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    公开号:WO1989003033A1
    申请号:PCT/DE1988/000527
    申请日:1988-08-30
    公开日:1989-04-06
    发明作者:Karl-Hermann Friese；Günther STECHER；Hans-Martin Wiedenmann
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:G01K7-00
    专利说明:
    [0001] PTC-Temperaturfühler sowie Verfahren zur Herstellung von PTC-Temperaturfühlerelementen für den PTC-Temperaturfühler
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Die Erfindung betrifft einen PTC-Temperaturfühler nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie Verfahren zur Herstellung von PTC-Temperaturfühlerelementen für den PTC-Temperaturfühler.
    [0004] Es ist allgemein bekannt, zur Messung von vergleichsweise hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise in Abgasen von Verbrennungsmotoren vorherrschen, Temperaturfühler mit Temperaturfühlerelementen mit temperaturbeständigen Widerstandsmaterialien mit temperaturabhängigem Widerstandswert zu verwenden (vgl. E.D. Macklen, "Thermistors", Verlag Electrochemical Publications, Ltd., 1979).
    [0005] PTC-Temperaturfühler nutzen die stetige Widerstandsänderung von Metallen oder Halbleitern mit positivem Temperaturkoeffizienten bei sich ändernden Temperaturen. Die in PTC-Temperaturfühlem bevorzugt verwendeten Metalle sind aufgrund ihrer hohen Stabilität und Reproduzierbarkeit Platin und Nickel.
    [0006] Es ist ferner bekannt, z. B. aus den EP-A 0 188 900 und 0 142 993 sowie den DE-OS 30 17 947 und 35 43 759, zur Bestimmung des λ-Wertes von Gasgemischen planare Abgassensoren zu verwenden, die sich in besonders kostengünstiger Weise in Keramikfolien- und Siebdrucktechnik herstellen lassen. Nachteilig an den bekannten PTC-Temperaturfühlern ist , daß sie bei Gebrauch zu rasch altern, daß ihre Ansprechze iten zu lang, ihre Herstellungsweise zu aufwendig und/oder ihre Abmessungen zu groß sind. Besonders die unvermeidliche Diffusion von Komponenten des Meßgases , wie z . B . Wasserstoff durch hochtemperaturfeste Metallgehäuse oder durch Glasumhüllungen verursacht unerwünschte Veränderungen der Widerstandswerte . Metallische PTC-Widerstände sind bei hohen Temperaturen besonders auch durch Oxidation gefährdet.
    [0007] Vorteile der Erfindung
    [0008] Der erfin dun gs gemäße PTC-Temperaturfühler mit dem hermetisch gegenüber dem Meßgas und der Umgebungsluft gekapselten PTC-Temperaturfühlerelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenüber bekannten PTC-Temperaturfühlern den Vorteil , daß er bei kos tengünstiger Herstellungsweise keiner Alterung durch Einfluß wechselnder O2-Partialdrü cke unterliegt , eine hohe Alterungsbeständigkeit der Widerstands Charakteristik in fetten und mageren Gasgemischen, z . B . in Kfz-Ab gasen bei 300 - 1000 º C aufweist und einen fremdpotentialfreien Aufbau hat , aufgrund seiner geringen Wärmekapazität durch kurze Ansprechzeiten gekennzeichnet is t und sich infolge geringer Abmessungen zum Einbau in sehr enge Gehäuse eignet.
    [0009] Das für einen erfindungs gemäßen PTC-Temperaturfühler benö tigte Temperaturfühlerelement läßt sich in bekannter Laminiert echnik aus vergleichsweise dünnen Keramikfolien einer Stärke von ins besondere 0 , 1 b is 0 , 6 mm, vorzugsweise von 0 , 25 bis 0 , 3 mm, die zuvor in bekannten Dickschichttechniken mit Leiterbahnen und gegebenenfalls mit temperaturstabilen PTC-Widerständen beschichtet wurden, herstellen . Die Keramikfolien können dabei aus Isolierkeramik , wie z . B . Al2O3 , ggf . mit Flußmittelzus atz , oder aus anderer temperaturfester Keramik , z . B . auf ZrO2 _ Basis bestehen. Im letzteren Fall müssen der PTC-Widerstand und die dazu gehörigen Leiterbahnen von Isolationsschichten umgeben sein.
    [0010] In Abhängigkeit von der Wahl der zur Herstellung eines PTC- Temperaturfühlerelementes für einen erfindungs gemäßen PTC- Temperaturfühler verwendeten Folien lassen sich daher verschiedene Typen von PTC-Temperaturfühlern herstellen. Bevorzugte PTC-Temperaturfühler, die im folgenden näher beschrieben werden sollen, lassen sich grob unterteilen in solche mit Temperaturfühlerelementen aus:
    [0011] (A) Keramikfolien auf Isolatorkeramik-Basis, insbesondere auf Al2O3 -Basis und
    [0012] (B) Keramikfolien auf Festelektrolyt-Basis,
    [0013] wobei gegebenenfalls auch eine Kombination beider Folientypen möglich ist.
    [0014] (A) Temperaturfühlerelemente aus Keramikfolien auf Isolatorkeramik-Basis
    [0015] Temperaturfühlerelemente dieses Typs zeichnen sich dadurch aus, daß auf die Anbringung von Isolationen zwischen Folie einerseits und PTC-Widerstand und Leiterbahnen, im folgenden kurz als Wider Standsbahn bezeichnet, andererseits sowie in den Durchkontakt ierungs löchern verzichtet werden kann. Besonders vorteilhafte Keramikfolien auf Isolatorkeramik-Basis sind solche auf Al2O3 -Basis, deren Verwendung zur Herstellung erfindungs gemäßer Temperaturfühler im folgenden beispielsweise beschrieben wird.
    [0016] Zur Erzeugung der Widerstandsbahnen können in bekannten Auftragstechniken auf tragbare Suspensionen und Pasten auf Metall- bzw. Cermetbasis verwendet werden, vorzugsweise Suspensionen und Pasten, die als Metallkomponente Platinpartikel oder solche von anderen Pt -Metallen enthalten. In einfachster Weise läßt sich ein PTC-Temperaturfühlerelement aus Keramikfolien auf Al 2O3-Basis nach der Erfindung somit z . B . dadurch herstellen, daß man aus einer ersten Folie Durchkontaktierungslöcher ausstanzt, Durchkontaktierungen erzeugt, die Folie mit einer Widerstandsbahn bedruckt und auf diese Folie , vorzugsweise nach Aufdrucken einer interlaminaren Binderschicht auf Al2O3-Basis , eine weitere Keramikfolie auf Al2O3 -Basis auflaminiert und sintert.
    [0017] Die Sinterung erfolgt in vorteilhafter Weie durch etwa 3-stündiges Erhitzen auf eine Temperatur bis 1 600 °C. Bei Zusatz geeigneter Flußmittel , vorzugsweise auf Silikatbas is , z . B . Erdalkalioxidsilikat-Basis in ausreichender Menge , läßt sich die maximal anzuwendende Sintertemperatur auch absenken. Dies gilt in ähnlicher Weise für den Einsatz hochsinteraktiver Al2O3- Rohstoffe.
    [0018] Die elektrischen Kontaktflächen lassen sich in vorteilhafter Weise vor, jedoch auch nach Durchführung des Sinterprozesses aufdrucken.
    [0019] (B) Temperaturfühlerelemente für Keramikfolien auf Fes telektrolyt-Basis
    [0020] Zur Herstellung von Temperaturfühlerelementen dieses Typs geeignete Folien sind bekannt . In typis cher Weise können derartige Folien zu etwa 50 bis 97 Mol-% aus ZrO2 , CeO2 , HfO2 oder ThO2 und 50 bis 3 Mol- % aus CaO, MgO oder SrO und/oder Yb2O 3, Sc2O 3 oder anderen Oxiden der seitenden Erden und/oder insbesondere Y2O3 bestehen. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich Folien aus mit Yttrium stabilisiertem ZrO2 , sog. YSZ-Folien verwenden, die in der Regel etwa 4 - 8 Mol-% Y2O3 enthalten. Da Festelektrolyte des angegebenen Typs leicht einer elektrolytischen Zersetzung infolge einer zu hohen Strombelastung unterliegen, ist es bei Verwendung von Folien dieses Typs bekannt, zwischen Widerstandsbahnen und Folienüberf lache eine Isolationsschicht anzuordnen, die beispielsweise aus einer keramischen Al2O3 -Schicht bestehen kann. Aus der GB-PS 1 048 069 und der EP-A 0 115 148 ist es ferner bekannt, den elektrischen Widerstand keramischer Materialien auf Basis von
    [0021] ZrO2 , HfO2 , CeO2 bzw. ThO2 durch Einbau von fünfwertigen
    [0022] Metallionen, wie z. B. Nb5+ - und Ta5+ -Ionen in das Wirtsgitter zu erhöhen.
    [0023] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Temperaturfühlerelementes nach der Erfindung kann somit eine isolierende Zwischenschicht, z. B. zwischen Widerstandsbahn und Festelektrolytsubstrat auch durch Einbau von fünfwertigen Metallionen, wie z. B. Nb5+ - und Ta5+ -Ionen in das Festelektrolytsubstrat erzeugt werden. Die Ausbildung einer solchen isolierenden Zwischenschicht läßt sich dadurch erreichen, daß man der zur Ausbildung der Widerstandsbahn verwendeten Suspension oder Paste eine oder mehrere Verbindungen, insbesondere Oxide mit einem 5- oder höherwertigen Kation, z. B. Nb2O5, zusetzt, das man bei dem sich an den Laminierungsprozeß anschließenden Sinterprozeß bei Temperaturen bis zu 1600 °C, vorzugsweise 1350 bis 1500 °C in das Festelektrolytsubstrat eindiffundieren läßt. In entsprechender Weise können auch in den Durchkontaktierungs löchern derartige isolierende Zwischenschichten erzeugt werden.
    [0024] Zur Herstellung der Widerstandsbahnen können auf die isolierenden Schichten in üblicher Dickschichttechnik übliche Widerstandsbahnen erzeugende Massen aufgetragen werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Pasten auf Platin-Basis oder auf Basis anderer Pt-Metalle oder auf Platin-Cermetbasis verwendet. Diese Pasten können in bekannter Weise unter Verwendung von organischen Bindemitteln und/oder Haftverbesserem, Weichmachern und organischen Lösungsmitteln hergestellt werden. Sollen gleichzeitig isolierende Zwischenschichten erzeugt werden, so können den Pasten geringere Mengen von Verbindungen mit einem 5-wertigen oder höherwertigen Kation zugesetzt werden, z. B. Nb2O5. Als haftverbessernde Zusätze eignen sich z. B. Al2O3, ZrO2 und Silikate.
    [0025] Durchkontaktierungslöcher können durch einfaches Ausstanzen erzeugt werden, Die Isolierung der Durchkontaktierungslöcher kann z. B. mittels einer isolierenden Al2O, -Schicht oder durch Verwendung einer Paste des beschriebenen Typs mit einem 5- oder höherwertigen Kation erfolgen.
    [0026] In vorteilhafter Weise wird der Laminat verbünd aus zwei Keramikfolien, nämlich einer Basisfolie mit einer in Dickschichttechnik aufgedruckten Widerstandsbahn und einer zweiten Folie, die die Widerstandsbahn hermetisch abdeckt, sowie gegebenenfalls isolierenden Schichten und einem hermetisch abdichtenden Rahmen gebildet. Gegebenenfalls können weitere Schichten am Aufbau des Laminatverbundes beteiligt sein, z. B. haftverbessernde Schichten.
    [0027] Zum Zusammenlaminieren der Folien und zur Ausbildung des hermetisch abdichtenden Rahmens lassen sich interlaminare Binder, z. B. auf YSZ-Basis verwenden.
    [0028] Der Laminatverbund wird anschließend gesintert, z. B. durch 1- bis 10-stündiges Erhitzen auf Temperaturen von 1350 bis 1500 °C. Nach, gegebenenfalls jedoch auch bereits vor, Durchführung des Sinterprozesses können im Bereich der Durchkontaktierungslöcher elektrische Kontakt flächen aufgedruckt werden. Bei Verwendung von PTC-Widerstandsbahnen auf Nickel-Basis oder auf Nickel-Legierungs-Basis ist Sorge dafür zu tragen, daß die Sintertemperatur beim Zusammensintern der Folien bei unter 1400 °C, vorzugsweise unter 1300 °C liegt. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß Folien mit einem vergleichsweise hohen Flußmittel- bzw. Glasgehalt verwendet werden. So können beispielsweise bekannte Al2O3 -Folien verwendet werden, die bereits bei Temperaturen von 900 ºC gesintert werden können. Bei Verwendung von PTC-Widerstandsbahnen auf Nickel-Basis oder auf Nickel-Legierungs-Basis ist ferner eine Sinterung in inerter, vorzugsweise reduzierender Atmosphäre, z. B. einer Atmosphäre aus 90 % N2 und 10 % H2 erforderlich.
    [0029] Zur Herstellung erfindungsgemäßer PTC-Temperaturfühler werden die beschriebenen Temperaturfühlerelemente in Gehäuse bekannter Bauart und Konstruktionen eingesetzt, z. B. in solche des aus der DE-OS 32 06 903 bekannten Typs.
    [0030] Zeichnung
    [0031] Die Figuren dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind schematisch dargestellt in:
    [0032] Fig. 1 die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer vorteilhaften Aus führungs form eines PTC- Temperaturfühlerelementes mit Folien auf Isolatorkeramik-Basis für einen erfindungs gemäßen PTC- Temperaturfühler und in Fig. 2 die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer zweiten vorteilhaften Ausführungs form eines PTC-Temperaturfühlerelementes mit Festelektrolytfolien für einen erfindungs gemäßen PTC-Temperaturfühler.
    [0033] Gemäß Fig. 1 verfährt man bei der Herstellung einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung eines PTC-Temperaturfühlerelementes für einen erfindungs gemäßen PTC-Temperaturfühler in der Weise , daß man
    [0034] 1 . aus einer Folie 1 auf Isolatorkeramik-Basis Durchkontaktierungs löcher 5 , 5 ' ausstanzt und Durchkontakttierungen erzeugt ,
    [0035] 2. auf diese Folie 1 eine PTC-Widerstandsbahn 6 und auf ihre Rückseite Kontakt flächen 7 , 7 ' aufdruckt ,
    [0036] 3. auf die Folie 2 auf Isolato rkeramik-Basis eine interl aminare Binderschicht 2 aufdruckt und
    [0037] 4. die beiden Folien unter Anwendung von Druck und erhöhter Temperatur zusammenlaminiert , ggf. die im Mehrfachnutzen hergestellten PTC-Temperaturfühlerelemente aus dem Laminat herauss chneidet und diese dann einem Sinterprozeß unterwirft .
    [0038] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verwendet man als Folien auf Isolatorkeramik-Basis solche auf Al2O3-Basis . Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, Folien einer Schichts tärke von 0, 1 bis 0 , 6 mm, vorzugsweise 0 , 25 b is 0 , 3 mm zu verwenden. Gegebenenfalls können ferner Folien auf Al2O3 -Basis mit einem Flußmittelzuschlag auf Silikat-Basis, z. B. Erdalkalioxidsilikat-Basis oder mit Zusatz von metastabilen tetragonalen ZrO2-Partikeln geringer Korngröße zu Al2O3, wobei eine sehr homogene Verteilung der ZrO2-Einlagerungen zu einer erhöhten Festigkeit und einer verbesserten Temperäturschockbeständigkeit führen soll, verwendet werden. Diese Keramik ist auch als dispersions verfestigte Al2O3-Keramik bekannt geworden.
    [0039] Zur Erzeugung der PTC-Widerstandsbahn lassen sich übliche PTC-Widerstandspasten verwenden, in vorteilhafter Weise Pt/Al2O3-Cermet-Pasten, z. B. mit Pt oder einer Pt-Legierung und zum Rest Al2O3. In vorteilhafter Weise läßt sich zur Herstellung der Widerstandsbahn, der Durchkon taktierungen und der Kontakt flächen eine Pt/Al2O3-Cermet-Paste verwenden.
    [0040] Gemäß Fig. 2 verfährt man bei der Herstellung einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung eines PTC-Temperaturfühlerelementes aus Folien auf Festelektrolyt-Basis in der Weise, daß man
    [0041] 1. auf eine Keramikfolie 1 auf Festelektrolytbasis eine Isolationsschicht 3 und einen hermetisch abdichtenden Rahmen 4 sowie auf ihre Rückseite (im Bereich der später aufzudruckenden Kontakte) eine Isolationsschicht 3' aufdruckt,
    [0042] 2. Durchkontaktierungslöcher 5, 5' ausstanzt und Durchkontaktierungen erzeugt,
    [0043] 3. auf die Isolationsschicht 3 eine PTC-Widerstandsbahn 6 aufdruckt,
    [0044] 4. die Rückseite der Folie mit Kontaktflächen 7, 7' versieht, und 5. auf die Frontseite der Folie 1 eine zweite Keramikfolie 2 auf Festelektrolytbasis, auf die zuvor eine Isolationsschicht 3" und ein hermetisch abdichtender Rahmen 4' aufgedruckt worden waren, aufbringt und die Folien zusammenlaminiert, ggf. die in Mehrfachnutzen hergestellten PTC- Temperaturfühlerelemente aus dem Laminat herausschneidet und diese dann einem Sinterprozeß unterwirft.
    [0045] Diese Verfahrensweise läßt sich in verschiedener Weise modifizieren. So ist es z. B. möglich, in den ausgestanzten Durchkontaktierungs löchern 5, 5' eine Isolierschicht und einen elektrischen Leiter in einem Arbeitsgang zu erzeugen, indem man in den Durchkontakt i er ungs löchern eine Paste aus einem Leiter, z. B. Platin, und einer Verbindung mit einem 5- oder höherwertigen Kation, z. B. Nb2O5, abscheidet. Auch kann z. B. auf die Frontseite der Keramikfolie 1 mit der aufgedruckten Widerstandsbahn eine Keramikfolie 2 ohne Isolationsschicht 3" und ohne abdichtenden Rahmen 4' auflaminiert werden, wenn diese Schicht und dieser Rahmen zuvor auf die Folie 1 aufgedruckt worden sind.
    [0046] In vorteilhafter Weise werwendet man als Festelektτolyt-Keramikfolien solche auf YSZ-Basis, zweckmäßig einer Stärke von 0,1 - 0,6 mm. Die Isolationsschichten bestehen in vorteilhafter Weise aus AI2O3 -Schichten. Zur Erzeugung der PTC-Widerstandsbahn 6 und der Kontakt flächen 7, 7' läßt sich in vorteilhafter Weise eine Paste aus Platin- und Al2O3-Teilchen verwenden. Zur Ausbildung des hermetisch abdichtenden Rahmens eignet sich vorzugsweise ein in ter laminar er Binder, z. B. auf YSZ-Basis.
    [0047] Bei der Herstellung einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines PTC-Temperaturfühlerelementes aus Folien auf Festelektroly Basis verfährt man, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei man jedoch diesmal 1. in eine Keramikfolie 1 auf Festelektrolytbasis Durchkontaktierungslöcher 5, 5' stanzt,
    [0048] 2. in den Durchkontaktierungslöchern einen elektrischen Leiter abscheidet, der eine Verbindung mit einem 5- oder höherwertigen Kation zur Erzeugung elektrisch isolierender Bereiche während des Sinterprozesses enthält,
    [0049] 3. auf der Frontseite der Fol ie 1 in Sieb druckte chnik die Widerstandsbahn 6 aufdruckt, die ebenfalls aus dem unter 2. aufgeführten Grund eine Verbindung des beschriebenen Typs enthält,
    [0050] 4. auf die Rückseite der Folie 1 die Kontaktflächen 7, 7' aufdruckt, die wiederum aus dem unter 2. angegebenen Grund eine Verbindung des angegebenen Typs enthalten.
    [0051] 5. auf die Frontseite der Folie 1 eine zweite Keramikfolie, auf die zuvor eine interlaminare Binderschicht 2 auf YSZ-Basis aufgedruckt worden war, auflegt und
    [0052] 6. die beiden Folien zusammenlaminiert, ggf. die im Mehrfachnutzen hergestellten Fühlerelemente aus dem Laminat herausschneidet und diese sintert.
    [0053] Diese weitere vorteilhafte Ausgestaltung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen zweiten Ausgestaltung somit im wesentlichen dadurch, daß auf Isolationsschichten zum Zwecke der Isolierung der Widerstandsbahn gegenüber den Keramikfolien verzichtet wird. Ermöglicht wird dies dadurch, daß zur Erzeugung der Widerstandsbahn eine Druckpaste aus Metallteilchen, z. B. Platin und einer Verbindung mit einem 5- oder höherwertigen Kation, z. B. Nb2O5 sowie ferner gegebenenfalls einer keramischen Komponente, z. B. Al2O3, verwendet wird. Auch diese Verfahrensweise läßt sich modifizieren . So ist es beispielsweise möglich , das Durchkontaktieren zus ammen mit dem Aufdrucken der Widers tandsbahn und dem Anbringen der Kontakt flächen 7 , 7 ' durchzuführen .
    [0054] Die Wider Stands bahn kann in allen Fällen in vorteilhafter Weise z . B . auch in Mäanderform ausgeführt sein . Die Sintertemperatur liegt zweckmäßig im Bereich von 1350 - 1650 °C, oder auch darunter , falls Widerstandsbahnen auf Ni-Basis oder Ni-Legierungsbasis verwendet werden , bei Sinterzeiten von 1 bis 10 Stunden.
    [0055] Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    [0056] Beispiel 1
    [0057] Zur Herstellung einer ersten erfindungs gemäßen Ausführungs form eines PTC-Temperaturfühlerelementes aus zwei Al2O3-Keramikfolien wurde wie in Fig. 1 schematisch dargestellt verfahren. Verwendet wurden zwei Folien einer Stärke von jeweils 0 , 3 mm. In die Basisfolie wurden zunächst Durchkontakierungs löcher gestanz t. Zur Erzeugung der Durchkontaktierungen wurde eine Pt/Al2O , -Paste durch die Löcher gesaugt . Auf die Frontseite der Folie wurden dann eine Widers tandsbahn aus Pt/Al2O3-Cermet aufgedruckt. Danach wurden auf die Rückseite der Folie im Bereich der Durchkontaktierungs löcher Kontaktflächen aus Pt/Al2O3-Cermet aufgedruckt. Anschließend wurde auf die Frontseite der Folie eine interlaminare Binderschicht auf Al2O 3-Basis aufgedruckt. Auf die so bedruckte Folie wurde dann die zweite Al20,Keramikfolie aufgebracht , worauf die Folien zusammenlaminiert und gesintert wurden. Die Sintertemperatur lag bei 1 600 ºC. Die Sinterdauer betrug 3 Stunden.
    [0058] Das erhaltene Temperaturfühlerelement konnte mit Erfolg in einem Gehäuse des aus der DE -OS 32 06 903 bekannten Typs eingesetzt und zur Temperaturmessung von Ab gasen von Ver brennungsmotoren verwendet werden.
    [0059] Beispiel 2
    [0060] Zur Herstellung eines weiteren erfindungs gemäßen PTC-Temperaturfühlerelementes wurde, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, wie folgt verfahren:
    [0061] Verwendet wurden zwei Keramikfolien 1 und 2 auf YSZ-Basis mit einer Stärke von jeweils 0,3 mm. In einer ersten Verfahrensstufe wurden auf die Basisfolie 1 eine AL2O3-Isolations Schicht 3 und ein hermetisch abdichtender Rahmen aus einem interlaminaren Binder auf YSZ-Basis sowie auf die Folienrückseite (im Bereich der später aufzudruckenden Kontakte) ebenfalls eine Al2O3-lsolierschicht aufgedruckt, worauf Durchkontaktierungslöcher 5 und 5' ausgestanzt und mit einer Al2O3-lsolationsschicht sowie darüber mit einer elektrisch leitenden Pt/Al2O3-Cermetschicht versehen wurden.
    [0062] In einer weiteren Verfahrens stufe wurde auf die Isolationsschicht 3 der Basisfolie 1 die PTC-Widerstandsbahn 6 aus Pt/Al2O3, gegebenenfalls in Mäanderform, aufgedruckt.
    [0063] Auf die Rückseite der Basisfolie 1 wurden elektrische Kontaktflächen 7 und 7' aus Pt/Al2O3 gedruckt.
    [0064] Gleichzeitig wurde auf die Keramikfolie 2 eine Al2O3-Isolationsschicht sowie ein hermetisch abdichtender Rahmen 4' auf YSZ-Basis aufgedruckt. Die Al2O3-lsolationsschicht konnte andererseits anstatt auf die Keramikfolie 2 auch auf die Folie 1 aufgedruckt werden. Nach Bildung des Verbundkörpers durch Zusammenlaminieren wurde der Körper durch 4-stündiges Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 1400 ° C gesintert .
    [0065] Der erhaltene PTC-Temperaturfühler wurde in ein Gehäuse des aus der DE-OS 32 06 903 bekannten Typs eingesetzt und zur Temperaturmessung von Abgasen von Verbrennungsmotoren verwendet .
    [0066] Beispiel 3
    [0067] Zur Herstellung einer dritten Aus führungs form eines PTC-Temperaturfühlerelementes aus Keramikfolien auf Festelektrolytbasis für einen erfindungs gemäßen Temperaturfühler wurde , wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, verfahren. Abweichend von den in Beispiel 1 beschriebenen Materialien wurden j edoch andere Materialien verwendet . Verwendet wurden diesmal zwei Keramikfolien 1 und 2 auf YSZ-Basis mit einer Stärke von jeweils 0 , 3 mm.
    [0068] Zunächst wurden in die Keramikfolie 1 Durchkontaktierungslöcher 5 und 5 ' gestanzt . Zur Ausbildung der Durchkontaktierungen wurden in den aus gestanzten Löchern eine Platin-Cermetpaste der folgenden Zusammensetzung abgeschieden :
    [0069] 85 Gew. -Teile Pt-Pulver 12 ,5 Gew. -Teile Nb2O5-Pulver 2 , 5 Gew . -Teile Al2O3-Pulver. Auf die Frontseite der Folie 1 wurde nunmehr in Sieb drucktechnik aus gehend von einer Pt-Paste , wie sie für die Erzeugung der Durchkontaktierungen verwendet wurde , die Widerstandsbahn 6 aufgedruckt und auf die Rückseite wurden mit der gleichen Paste die Kontaktflächen 7 , 7 ' aufgetragen .
    [0070] Danach wurde wie in Beispiel 2 beschrieben verfahren , mit der Ausnahme j edoch , daß auf die Folie 2 keine Al2O3 -Isolationsschicht aufgedruckt wurde und anstelle des hermetisch ab dichtenden YSZ-Dichtungs rahmens eine ganzflächige interlaminare Binderschicht auf YSZ-Basis aufgebracht wurde .
    [0071] Das erhaltene PTC-Temperaturfühlerelement wurde in ein Gehäuse des aus der DE-OS 32 06 903 bekannten Typs eingesetzt und zur Temperaturmessung von Ab gasen von Verbrennungsmotoren verwendet .
    权利要求:
    ClaimsAnsprüche
    1 . PTC-Temperaturfühler , insbesondere zur Verwendung in der Ab gas anläge von Verb rennungsmotoren, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Fühlerelement mit einem PTC-Widerstand, dadurch gekennzeichnet , daß das Temperaturfühlerelement aus einem Laminatverbund aus Keramikfolien
    (1 , 2) gebildet wird, in dem der PTC-Widerstand mit Leiterbahnen (6) hermetisch gegenüber dem Meßgas und der Umgebungs luft abgekapselt ist.
    2. PTC-Temperaturfühler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfolien (1 , 2) des Temperaturfühlerelementes aus Folien auf Isolatorkeramik-Basis bestehen , und zwar einer Basisfolie (1 ) mit einem in Dickschichttechnik aufgedruckten PTC-Widerstand mit Leiterbahnen (6) sowie einer weiteren Folie (2) , die mit der Basisfolie (1 ) zus ammenlaminiert und zusammengesintert ist.
    3. PTC-Temperaturfühler nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Keramikfolien (1 , 2 ) des Temperaturfühlerelementes aus Folien auf Al 2O3 -Basis bestehen.
    4. PTC-Temperaturfühler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Laminat verbünd des Temperaturfühlerelementes aus zwei Festelektrolyt-Keramikfolien (1 , 2 ) gebildet wird, nämlich einer Basisfolie ( 1 ) mit einem in Dickschichttechnik aufgedruckten PTC-Widerstand mit Leiterbahnen (6 ) und einer weiteren Folie (2) , die mit der Basis folie (1 ) zusammenlaminiert und zusammengesintert ist .
    5. PTC-Temperaturfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festelektrolyt-Keramikfolien (1) und (2) aus Folien von mit Yttrium stabilisiertem ZrO2 (YSZ-Folien) bestehen und daß zwischen dem PTC-Widerstand mit Leiterbahnen (6) einerseits und den Festelektrolytfolien (1) und (2) andererseits isolierende Schichten (3, 3") angeordnet sind.
    6. PTC-Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfolien des PTC- Temperaturfühlerelementes mittels eines interlaminaren Binders zusammen laminiert sind.
    7. Verfahren zur Herstellung eines PTC-Temperaturfühlerelementes für einen PTC-Temperaturfühler nach Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine erste Keramikfolie (1) auf Isolatorkeramik-Basis, insbesondere auf Al2O3-Basis, Durchkontaktierungslöcher
    (5, 5') stanzt, Durchkon taktierungen erzeugt, im Bereich der Durchkontaktierungslöcher Kontakt flächen (7, 7') aufdruckt, die andere Seite der Folie mit einer PTC-Widerstandsbahn (6) bedruckt und die bedruckte Folie mit einer zweiten Folie (2) auf Isolatorkeramik- Basis, insbesondere auf Al2O3-Basis zusammenlaminiert und sintert, derart, daß die PTC-Widerstandsbahn (6) hermetisch gegenüber dem Meßgas und der Umgebungsluft abgekapselt ist.
    8. Verfahren zur Herstellung eines PTC-Temperaturfühlerelementes für einen PTC-Temperaturfühler nach Ansprüchen 1 sowie 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine erste Festelektrolyt-Keramikfolie (1) beidseitig isolierende Schichten (3, 3') aufbringt, Durchkontaktierungslöcher (5, 5') stanzt, diese mit einer isolierenden Schicht versieht, Durchkontaktierungen erzeugt, auf die eine isolierende Schicht (3) eine PTC-Widerstandsbahn (6) und auf die andere isolierende Schicht (3') im Bereich der Durchkontaktierungslöcher (5, 5') Kontaktflächen (7, 7') aufdruckt, auf die mit der PTC-Widerstandsbahn bedruckte Seite der Folie (1) eine zweite Festelektrolyt-Keramikfolie (2) mit einer zuvor aufgebrachten isolierenden Schicht (3") sowie einem hermetisch abdichtenden Rahmen (4') aufbringt und die Folien zusammenlaminiert und sintert, derart, daß die PT C-Widerstandsbahn (6) hermetisch gegenüber dem Meßgas und der Umgebungsluft abgekapselt ist.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man anstatt besondere isolierende Schichten zwischen Festelektrolytfolien (1, 2) und Widerstandsbahn (6) in den Durchkontaktierungslöchern (5, 5') und unter den Kontaktflächen (7, 7') vorzusehen, zur Erzeugung der Widerstandsbahn (6), den Durchkontaktierungen und den Kontakt flächen (7, 7') Pasten oder Suspensionen mit einem Zusatz an einem Oxid, Mischoxid, Salz oder einer metallorganischen Verbindung eines 5- oder höherwertigen Metalls verwendet, aus dem bei Sintertemperatur ein 5- oder höherwertiges Kation unter Ausbildung isolierender Bereiche in die Festelektrolyt-Keramikfolien ein diffundiert.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Paste oder Suspension mit einem Zusatz an Nb2O5 verwendet.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man von Keramikfolien einer Stärke von 0,1 bis 0,6 mm ausgeht.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperaturfühler maschinell in Mehrfachnutzen fertigt.
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