发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点。特别是想要提供一种传感器偏移不大的温度传感器。

本发明用以达成该目的的解决方案是一种温度传感器，特别是高温传感器，具有：涂层衬底，其中衬底包含氧化锆或氧化锆陶瓷；至少一个电阻结构和至少两个连接触点，其中连接触点电性接触电阻结构，其中衬底涂有绝缘层，其中绝缘层包含金属氧化物层，电阻结构和绝缘层的未设置电阻结构的自由区域至少局部地涂有陶瓷中间层，并且在陶瓷中间层上设有保护层和/或盖体，其中在绝缘层中形成至少一个开口，该开口至少部分地暴露出衬底的表面。

根据本发明，衬底包含氧化锆或氧化锆陶瓷。在本发明的例子中，衬底也可以由氧化锆或氧化锆陶瓷构成或者基本由氧化锆或氧化锆陶瓷构成。在本发明的例子中，绝缘层也可以由金属氧化物层构成或者基本由金属氧化物层构成。在一个例子中，衬底由氧化锆或氧化锆陶瓷构成，并且绝缘层由金属氧化物层构成。

术语“开口”可以理解为绝缘层中或绝缘层边缘的材料缺口。该材料缺口例如可呈圆形、椭圆形、矩形、沟槽形或缝隙形。术语“层”可以理解为平面层或基本平面的层，其中数个层可以堆叠布置。

有利的是，通过在绝缘层中形成至少一个开口，且该开口至少部分地暴露出衬底的表面，增加了高温传感器的稳定性。在本发明的例子中，在绝缘层中形成数个开口。

在由现有技术已知的温度传感器中，绝缘层可以形成一个供外来原子渗透的通道。绝缘层中的金属氧化物的多孔性可以看作是造成这种情况的原因。多孔结构促进了外来原子的扩散。当外来原子到达电阻结构(例如铂薄层结构)时，它们与铂形成合金，改变了铂薄层结构的电阻。通过形成至少一个开口，这种影响被最小化或消除了。

绝缘层中的一个或数个至少部分地暴露出衬底表面的开口形成一个不具有金属氧化物材料的区域，并且根据这一个或数个开口的设计，将绝缘层分为相互分离的单个区段。开口可被配置成在绝缘层中形成至少一个中心区段，该中心区段优选布置在衬底的中心。这些开口优选是连贯的并且框住中心区段。中心区段可以具有边缘，其中中心区段的边缘和衬底的边缘不具有共同的终端(Abschluss)。电阻结构和施覆在电阻结构上的用于钝化的陶瓷中间层可以完全位于中心元件上。具有电阻结构和陶瓷中间层的中心区段和周围的开口都可以用例如由玻璃陶瓷保护层构成的保护层覆盖。在本发明的例子中，这一个开口/数个开口可以用保护层的材料填充。填充有保护层的材料的开口形成一个外来原子从绝缘层边缘进入中心区段的扩散屏障。

在一个例子中，所述的一个开口和/或数个开口呈缝隙形，其中缝隙宽度优选介于5μm与1mm之间，优选介于10μm与300μm之间，特别优选地介于20μm与100μm之间。

所述缝隙形开口的纵向延伸可以平行于且/或垂直于所述衬底的纵向延伸，并且/或者，多个缝隙形开口的纵向延伸可以相互平行。

在一个例子中，所述的一个开口和/或数个开口暴露出所述衬底的至少一个侧表面。在这样的语境下，术语“侧表面”可以理解为衬底的平坦表面的侧面区域或边缘区域。

在一个例子中，所述的一个开口和/或数个开口完全包围所述电阻结构。

在又一例子中，所述一个开口和/或所述数个开口中的另一个开口至少部分地框住所述电阻结构的所述两个连接触点中的一个。

在一个例子中，所述的一个开口和/或数个开口中填充有所述保护层的材料。

在另一例子中，所述氧化锆或所述氧化锆陶瓷中的氧化锆是用三价金属和五价金属的氧化物来稳定的，并且/或者，至少在一个连接触点处，至少一个电极布置在所述绝缘层上的所述电阻结构旁边，其中所述的一个电极或数个电极与所述电阻结构一体形成。

氧化锆的稳定化或氧化锆陶瓷中的氧化锆的稳定化可以理解为结构稳定化，其中特定的晶体结构得到稳定。作为三价金属的氧化物，氧化钇是特别优选的。作为五价金属的氧化物，氧化钽和/或氧化铌是特别优选的。合适的混合物是已知的，例如由EP 0 115148B1揭示。

通过用三价和五价金属氧化物来稳定晶体结构，衬底的热膨胀可以与中间层的热膨胀和电阻结构的贵金属的热膨胀相匹配。借此可以避免或减少电阻结构中的热诱导应力。

在一个例子中，所述绝缘层是氧化铝层。

在另一例子中，所述陶瓷中间层的厚度介于1μm与50μm之间，优选介于4μm与10μm之间。

选择上述厚度是为了在中间层上设置覆盖层，并且必要时也设置盖体，但不会因为不同的热膨胀而使中间层、覆盖层或盖体剥落。

在又一例子中，所述保护层包含玻璃或玻璃陶瓷，并且/或者，所述盖体是陶瓷片。

在此情况下，玻璃特别是也可以用来固定盖体。

在一个例子中，所述电阻结构包含铂材料或铂合金，特别是铂基合金。

铂或铂合金特别适合用来制造高温传感器。

此外，本发明提出在排气系统中使用温度传感器来控制和/或调节发动机，特别是机动车发动机。

本发明还提出一种制造温度传感器、特别是高温传感器的方法，包括：

提供衬底并在衬底上涂布绝缘层，其中衬底包含氧化锆或氧化锆陶瓷，并且在绝缘层中形成至少一个开口，该开口至少部分地暴露出衬底的表面，其中绝缘层包含金属氧化物层；

在绝缘层上设置电阻结构和至少两个连接触点，其中连接触点电性接触电阻结构；

在电阻结构和绝缘层的未设置电阻结构的自由区域上至少局部地涂布陶瓷中间层；以及

在陶瓷中间层上设置保护层和/或盖体。

在一个例子中，在绝缘层中形成至少一个开口包括以下步骤：

以光刻方式形成开口和/或通过激光烧蚀形成开口。

提供衬底可以包括提供用氧化钇和氧化钽稳定的氧化锆衬底。衬底的厚度可以是380μm，面积可为50×50mm²。绝缘层可以是氧化铝层，并且可以使用物理气相沉积(PVD)工艺被施覆在衬底上。该层可以是多孔的，厚度可为2.4μm。

为了制造电阻结构，首先可以用PVD工艺在绝缘层上整面施覆温度系数为3850ppm/K的铂薄层。然后可以通过光刻工艺来制造电阻结构和连接触点。

而后，可以通过丝网印刷或气溶胶沉积法(ADM)、溅射或PVD以8μm的厚度例如施覆由氧化铝构成的中间层。在此，中间层可以覆盖铂结构和与铂结构相邻的绝缘层区域。触点和衬底的边缘区域可以保持暴露，不被中间层覆盖。然后，可以用激光围绕着整个电阻结构并且围绕着连接触点在绝缘层中铣成连贯的沟槽或缝隙，以作为绝缘层中的开口。开口的宽度可以例如是大约100μm。在这样一个激光烧蚀绝缘层的过程中，衬底也可以在其表面被轻微烧蚀，以确保绝缘层的完全烧蚀。例如，可以在连接触点周围形成其他开口。

在形成一个或数个开口后，可以通过丝网印刷在整个表面施覆由玻璃料构成的保护层并进行烘烤。保护层可以覆盖中间层和绝缘层，并填充绝缘层中的一个或数个开口。连接触点可以保持不被保护层的材料覆盖。

随后可将盖体以250μm的厚度布置在保护层上，该盖体例如是由氧化锆构成的硬盖，氧化锆可用氧化钇和氧化钽稳定。

最后，产生的温度传感器可与面板分离，连接线可连接到连接触点。

本发明进一步的特征和优点可从以下描述中得出，其中参照示意图解释了本发明的优选实施方式。