導電結構具有更好的長期穩定性。

包括鋁酸鑭的第一層的優勢在于其熱膨脹系數大致等于鉑的熱膨脹系數。因此，第一層或者由第一層組成的基板可以具有最多大致偏離包括鉑或鉑-銠或者由鉑或鉑-銠組成的導電層的熱膨脹系數5％的熱膨脹系數。根據使用的實施例，甚至可以選擇更低的3％、2％、1％或更小的偏離。

第一層和導電測量結構的熱膨脹系數的小偏離導致在電阻溫度計操作期間對于導電結構更小的應力。例如，電阻溫度計可以在-200℃或以下到 1000℃或以上的溫度之間操作。

根據使用的實施例，第一層由鋁酸鑭制成。這樣使第一層的制造簡化，并且提供了具有精確已知熱膨脹系數的第一層。根據使用的實施例，基板由鋁酸鑭組成。這樣使基板的制造簡化，并且提供了具有精確已知熱膨脹系數的基板。

在另一實施例中，第一層除了鋁酸鑭之外包括一種或多種金屬氧化物，例如Y₂O₃、ZrO₂、MgO或TiO₂。金屬氧化物具有如下優勢，第一層的熱膨脹系數可以更精確地適應于鉑的熱膨脹系數。因此，達到了導電結構和第一層之間更小的熱應力。

在另一實施例中，基板除了第一層之外包括第二層，其中，第一層布置在第二層上。第二層可以至少比第一層厚三倍。第二層可以具有比第一層更高的導電性，并且可以由導電材料制成。第一層使導電測量結構與第二層電絕緣。該實施例的優勢在于，僅需要薄的第一層就足夠在第二層和測量結構之間提供電絕緣層。因此，第二層可以由提供更高機械穩定性和/或更容易制造的材料制成。例如，第二層由ZrO₂制成且第一層是鋁酸鑭層，其作為使導電測量層和第二層絕緣的電絕緣層。

根據使用的實施例，第一層的厚度在1μm到10μm的范圍內，優選地在 1μm到5μm的范圍內。實驗表明，這樣的厚度對于特別是由鋁酸鑭制成的第一層足夠在第二層和測量結構之間提供絕緣層。這樣薄的第一層的優勢在于第一層的制造更加迅速。此外，只需要少量鋁酸鑭用于制造基板。