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DE102009017676B3 - High-temperature sensor with chip wires made of chromium oxide-forming iron alloy - Google Patents

High-temperature sensor with chip wires made of chromium oxide-forming iron alloy Download PDF

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DE102009017676B3
DE102009017676B3 DE200910017676 DE102009017676A DE102009017676B3 DE 102009017676 B3 DE102009017676 B3 DE 102009017676B3 DE 200910017676 DE200910017676 DE 200910017676 DE 102009017676 A DE102009017676 A DE 102009017676A DE 102009017676 B3 DE102009017676 B3 DE 102009017676B3
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Mario Bachmann
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Yageo Nexensos GmbH
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Heraeus Sensor Technology GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer

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Abstract

Zur Herstellung eines Hochtemperatursensors mit Leiterbahnstruktur (3) auf einem Substrat (1), die an Kontaktfeldern (Pads 4, 5) endet, werden an den Kontaktfeldern (4, 5, 7, 8) Anschlussdrähte (10, 11) auf Basis von Unedelmetallen durch Kontaktschweißen befestigt. Danach wird im Bereich der Kontaktfelder (4, 5) eine Glas- oder Glaskeramikpaste eingebrannt, die die Kontaktfelder (4, 5, 7, 8) und die Enden der Leiterbahn(en) und Anschlussdrähte abdeckt. Erfindungsgemäß differieren die Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 1000°C des keramischen Substrats (1) und der Anschlussdrähte (10, 11) weniger als 7 x 10/K, insbesondere weniger als 5 x 10/K, und die Anschlussdrähte (10, 11) weisen eine unter den Bedingungen des Kontaktschweißens elektrisch leitende Oxidhaut auf. Insbesondere liegt der Widerstand des Anschlussdrahtes (10, 11) bei 200°C unter 90 µΩcm, insbesondere unter 80 µΩcm. Eine Chromoxid, insbesondere Chrom-Mangan-Spinell bildende Eisenlegierung hat sich als Basismaterial des Anschlussdrahtes bewährt. Diese Hochtemperatursensoren oder Schichtwiderstände funktionieren bei Temperaturen zwischen 800°C und 900°C.In order to produce a high-temperature sensor having a printed conductor structure (3) on a substrate (1) which terminates at contact fields (pads 4, 5), contact wires (10, 11) based on non-precious metals are applied to the contact fields (4, 5, 7, 8) fixed by contact welding. Thereafter, in the region of the contact fields (4, 5) a glass or glass ceramic paste is baked, which covers the contact fields (4, 5, 7, 8) and the ends of the conductor (s) and connecting wires. According to the invention, the thermal expansion coefficients differ up to 1000 ° C of the ceramic substrate (1) and the leads (10, 11) less than 7 x 10 / K, in particular less than 5 x 10 / K, and the connecting wires (10, 11) have a under the conditions of contact welding electrically conductive oxide skin. In particular, the resistance of the connecting wire (10, 11) at 200 ° C. is less than 90 μΩcm, in particular less than 80 μΩcm. A chromium oxide, in particular chromium-manganese spinel-forming iron alloy has proven to be the base material of the lead wire. These high temperature sensors or sheet resistors work at temperatures between 800 ° C and 900 ° C.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Hochtemperatursensoren, bzw. Schichtwiderstände für einen Temperaturbereich bis 900°C.The The present invention relates to high temperature sensors or sheet resistors for a temperature range up to 900 ° C.

Bekannte Schichtwiderstände weisen gemäß der Heraeus-Broschüre HSG-W2/D Leiterbahnen aus Platin auf einem Substrat auf Basis von Aluminiumoxid auf, die an Kontaktfeldern (Pads) enden. An den Kontaktfeldern sind Anschlussdrähte aus Platin befestigt und über die Kontaktfelder elektrisch leitend mit den Leiterbahnen verbunden. Die Kontaktfelder und die Enden der Leiterbahnen und Anschlussdrähte sind mit einem Glaskeramik-Werkstoff fixiert und abdeckt.Known film resistors according to the Heraeus brochure HSG-W2 / D Circuits of platinum on a substrate based on alumina which terminate at pads (pads). At the contact fields are leads attached from platinum and over the contact fields electrically conductively connected to the conductor tracks. The contact pads and the ends of the traces and leads are fixed and covered with a glass ceramic material.

Um Platin einzusparen, sind Platin-Manteldrähte mit einem Kern aus einer Nickellegierung bekannt, z. B. aus DE 101 53 217 B4 . Diese Platin-Manteldrähte sind bei Temperaturwechseln auf 500 bis 900°C im Bereich der Kontaktfelder anfällig bezüglich der Kontaktierung. Bei einer hohen Anzahl von schnellen Temperaturwechseln bis 850°C sind Kontaktprobleme bekannt. In DE 100 20 931 C1 ist ein Temperaturmessfühler mit Anschlußdrähten aus Nickel offenbart. Aus DE 10 2006 036 100 B3 ist ein weiterer Temperaturmessfühler mit Anschlußdrähten aus Nickel oder Nickellegierungen bekannt. DE 10 2007 047 900 A1 , DE 195 40 194 C1 und DE 43 00 084 A1 beschreiben weitere Hochtemperatursensoren auf Platinbasis.To save platinum, platinum sheath wires with a nickel alloy core are known, e.g. B. off DE 101 53 217 B4 , These platinum sheath wires are susceptible to contact when temperature changes to 500 to 900 ° C in the area of the contact pads. With a high number of rapid temperature changes up to 850 ° C contact problems are known. In DE 100 20 931 C1 discloses a temperature sensor with lead wires made of nickel. Out DE 10 2006 036 100 B3 is another temperature sensor with lead wires made of nickel or nickel alloys known. DE 10 2007 047 900 A1 . DE 195 40 194 C1 and DE 43 00 084 A1 describe further platinum-based high-temperature sensors.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Kontaktierung mit Anschlussdrähten ohne Edelmetall zu gewährleisten, insbesondere kostengünstig Anschlussdrähte oder Bänder auf Bondpads zu fügen, die eine elektrische und mechanisch feste Verbindung zum Sensorelement herstellen, wobei eine Korrosionsfestigkeit über 900°C gewährleistet werden soll.The Object of the present invention is a reliable contact with connecting wires without precious metal, in particular economical leads or ribbons to add on bondpads an electrically and mechanically fixed connection to the sensor element manufacture, with a corrosion resistance above 900 ° C is to be ensured.

Weiterhin ist eine höhere Steifigkeit der Anschlussdrähte erwünscht, um die Chips mit ihren Anschlussdrähten besser fixieren zu können.Farther is a higher one Stiffness of the connecting wires he wishes, to better fix the chips with their connecting wires.

Zur Lösung der Aufgabe werden Anschlussdrähte mit einer passivierenden Oxidschicht bereitgestellt, die zum Widerstandsschweißen geeignet sind.to solution The task will be connecting wires provided with a passivating oxide layer suitable for resistance welding.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungen beschrieben.The solution The object is achieved with the features of the independent claims. In the dependent claims are preferred versions described.

Zur Herstellung eines Hochtemperatursensors oder Schichtwiderstands mit einer funktionellen Leiterbahn, z. B. einem Messwiderstand oder Heizer auf Basis von Platin, Iridium oder Rhodium auf einem keramischen Substrat, insbesondere auf Basis von Aluminiumoxid, werden erfindungsgemäß Anschlussdrähte auf Basis von Unedelmetallen, insbesondere Chromoxid bildenden Eisenlegierungen, durch Kontaktschweißen an Kontaktfeldern befestigt. Die Leiterbahnen enden an Kontaktfeldern. Im Bereich der Kontaktfelder wird eine Glas- oder Glaskeramikpaste eingebrannt, die die Kontaktfelder und die Enden der Leiterbahn(en) und Anschlussdrähte abdeckt. Wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 1000°C des keramischen Substrats und der Anschlussdrähte weniger als 7 × 10–4/K, insbesondere weniger als 5 × 10–4/K differieren, wird eine Temperaturwechselbeständigkeit der Kontakte bis 1000°C, insbesondere bis 900°C, ermöglicht. Das Oxid der Anschlussdrähte muss unter den Bedingungen des Widerstandsschweißens elektrisch leitend sein, damit das Widerstandsschweißen durchführbar ist.To produce a high temperature sensor or sheet resistance with a functional trace, z. As a measuring resistor or heater based on platinum, iridium or rhodium on a ceramic substrate, in particular based on alumina, connecting wires are based on base metals, in particular chromium oxide-forming iron alloys, fixed by contact welding to contact fields. The tracks end at contact fields. In the area of the contact fields, a glass or glass ceramic paste is baked, which covers the contact fields and the ends of the conductor track (s) and connecting wires. If the coefficients of thermal expansion to 1000 ° C of the ceramic substrate and the leads differ less than 7 × 10 -4 / K, in particular less than 5 × 10 -4 / K, a thermal shock resistance of the contacts to 1000 ° C, in particular up to 900 ° C. , allows. The oxide of the leads must be electrically conductive under the conditions of resistance welding, so that the resistance welding is feasible.

Erfindungswesentlich ist, das das passivierende Oxid eines an das Substrat ausdehnungsangepassten Metalls einfach durch Widerstandsschweißen elektrisch leitend an das Kontaktfeld befestigt wird.essential to the invention that is the passivating oxide of an expansion-matched to the substrate Metal simply by resistance welding electrically conductive to the Contact field is attached.

Obwohl für Widerstandsschweißungen im Allgemeinen ein hoher Widerstand vorteilhaft ist, liegt der Widerstand des Anschlussdrahtes bei 200°C, vorzugsweise unter 90 μΩcm, insbesondere unter 80 μΩcm.Even though for resistance welding in general a high resistance is advantageous, is the resistance of the lead wire at 200 ° C, preferably below 90 μΩcm, in particular below 80 μΩcm.

Bewährte Chromoxid bildende Eisenlegierungen enthalten neben Eisen als Hauptbestandteil 12 bis 28 Gew.-%, insbesondere 17 bis 25 Gew.-% Chrom und

  • – bis zu 2 Gew.-% wenigstens eines sauerstoffaffinen Elements aus der Gruppe (Y, Ce, Zr, Hf und La),
  • – bis zu 2 Gew.-% eines Elements M aus der Gruppe (Mn, Ni und Co), welches mit Chromoxid bei hohen Temperaturen eine Spinellphase vom Typ MCr2O4 bildet,
  • – bis zu 2 Gew.-% eines weiteren Elements aus der Gruppe (Ti, Hf, Sr, Ca und Zr), welches die elektrische Leitfähigkeit von Oxiden auf Cr-Basis erhöht.
Proven chromium oxide-forming iron alloys contain iron as the main component 12 to 28 wt .-%, in particular 17 to 25 wt .-% of chromium and
  • Up to 2% by weight of at least one oxygen-affine element from the group (Y, Ce, Zr, Hf and La),
  • Up to 2% by weight of an element M from the group (Mn, Ni and Co) which forms a spinel phase of type MCr 2 O 4 with chromium oxide at high temperatures,
  • - Up to 2 wt .-% of another element from the group (Ti, Hf, Sr, Ca and Zr), which increases the electrical conductivity of Cr-based oxides.

Insbesondere

  • – mit bis zu 0,5 Gew.-% Si,
  • – mit bis zu 0,5 Gew.-% Al,
  • – dass die Komponenten Ni, Co und/oder Mn als Oxiddispersionen in der Legierung vorliegen,
  • – mit bis zu 1 Gew.-% wenigstens eines Elements aus der Gruppe (C, N, S, B und P),
  • – mit bis zu 1 Gew.-% wenigstens eines Elements aus der Gruppe (Mo, W, Nb, Ta und Re).
Especially
  • With up to 0.5% by weight of Si,
  • With up to 0.5% by weight of Al,
  • That the components Ni, Co and / or Mn are present as oxide dispersions in the alloy,
  • With up to 1% by weight of at least one element from the group (C, N, S, B and P),
  • With up to 1% by weight of at least one element from the group (Mo, W, Nb, Ta and Re).

Bei Temperaturen bis 900°C bildet sich an der Oberfläche dieser Anschlussdrähte eine schützende Spinellschicht aus z. B. Chrom-Mangan-Oxid mit großer thermodynamischer Stabilität und guter elektrischer Leitfähigkeit unter den Bedingungen des Widerstandsschweißens.At temperatures up to 900 ° C forms on the surface of these leads a protective spinel layer of z. B. chromium-manganese oxide with high thermodynamic stability and good electrical conductivity under the conditions of resistance welding.

Aufgrund der elektrisch leitfähigen Oxidschicht, dem für Hochtemperaturlegierungen niedrigen elektrischen Widerstand von 70 μΩcm und einer hohen Wärmeleitfähigkeit von 23 Wm–1K–1 (jeweils bei T = 200°C), gelingt es erstmals, eine edelmetallfreie Hochtemperaturlegierung mit dem Kontaktfeld eines Messwiderstands, bestehend aus Platin oder Nickel, auf einem keramischen Substrat mittels Widerstandsschweißen zu kontaktieren. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Anschlussdrahtmaterials ist über den gesamten Temperaturbereich an diejenigen der eingesetzten Substratkeramiken angepasst. Somit ist die Stabilität der Schweißverbindung, auch bei einer sehr hohen Anzahl von Temperaturwechseln und sich daraus ergebenden Schädigungen aufgrund von Ausdehnungsfehlanpassungen, gesichert. Diese Stähle sind härter als Platin. Dies ermöglicht eine bessere Fixierung der Anschlussdrähte.Due to the electrically conductive oxide layer, which for high-temperature alloys low electrical resistance of 70 μΩcm and a high thermal conductivity of 23 Wm -1 K -1 (each at T = 200 ° C), succeeds for the first time, a noble metal-free high-temperature alloy with the contact field of a measuring resistor, consisting of platinum or nickel, to contact on a ceramic substrate by means of resistance welding. The thermal expansion coefficient of the lead wire material is adapted over the entire temperature range of those of the substrate ceramics used. Thus, the stability of the welded joint is ensured, even with a very high number of temperature changes and resulting damage due to expansion mismatches. These steels are harder than platinum. This allows a better fixation of the connecting wires.

Vorzugsweise wird der Anschlussdraht am Ende einer flachen Längsseite auf dem Kontaktfeld befestigt. Drähte mit flachen Seiten, insbesondere streifenförmige Drähte, kann man aus Platten oder Folien strukturieren, insbesondere schneiden, stanzen oder ätzen.Preferably The lead wire is attached to the end of a flat longitudinal side on the contact pad. wires with flat sides, in particular strip-shaped wires, one can from plates or foils structuring, in particular cutting, punching or etching.

Vorzugsweise wird die Leiterbahn abgedeckt, beispielsweise indem ein Keramikdeckel mit einer Glaspaste, insbesondere einer Glaskeramikpaste, aufgeklebt wird. Diese Sensoren bzw. Schichtwiderstände sind für Langzeitanwendungen mit Temperaturwechseln bis 900°C konzipiert und halten kurzfristig auch Temperaturen bis 1000°C stand.Preferably the conductor is covered, for example by a ceramic lid with a glass paste, in particular a glass ceramic paste, glued becomes. These sensors or sheet resistors are for long-term applications with temperature changes up to 900 ° C designed and can withstand short-term temperatures up to 1000 ° C.

Es wird ein Hochtemperatursensor oder Schichtwiderstand bereitgestellt, enthaltend eine Leiterbahn auf Basis von Platin, Iridium oder Rhodium auf einem keramischen Substrat, insbesondere auf Basis von Aluminiumoxid, dessen Leiterbahn an Kontaktfeldern (Pads) endet und an den Kontaktfeldern Anschlussdrähte auf Basis von Unedelmetallen, insbesondere Chromoxid bildenden Eisenlegierungen, befestigt sind, die über die Kontaktfelder mit den Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden sind, wobei im Bereich der Kontaktfelder eine Fixierung aus Glas oder Glaskeramik die Kontaktfelder und die Enden der Leiterbahn(en) und Anschlussdrähte abdeckt. Erfindungsgemäß differieren die Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 1000°C des keramischen Substrats und der Anschlussdrähte weniger als 7 × 10–4/K, insbesondere weniger als 5 × 10–4/K.A high-temperature sensor or sheet resistor is provided, comprising a conductor track based on platinum, iridium or rhodium on a ceramic substrate, in particular based on aluminum oxide whose conductor terminates at contact pads and at the contact pads connecting wires based on non-noble metals, in particular chromium oxide forming iron alloys are fixed, which are electrically conductively connected via the contact pads with the conductor tracks, wherein in the region of the contact fields a fixation of glass or glass ceramic covers the contact fields and the ends of the conductor (s) and connecting wires. According to the invention, the thermal expansion coefficients to 1000 ° C of the ceramic substrate and the lead wires differ less than 7 × 10 -4 / K, in particular less than 5 × 10 -4 / K.

Erfindungsgemäß weisen die Anschlussdrähte ein elektrisch leitendes Oxid auf, dessen elektrische Leitfähigkeit unter den Bedingungen des Widerstandsschweißens ausreicht, den für das Widerstandsschweißen erforderlichen Stromfluss zu ermöglichen.According to the invention the connecting wires an electrically conductive oxide whose electrical conductivity is sufficient under the conditions of resistance welding, the required for the resistance welding To allow current flow.

Bewährte Schichtwiderstände enthalten einen Messwiderstand, Heizer oder eine IDK-Struktur z. B. für Gassensoren, also einen Chip mit Elektrodenstruktur zur Weiterverarbeitung mit gassensitiven Oxidpasten. Für einen Messwiderstand oder Heizer reicht je eine Leiterbahn zwischen zwei Kontaktfeldern. Eine IDK-Struktur erfordert zumindest zwei als Elektroden ausgebildete Leiterbahnen, die jeweils an einem Kontaktfeld elektrisch angeschlossen werden.Proven sheet resistance included a measuring resistor, heater or an IDK structure z. For gas sensors, So a chip with electrode structure for further processing with gas-sensitive oxide pastes. For a measuring resistor or heater is enough for each conductor between two contact fields. An IDK structure requires at least two formed as electrodes conductor tracks, each at a contact field be electrically connected.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht.in the Below, the invention will be described by way of example with reference to FIG the drawings clarified.

1 zeigt einen Heizwiderstand, verbunden mit Anschlussdrähten aus einer FeCrMn-Legierung 1 shows a heating resistor, connected to connecting wires of a FeCrMn alloy

2 zeigt einen Messwiderstand für Widerstandsthermometer mit Anschlussdrähten aus einer FeCrMn-Legierung 2 shows a measuring resistor for resistance thermometers with connecting wires made of a FeCrMn alloy

3 zeigt einen Hochtemperatur-Messwiderstand mit stabilen gerichteten Anschlussdrähten 3 shows a high-temperature measuring resistor with stable directional connecting wires

1 und 2 zeigen jeweils einen Schichtwiderstand, z. B. für Widerstandsthermometer oder Anemometer mit einer Einsatztemperatur bis 900°C, bei dem eine Widerstandsschicht 3 aus Platin auf der Oberfläche 2 eines Substrats 1 aus Aluminiumoxid aufgebracht ist und als Leiterbahn in Dünnschichttechnik strukturiert ist. Analog kann man den Schichtwiderstand auch als IDK-Struktur ausbilden. Für Hochtemperaturanwendungen oberhalb 500°C wird für Heizer und Temperaturmesswiderstände vorzugsweise zusätzlich zur Abdeckschicht 6 ein Keramikplättchen 9 zum Schutz der Leiterbahn vorgesehen und mittels eines hochschmelzenden Glaslotes befestigt. Die Dickschichtverstärkungen 7, 8 der Kontaktfelder 4, 5 werden auch als Pads bzw. Dickschicht-Pads bezeichnet, bestehen aus Platin und sind auf die Anschlusskontaktfelder 4, 5 an der Widerstandsschicht 3 aufgebracht. An diesen Kontaktfeldern 4, 5 werden die Anschlussdrähte 10, 11 aus einem ferritischen Hochtemperaturstahl aus 75 Gew.-% Eisen, 22 Gew.-% Chrom, 0.3 bis 0.8 Gew.-% Mangan sowie jeweils 0.2 Gew.-% Titan und Lanthan durch Widerstandsschweißen auf den Dickschichtverstärkungen 7, 8 der Kontaktfelder 4, 5 befestigt. 1 and 2 each show a sheet resistance, z. B. for resistance thermometer or anemometer with an operating temperature up to 900 ° C, in which a resistance layer 3 made of platinum on the surface 2 a substrate 1 made of aluminum oxide and is structured as a conductor in thin-film technology. Analogously, the layer resistance can also be formed as an IDK structure. For high temperature applications above 500 ° C, heaters and temperature sensing resistors are preferably added to the cover layer 6 a ceramic tile 9 provided for the protection of the conductor track and fastened by means of a refractory glass solder. The thick-film reinforcements 7 . 8th the contact fields 4 . 5 are also referred to as pads or thick-film pads, made of platinum and are on the contact pads 4 . 5 at the resistance layer 3 applied. At these contact fields 4 . 5 become the connecting wires 10 . 11 of a high-temperature ferritic steel of 75% by weight of iron, 22% by weight of chromium, 0.3 to 0.8% by weight of manganese and in each case 0.2% by weight of titanium and lanthanum by resistance welding on the thick-film reinforcements 7 . 8th the contact fields 4 . 5 attached.

Der Anschlussbereich wird durch eine über die Kontaktfelder 4 oder 5 bzw. Dickschichtverstärkungen 7, 8 erstreckende äußere Deckschicht 12 aus einem Glaskeramik-Werkstoff elektrisch isoliert und zugentlastet.The connection area is through a via the contact fields 4 or 5 or thick-film reinforcements 7 . 8th extending outer cover layer 12 electrically insulated and strain-relieved from a glass-ceramic material.

Prozess- und einsatzrelevante Bedingungen, wie chemische und elektrochemische Beständigkeit zur Deckschicht 12 aus Glaskeramik-Werkstoff sowie der schadensfreie Einsatz während der hohen Einbrandtemperaturen der Deckschicht von mind. 1.000°C werden von dieser als Anschlussdraht zur Anwendung kommenden Hochtemperaturlegierung erfüllt.Process and application-relevant conditions, such as chemical and electrochemical resistance to the cover layer 12 made of glass-ceramic material as well as the damage-free use during the high penetration temperatures of the outer layer of at least 1,000 ° C are fulfilled by this high-temperature alloy used as a connecting wire.

Weiterhin besitzt das Drahtmaterial eine hohe Härte und Steifigkeit. Diese Eigenschaften sind gemäß 3 für eine automatisierbare Positionierung der Chips mit stabilen gerichteten Anschlussdrähten dargestellt. Die Verarbeitung dieser Chips kann somit rationalisiert werden. Dies ist für die Massenproduktion von großer Bedeutung.Furthermore, the wire material has a high hardness and rigidity. These properties are according to 3 for an automatable positioning of the chips with stable directional connection wires. The processing of these chips can thus be streamlined. This is very important for mass production.

3 zeigt einen Messwiderstand mit stabilen Anschlussdrähten 10, 11, welche eine hohe Steifigkeit aufweisen und somit besonders für automatisierte Prozesse (Pick and Place) geeignet sind. Bis heute ist dies mit herkömmlichen Messwiderständen mit Anschlussdrähten aus Platin nicht ausreichend gelungen. Aufgrund der höheren Härte des Drahtmaterials (gegenüber bisher verwendeten Anschlussdrähten aus Platin) kann das Verformen der Anschlussdrähte während automatisierter Prozesse ausreichend gemindert werden. Weiterhin ist es aufgrund wesentlich geringerer Materialkosten möglich, die Anschlussdrähte größer und somit stabiler kostengünstig zu fertigen. 3 shows a measuring resistor with stable connecting wires 10 . 11 , which have a high rigidity and are therefore particularly suitable for automated processes (pick and place). To date, this has not been sufficiently achieved with conventional measuring resistors with connecting wires made of platinum. Due to the higher hardness of the wire material (compared to previously used connecting wires made of platinum), the deformation of the connecting wires during automated processes can be sufficiently reduced. Furthermore, it is possible due to significantly lower material costs to make the connection wires larger and thus more stable cost.

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperatursensors, bei dem eine Leiterbahn (3) auf Basis von Platin, Iridium oder Rhodium als Struktur auf einem keramischen Substrat (1) erstellt wird, wobei die Leiterbahn (3) an Kontaktfeldern (4, 5) endet und an den Kontaktfeldern (4, 5) Anschlussdrähte (10, 11) auf Basis von Unedelmetallen durch Widerstandsschweißen befestigt werden, worauf im Bereich der Kontaktfelder (4, 5) eine Glas- oder Glaskeramikpaste (12) eingebrannt wird, die die Kontaktfelder (4, 5), die Enden der Leiterbahn(en) (3) und die Enden der Anschlussdrähte (10, 11) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 1000°C des keramischen Substrats (1) und der Anschlussdrähte (10, 11) weniger als 7 × 10–4/K differieren und die Anschlussdrähte (10, 11) eine elektrisch leitende Oxidschicht aufweisen, deren elektrische Leitfähigkeit ausreicht, den für das Widerstandsschweißen erforderlichen Stromfluß zu ermöglichen.Method for producing a high-temperature sensor, in which a conductor track ( 3 ) based on platinum, iridium or rhodium as a structure on a ceramic substrate ( 1 ) is created, wherein the conductor track ( 3 ) on contact fields ( 4 . 5 ) and at the contact fields ( 4 . 5 ) Connecting wires ( 10 . 11 ) are fixed on base of base metals by resistance welding, whereupon in the area of the contact fields ( 4 . 5 ) a glass or glass ceramic paste ( 12 ), which marks the contact fields ( 4 . 5 ), the ends of the track (s) ( 3 ) and the ends of the connecting wires ( 10 . 11 ), characterized in that the thermal expansion coefficients up to 1000 ° C of the ceramic substrate ( 1 ) and the connecting wires ( 10 . 11 ) differ less than 7 × 10 -4 / K and the connecting wires ( 10 . 11 ) have an electrically conductive oxide layer whose electrical conductivity is sufficient to allow the required for the resistance welding current flow. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des Anschlussdrahtes (10, 11) bei 200°C unter 90 μΩcm, insbesondere unter 80 μΩcm, liegt.Method according to claim 1, characterized in that the resistance of the connecting wire ( 10 . 11 ) at 200 ° C below 90 μΩcm, in particular less than 80 μΩcm. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Chromoxid, insbesondere Chrom-Mangan-Spinell bildende Eisenlegierung das Basismaterial des Anschlussdrahtes ist.Method according to claim 1 or 2, characterized that a chromium oxide, in particular chromium-manganese spinel-forming Iron alloy is the base material of the lead wire. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussdraht (10, 11) wenigstens eine flache Längsseite aufweist und mit dieser flachen Seite auf dem Kontaktfeld (4, 5) befestigt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting wire ( 10 . 11 ) has at least one flat longitudinal side and with this flat side on the contact field ( 4 . 5 ) is attached. Hochtemperatursensor oder Schichtwiderstand, enthaltend eine Leiterbahn (3) auf Basis von Platin, Iridium oder Rhodium, als Struktur auf einem keramischen Substrat (1), des sen Leiterbahn (3) an Kontaktfeldern (4, 5) endet und an den Kontaktfeldern (4, 5) Anschlussdrähte (10, 11) auf Basis von Unedelmetallen durch Widerstandsschweißen befestigt sind, die über die Kontaktfelder (4, 5) mit der Leiterbahn (3) elektrisch leitend verbunden sind, wobei im Bereich der Kontaktfelder (4, 5) eine Fixierung (12) aus Glas oder Glaskeramik die Kontaktfelder (4, 5) und die Enden der Leiterbahn (3) und die Enden der Anschlussdrähte (10, 11) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 1000°C des keramischen Substrats (1) und der Anschlussdrähte (10, 11) weniger als 7 × 10–4/K differieren und die Anschlussdrähte (10, 11) eine äußere Oxidschicht aufweisen, deren elektrische Leitfähigkeit ausreicht, den für das Widerstandsschweißen erforderlichen Stromfluss zu ermöglichen.High-temperature sensor or sheet resistance, comprising a conductor track ( 3 ) based on platinum, iridium or rhodium, as a structure on a ceramic substrate ( 1 ), of the conductor track ( 3 ) on contact fields ( 4 . 5 ) and at the contact fields ( 4 . 5 ) Connecting wires ( 10 . 11 ) are fixed on the basis of non-precious metals by resistance welding, via the contact fields ( 4 . 5 ) with the conductor track ( 3 ) are electrically conductively connected, wherein in the region of the contact fields ( 4 . 5 ) a fixation ( 12 ) made of glass or glass ceramic the contact fields ( 4 . 5 ) and the ends of the track ( 3 ) and the ends of the connecting wires ( 10 . 11 ), characterized in that the thermal expansion coefficients up to 1000 ° C of the ceramic substrate ( 1 ) and the connecting wires ( 10 . 11 ) differ less than 7 × 10 -4 / K and the connecting wires ( 10 . 11 ) have an outer oxide layer whose electrical conductivity is sufficient to allow the current flow required for resistance welding. Verwendung eines Hochtemperatursensors oder Schichtwiderstands nach Anspruch 5 bei Temperaturen zwischen 800°C und 900°C.Use of a high-temperature sensor or sheet resistance according to claim 5 at temperatures between 800 ° C and 900 ° C.
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