DE3780560T2 - Fuehler und verfahren zu dessen herstellung. - Google Patents
Fuehler und verfahren zu dessen herstellung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fühler (Sensor) zur Erfassung von Komponenten der Atmosphäre, wie z.B brennbare Gase, toxische Gase, Sauerstoff und Wasserdampf, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Sensor, der von einem metallischen wärmeerzeugenden Teil getragen wird, das als Heizvorrichtung dient, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der erfindungsgemäße Sensor wird beispielsweise für die Erfassung von Sauerstoff, brennbaren Gasen, Wasserdampf und dergleichen verwendet, wobei er Änderungen des Widerstandswerts eines Metalloxidhalbleiters verwendet, und für die Erfassung von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Wasserdampf oder dergleichen unter Verwendung eines Protonenleiters.
- Eines der grundlegenden Probleme auf dem Gebiet der Gassensoren und Feuchtigkeitsensoren ist die Verringerung des Energieverbrauchs. Zu diesem Zweck wird in der US-PS 4 343 767 vorgeschlagen, ein Silikatsubstrat, das mit einem SiO&sub2;-Überzug versehen ist, an seinem unteren Teil zu unterätzen und an dem geätzten Teil eine Brücke des SiO&sub2;-Überzugs zu schaffen. Die Brücke ist dünn und schmal und weist eine verminderte Wärmekapazität und thermische Leitfähigkeit auf. Ein Metalloxidhalbleiter, wie z.B. SnO&sub2; und eine Heizvorrichtung sind auf der Brücke vorgesehen, um einen Gassensor zu schaffen.
- Die Dokumente US-A 4 007 435, FR-A 2 087 004 und GB-A-2 151 796 beschreiben Gassensoren, die gasempfindliche Metalloxidhalbleiterfilme enthalten, die von isolierenden keramischen Substraten getragen werden, wie es genauer in US-A 4 007 435 gezeigt ist. Der Energieverbrauch dieser Sensoren zum Heizen der Metalloxidfilme auf ihre Arbeitstemperaturen ist nicht gering. Die Ursache hierfür ist, daß keramische Substrate eine hohe Wärmekapazität und große thermische Leitfähigkeit aufweisen, und daß die isolierende Substrate in ihrer Größe nicht unter ein bestimmte untere Grenze verringert werden könne.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Energieverbrauch von Sensoren durch von dem obigen unterschiedliche Maßnahmen zu senken und ein Verfahren zur Herstellung solcher Sensoren zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, solche Sensoren leichter herzustellen und weiterhin den Energieverbrauch von Sensoren zu verringern.
- Erfindungsgemäß dient ein metallisches wärmeerzeugendes Teil, das an seiner Oberfläche einen hitzebeständigen isolierenden Überzug aufweist, als Träger für einen Sensor.
- Insbesondere wird ein Edelmetall, wie z.B. Pt oder Pd-Ir-Legierung oder ein Basismetall, wie z.B. Fe-Cr-Al-Legierung oder Ni-Cr-Legierung mit einem hitzebeständigen isolierenden Überzug auf die Oberfläche aufgebracht, um ein metallisches wärmeerzeugendes Teil zur erfindungsgemäßen Verwendung zu schaffen. Der Überzug kann beispielsweise durch chemische Plasma-Abscheidung aus der Dampfphase (Plasma-CVD), Aufdampfen, Ionenbeschichtung, Vakuumverdampfung oder chemische Vakuum-Abscheidung aus der Dampfphase (Vakuum-CVD) ausgebildet werden. Wenn geeignete Beschichtungsbedingungen ausgewählt werden, kann leicht eine kompakte Beschichtung erhalten werden, die fest an dem Metall gebunden ist. Danach wird auf der Beschichtung eine atmosphärensensitive Schicht aufgebracht, wodurch ein Sensor erhalten werden kann.
- Die atmosphärensensitive Schicht wird aus einer Substanz hergestellt, dessen Widerstandswert oder elektromotorische Kraft beim Kontakt mit dem zu erfassenden Gas oder Wasserdampf variiert. Beispielsweise kann die Schicht durch einen Metalloxidhalbleiter, wie z.B. SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, LaCoO&sub3; oder BaSnO&sub3; gebildet werden, wobei eine Änderung des Widerstandswertes infolge des Kontakts mit dem brennbaren Gas, toxischen Gas, Sauerstoff, Wasserdampf oder dergleichen erfaßt wird. Alternativ kann als sensitive Schicht ein Protonenleiter verwendet werden, um eine Änderung der elektromotorischen Kraft aufgrund des Wasserstoffs oder Kohlenmonoxids oder eine Änderung des Widerstandswertes aufgrund des Wasserdampfs zu erfassen. Mindestens eine Elektrode ist mit der atmosphärensensitiven Schicht verbunden, um die Veränderungen des Widerstandswertes oder elektromotorischen Kraft zu erfassen.
- Die atmosphären-empfindliche Schicht kann von dem metallischen wärmeerzeugenden Teil durch einen isolierenden Überzug getrennt sein. Viele atmosphären-empfindliche Schichten bestehen aus Metalloxiden und weisen nur eine geringe Bindungskraft an Metalle auf. Jedoch wird der isolierende Überzug gewöhnlich aus Keramik gebildet, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß sich die empfindliche Schicht vom Überzug entfernt oder ablöst, nahezu völlig ausgeschlossen wird. Wenn weiterhin das wärmeerzeugende Teil des Basismetalls in direkten Kontakt gebracht wird mit der atmosphären-empfindlichen Schicht, entsteht das Problem, daß die empfindliche Schicht durch das Basismetall vergiftet oder verschlechtert wird. Nichts desto trotz vermeidet die hitzebeständige isolierende Substanz, die die Oberfläche des Basismetalls bedeckt, dieses Problem.
- Die Ausgestaltung des Sensors hängt vom metallischen wärmeerzeugenden Teil selbst ab und kann extrem klein ausgeführt werden. Infolgedessen kann das Teil so ausgestaltet werden, daß es eine hinreichende Beständigkeit gegenüber Schwerkrafteinflüsse aufweist, wodurch der Sensor kompakter wird und eine verminderte Wärmekapazität aufweist.
- Im allgemeinen werden solche Sensoren hergestellt durch:
- 1) Ausbilden eines hitzebeständigen isolierenden Überzugs zumindest teilweise auf der Oberfläche eines metallischen wärmeerzeugenden Teils,
- 2) Ausbilden einer atmosphären-empfindlichen Schicht auf der Oberfläche des metallischen wärmeerzeugenden Teils, so daß es zumindest teilweise auf dem Überzug getragen wird, und
- 3) Verbinden mindestens einer Elektrode mit der atmosphären-empfindlichen Schicht. Die Elektrode kann vorgesehen werden, bevor oder nachdem die Schicht ausgebildet ist.
- Wenn das metallische wärmeerzeugende Teil aus dem Basismetall hergestellt wird, ist es wünschenswert, die empfindliche Schicht von dem Teil durch einen isolierenden Überzug zu trennen und mindestens zwei Elektroden mit der empfindlichen Schicht zu verbinden. Wenn das wärmeerzeugende Teil aus einem Edelmetall hergestellt ist, kann das Teil auch als eine der beiden Elektroden für die empfindliche Schicht dienen. In diesem Fall kann der Sensor so ausgestaltet werden, daß ein größerer Teil der empfindlichen Schicht von dem wärmeerzeugenden Teil getragen wird, wobei nur ein kleinerer Teil der Schicht von dem isolierenden Überzug getragen wird.
- Da es schwierig ist, einen Leitungsdraht an dem wärmeerzeugenden Teil, das klein ist, zu befestigen, kann die Elektrode direkt mit der äußeren Elektrode verbunden werden. Dadurch kann das Herstellen einer Leitungsverbindung entfallen. Wenn das wärmeerzeugende Teil selbst in kleinem Format hergestellt wird und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist, ergibt sich kein bemerkenswert vergrößerter Energieverbrauch.
- Um einen verminderten Energieverbrauch sicherzustellen, ist es erwünscht, das metallische wärmeerzeugende Teil kleiner auszugestalten. Dies führt jedoch zu einer schwierigen Handhabbarkeit des Teils. Es ist deshalb bevorzugt, einen Rahmen vorzusehen, an dem eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Teilen so befestigt ist, daß sie in Serie angeordnet sind, auf dem Rahmen einen isolierenden Überzug und eine atmosphärenempfindliche Schicht auszubilden, den Rahmen in geeigneter Form für äußere Anschlüsse vorzusehen und danach jedes Teil mit den gewünschten Leitungsdrähten zu verbinden und die Teile vom Rahmen zu trennen. Das erzeugende Teil kann dann leicht bezüglich der äußeren Anschlüsse positioniert und damit verbunden werden.
- Figur 1 zeigt ein teilweise Draufsicht einer Ausführungsform; und
- Figur 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines Schnittes entlang der Linie I-I in Fig. 1.
- Das wärmeerzeugende Teil 14 wird aus einem Edelmetallmaterial, wie z.B. Pt, Ir, Pd 80-Ir 20 oder Pt-ZGS (worin ZrO&sub2;-Teilchen an Pt-Korngrenzen separiert werden) oder einem Basismetallmaterial, wie z.B. Fe-Cr-Al oder Ni-Cr, hergestellt. Vorzugsweise wird das Teil 14 aus einem Material hergestellt, das eine gute Atmosphärenbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und elektrischen Widerstand aufweist. Besonders bevorzugt ist ein Basismetall mit hohem Widerstand als wärmeerzeugendes Material. In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Draht aus Fe-Cr-Al-Legierung verwendet (Kanthaldraht, hergestellt von Kanthal, Schweden; Kanthal ist ein Warenzeichen des Herstellers). Das Teil in Form eines Drahtes hat einen Durchmesser, der die Befestigung der empfindlichen Schicht 20 darauf ermöglicht. Insbesondere ist es ausreichend, wenn der Drahtdurchmesser etwa 10 µm beträgt, jedoch liegt der Durchmesser hinsichtlich der Schwierigkeiten beim Drahtziehen vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 µm.
- Der hitzebeständige isolierende Überzug 18 wird aus einem Material hergestellt, das gegenüber der Atmosphäre, der der Sensor ausgesetzt wird, stabil ist und das nicht mit dem Teil 14 oder mit der empfindlichen Schicht 20 reagiert und eine hohe Bindungskraft auf das Teil 14 ausübt und das einen hohem Isolationswiderstand zwischen dem Teil 14 und der Schicht 20 bewirkt. Beispiele für brauchbare Materialien für den Überzug sind Metalloxide, wie z.B. Aluminiumoxid und Siliciumoxid, keramische Materialien, wie z.B. SiC, Si&sub3;N&sub4; und BN, Gläser mit hohem Schmelzpunkt, wie z.B. Borosilikatglass und dergleichen. Unter diesen sind Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und ähnliche Metalloxide bevorzugt. Der Ausdruck "isolierend" bedeutet, daß der Überzug 18 relativ zu dem inneren Widerstand der empfindlichen Schicht 20 einen hinreichend großen Isolationswiderstand aufweist. Wenn beispielsweise die empfindliche Schicht aus einem SnO&sub2;-Material mit niedrigem Widerstand hergestellt ist, kann TiO&sub2; mit hohem Widerstand für den Überzug 18 verwendet werden. Der Überzug 18 wirkt weiterhin als Schutzüberzug für das Teil 14 gegenüber der Atmosphäre.
- Die Dicke des Überzugs 18, der abhängig ist von der Bindungsstärke und den Isolationseigenschaften, beträgt vorzugsweise 50 Å bis 10 µm, besonders bevorzugt 100 Å bis 5 µm.
- Die atmosphären-empfindliche Schicht 20 wird aus einem Material hergestellt, das entsprechend den zu erfassenden Komponenten der Atmosphäre ausgewählt wird. Beispielsweise werden zur Erfassung brennbarer Gase und toxischer Gase Metalloxidhalbleiter, wie z.B. SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3; und Fe&sub2;O&sub3; verwendet. Zur Erfassung von O&sub2; sind Metalloxidhalbleiter, wie z.B. BaSnO&sub3;, LaNiO&sub3; und NiO&sub3; verwendbar. Zum Erfassen der Feuchtigkeit der Atmosphäre sind Keramikmaterialien, wie z.B. MgCr&sub2;O&sub4; und TiO&sub2; verwendbar. Diese Materialien adsorbieren physikalisch Wasserdampf und erfassen die Feuchtigkeit durch die elektrische Leitfähigkeit des adsorbierten Wassers. Während die empfindliche Schicht 20 bei der Erfassung von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur einsetzbar ist, kann die Schicht 20 unter Verwendung des Teils 14 durch Hitze gereinigt werden, um Staub und Öle aus der Schicht 20 zu entfernen. Beispiele für weitere Materialien, die als Protonenleiter verwendbar sind, sind beispielsweise Antimonsäure (H&sub2;Sb&sub2;O&sub6;) und Antimonphosphat (HSbP&sub2;O&sub8;). Diese Protonenleiter ergeben infolge der Differenz der Konzentration an H&sub2; oder Kohlenmonoxid eine elektromotorische Kraft und sind zum Erfassen von H&sub2; und Kohlenmonoxid einsetzbar. In diesem Fall ist es beispielsweise erwünscht, eine der Elektroden von der Atmosphäre abzuschirmen, um einen Konzentrationsunterschied an Wasserstoff oder dergleichen zwischen den Elektroden zu erzeugen und eine elektromotorische Kraft zu bewirken. Somit sind diese Materialien verwendbar für die Schicht 20, vorausgesetzt, daß sie unter dem Einfluß der Gaskomponente der Umgebungsatmosphäre ihre elektrischen Charakteristiken verändern. Die Dicke der empfindlichen Schicht ist derart ausgestaltet, daß das wärmeerzeugende Teil 14 von der Schicht 20 getragen werden kann. Wenn beispielsweise die Schicht 20 durch Vakuumverdampfung oder Aufdampfen ausgebildet ist, beträgt die Dicke vorzugsweise 100 Å bis 5 µm. Wenn die Schicht durch Pulverbeschichtung, Tauchen oder Drucken ausgebildet ist, beträgt die Dicke vorzugsweise 1 µm bis 50 µm. Zur Ausbildung der empfindlichen Schicht ist jedes bekannte Material oder Verfahren wie gewünscht verwendbar.
- Die isolierende Schicht 18 kann über der gesamten Oberfläche des Teils 14 ausgebildet sein. Bevorzugt wird die Beschichtung 18 durch Plasma- CVD, Aufdampfen oder Ionenbeschichtung ausgebildet. Im Falle der Plasma-CVD wird eine organische Verbindung, wie z.B. ein Aluminiumalkoxid in das Plasma aus Ar oder dergleichen eingespritzt und die Mischung wird auf das Teil 14 aufgebracht, um den Überzug 18 zu vervollständigen. Im Falle des Aufdampfens wird der Überzug beispielsweise ausgebildet, indem Aluminium durch reaktives Aufdampfen bei niedrigem Sauerstoffdruck aufgebracht wird. Ionenbeschichtung kann ähnlich durchgeführt werden. Der isolierende Überzug 18 kann auch beispielsweise durch Oxidation eines Vakuum-abgeschiedenen Films aus Aluminium, Aluminium-Sol-Beschichtung, gefolgt durch Sintern, oder thermische Zersetzung einer organischen Verbindung, wie z.B. Aluminiumisopropoxid Al(O-CH-(CH&sub3;)&sub2;)&sub3; ausgebildet werden.
- Diese Verfahren, d.h. Plasma-CVD, Beschichten mit Aluminium-Sol und Sintern und thermische Zersetzung von Al-Isopropoxid wurden hinsichtlich der Bindungsstärke und der Isolationsstärke des erhaltenen Überzugs 18 untersucht. Wenn Plasma-CVD verwendet wurde, ergab ein Aluminiumüberzug selbst bei einer Dicke von 50 Å eine Isolationsbeständigkeit von mindestens einem Megaohm zwischen der Elektrode 28 und dem wärmeerzeugenden Teil 14. Im Falle der Solbeschichtung oder thermischen Zersetzung des Isopropoxids hatte die Beschichtung, wenn sie in Form einer Einfachbeschichtung erhalten wurde, viele Poren. Die Anwendung und Sinterung von Sol ergab bei der 3- bis 5-maligen Wiederholung einen Überzug, der frei von Poren war und einen Isolierungswiderstand von mindestens einem Megaohm aufwies. Im Falle der thermischen Zersetzung von Al-Isopropoxid wurde das Teil 14 in eine Isopropoxid-Lösung eingetaucht und dann einer thermischen Zersetzung unterworfen, um die Aluminiumoxid-Beschichtung zu erhalten. In diesem Fall ergaben etwa 7 bis 10 wiederholte Tauch-Zersetzungscyclen einen porenfreien Überzug mit einem Isolationswiderstand von mindestens einem Megaohm.
- Bei einem Sensor, dessen isolierender Überzug 18 aus einem Metalloxid, wie z.B. Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid, hergestellt wurde, der in einer neutralen nicht-oxidierenden Atmosphäre verwendet werden soll, kann auch SiC, Si&sub3;N&sub4;, BN, TiC oder dergleichen als Material für den Überzug 18 verwendet werden. Obgleich die obigen Beispiele bezüglich Aluminiumoxid angegeben sind, können Überzüge 18 aus weiteren entsprechenden Materialien erhalten werden, indem Siliciumdioxid-Sol anstelle von Aluminiumoxid-Sol oder Tetraethylsilikat anstelle von Al- Isopropoxid verwendet werden.
- Wenn Plasma-CVD verwendet wird, weist die erhaltene Aluminiumoxidbeschichtung selbst bei einer Dicke von 50 Å hinreichende Bindungsstärke und Isolationswiderstand auf. Entsprechend sollte die Dicke des Überzugs 18 vorzugsweise mindestens 50 Å, besonders bevorzugt mindestens 100 Å betragen. Die obere Grenze der Dicke des Überzugs 18 beträgt, obgleich dies nicht besonders signifikant ist, vorzugsweise bis zu 10 µm, besonders bevorzugt bis zu 5 µm.
- Das Teil 14 wird beispielsweise durch Aufbringen von Nylon oder einem ähnlichen Harz auf den Teil, wo der Überzug 18 nicht ausgebildet werden soll, maskiert. Für den gleichen Zweck kann alternativ der Überzug auch von dem Teil weggeätzt werden. Wenn beispielsweise der Aluminiumoxidüberzug weggeätzt werden soll, wird ein fotobeständiges Material auf den Überzug aufgebracht, worauf Lichteinwirkung, Entfernung der Schutzmasse und Ätzen folgt. Bevorzugte Ätzmittel für Aluminiumoxid sind HF (Ätzen bei Raumtemperatur) und warme Phosphorsäure. Es ist auch möglich, für Siliciumdioxid HF bei Raumtemperatur zu verwenden.
- Die atmosphären-empfindliche Schicht 20 wird durch Vakuumverdampfung, Aufdampfen, Pulverbeschichtung oder Drucken oder durch Eintauchen des Teils 14 in eine Teilchendispersion ausgebildet. Die Schicht 20 kann alternativ durch thermische Zersetzung einer organischen Verbindung, wie z.B. Zinnoctylat ausgebildet werden.
- Das Teil 14 wird mit einem hitzebeständigen isolierenden Überzug 18 beschichtet, auf welchem eine atmosphären-empfindliche Schicht 20 durch Drucken aufgebracht wird.
- Das wärmeerzeugende Teil 14 selbst hat eine kleine Größe, und die mit der empfindlichen Schicht 20 verbundenen Elektroden können direkt mit Kontakten ohne Verwendung von Leitungsdrähten verbunden werden. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine solche Ausführungsform.
- Äußere Drähte 202, 204, 206 sind an einem nicht-gezeigten Gehäuse befestigt. Ein isolierendes Substrat 208 aus Aluminiumoxid oder dergleichen wird mit der oberen Oberfläche des äußeren Leitungsdrahts 202 durch Spritzverbindung verbunden. Das Aluminiumoxidsubstrat 208 ist mit drei Kontakten 210, 212, 214 versehen, mit denen ein Sensorhauptkörper 216 verbunden ist. Der Sensorhauptkörper 216 umfaßt ein metallisches wärmeerzeugendes Teil 14 in Form eines Drahtes, der nahezu völlig mit einem hitzebeständigen isolierenden Überzug aus Aluminiumoxid oder dergleichen und mit einer atmosphären-empfindlichen Schicht 20 aus SnO&sub2; oder dergleichen bedeckt ist. Ein Paar Filmelektroden 30, 30 sind mit der Schicht 20 verbunden. Eine der Elektroden 30 ist mit dem Kontakt 210 und die andere Elektrode 30 mit dem Kontakt 212 mit Goldpasteteilen 28 verbunden.
- Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird ein Verfahren zur Herstellung des Sensors beschrieben. Ein isolierender Überzug 18 und eine atmosphären-empfindliche Schicht 20 aus SnO&sub2; werden nahezu über der gesamten Oberfläche des metallischen wärmeerzeugenden Teils 14 gebildet. Neben diesen Schritt wird eine Matrize hergestellt, mit denen die Kontakte 210, 212, 214 verbunden sind. Das Teil 14 wird an seinen gegenüberliegenden Enden mit der Matrize verschweißt. Das Teil 14 ist schweißbar, ohne den Überzug 18 und die SnO&sub2;-Schicht 20 zu entfernen. Die Matrize hat Schlitze 220, 222, um die Kontakte 210, 212, 214 voneinander zu trennen. Danach werden auf der Schicht 20 Filmelektroden 30, 30 angebracht. Die Elektroden 30, 30 werden unter Verwendung einer Goldpaste 28 mit den jeweiligen Kontakten 210, 212 verbunden.
- Danach wird die Matrize mit einem Klebstoff 224 mit dem isolierenden Substrat 208 aus Aluminiumoxid verbunden. Die Matrize und das isolierende Aluminiumoxidsubstrat 208 werden dann geschnitten, um einen Sensor in Form eines Chips zu erhalten. Das isolierende Aluminiumoxidsubstrat 208 wird verwendet, um ein Brechen des Sensorhauptkörpers 216 zu verhindern, wenn die Matrize geschnitten wird. Der Chip kann auch in ähnlicher Weise hergestellt werden, wenn die Kontakte 210, 212, 214 auf dem isolierenden Aluminiumoxidsubstrat 208 als Filmelektroden aufgedruckt werden, bevor das metallische wärmeerzeugende Teil 14 verschweißt wird.
- Der separierte Chip wird mit einem Bindemittel 226 mit einer externen Leitung 202 verbunden und die Kontakte 210, 212, 214 werden mit den externen Leitern 202, 204, 206 durch Verschweißen verbunden, wodurch der Sensor der Fig. 1 erhalten werden kann.
- Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wurde auf folgende Weise eine Probe hergestellt und hinsichtlich ihrer Charakteristiken untersucht:
- Ein Draht als wärmeerzeugendes Teil 14 aus Fe-Cr-Al-Legierung (Kanthal-Legierung) mit einem Durchmesser von 20 µm wurde mit Aluminiumoxid-Sol beschichtet, das dann einer thermischen Zersetzung bei 800ºC unterworfen wurde. Dieser Schritt wurde zehnmal wiederholt, wodurch ein isolierender Überzug 18 aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 1 µm auf der gesamten Oberfläche des Drahts, der als wärmeerzeugender Teil 14 dient, ausgebildet wurde. Eine Isobutanollösung einer organischen Zinnverbindung, d.h. Sn(OCH&sub3;)&sub3; . (O(CH&sub2;)&sub3;NH&sub2;) wurde auf den isolierenden Überzug 18 aufgesprüht, worauf eine thermische Zersetzung bei 500ºC zur Ausbildung von SnO&sub2; folgte.
- Danach wurde der Draht auf eine Länge von 1 mm geschnitten und der geschnittene Draht wurde direkt mit den Kontakten 210, 214 verschweißt. Der Draht war schweißbar, ohne die isolierende Beschichtung 18 und die atmosphären-empfindliche Schicht 20 aus SnO&sub2; zu entfernen, während sie durch den Schweißdruck und Schweißstrom entfernt wurden.
- Mit dem maskierten verschweißten Draht wurden durch Vakuumverdampfung auf der atmosphären-empfindlichen Schicht 20 Goldfilmelektroden 30, 30 ausgebildet. Die Filmelektroden 30, 30 wurden danach mit den Kontakten 210, 212 durch eine Goldpaste 28 verbunden. Die Tabelle 4 zeigt die Charakteristiken des so erhaltenen Sensors bei einer Temperatur der SnO&sub2;-Schicht 20 von 270ºC. TABELLE 4 Länge des Drahtes Energieverbrauch Isolationswiderstand Widerstandswert in Luft Gasempfindlichkeit Methylmercaptan 1 ppm Ethalyalkohol 100 ppm * Der Isolationswiderstand wurde zwischen der atmosphären-empfindlichen Schicht 20 aus SnO&sub2; und dem Kontakt 214 gemessen. Die Gasempfindlichkeit ist ausgedrückt als Verhältnis des Widerstandswertes der atmosphären-empfindlchen Schicht 20 aus SnO&sub2; in Luft zu demjenigen in dem Gas.
Claims (2)
1. Ein Fühler enthaltend ein metallisches wärmeerzeugendes Teil
(14), isoliert durch einen hitzebeständigen isolierenden Überzug
(18) zumindest teilweise über die Oberfläche des metallischen
wärmeerzeugenden Teils (14) und eine atmosphärenempfindliche
Schicht (20), gebildet zumindest teilweise auf dem hitzebeständigen
isolierenden Überzug (18), dadurch gekennzeichnet, daß ein
isolierendes Substrat (208) vorgesehen ist, mit mindestens drei
Kontakten (210, 212, 214), wobei das wärmeerzeugende Teil (14)
auf dem Substrat vorgesehen ist, das wärmeerzeugende Teil (14)
mit zwei der genannten mindestens drei Kontakte (210, 214)
verbunden ist, das wärmeerzeugende Teil (14) eine Drahtgestalt
aufweist, und
mindestens eine Fühlerfilmelektrode (30) mit der empfindlichen
Schicht (20) verbunden ist, und direkt an einen der anderen der
genannten drei Kontakte (212) durch eine elektrisch leitende Paste
(28) auf dem genannten Kontakt angeschlossen ist.
2. Ein Verfahren zur Herstellung eines Fühlers enthaltend die Schritte:
Ausbilden eines hitzebeständigen isolierenden Überzugs (18)
zumindest teilweise auf der Oberfläche eines metallischen
wärmeerzeugenden Teils (14) mit Drahtgestalt;
Ausbilden einer atmosphärenempfindlichen Schicht (20) zumindest
teilweise über dem Überzug (18);
Vorsehen von mindestens einer Fühlerfilmelektrode (30), die mit
der empfindlichen Schicht (20) verbunden ist;
Ausbilden eines isolierenden Substrats (208), das mit mindestens
drei Kontakten (210, 212, 214) versehen ist;
Vorsehen des metallischen wärmeerzeugenden Teils (14) über dem
isolierenden Substrat (208);
Verbinden des wärmeerzeugenden Teils (14) mit zwei der genannten
mindestens drei Kontakte (210, 214); und
Verbinden der Fühlerfilmelektrode (30) direkt mit eine der anderen
genannten mindestens drei Kontakte (212) durch eine elektrisch
leitende Paste (28) auf dem genannten Kontakt.
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1989
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