(57)【要約】  プレート構造に埋設されたセンサ素子（１）を備えている電気コンポーネントに関する。プレート構造は、少なくとも３つのプレート（２１，２２，２３）と、これらの間に配置され、センサ素子（１）と導電接続された条導体（３１，３２，３３）とを含んでいる。条導体のうち少なくとも２つは露出領域（３１ａ，３２ａ）を有している。さらに、センサ素子（１）をカプセル封じする方法、およびプレート構造を製造する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気コンポーネントであって、
プレート構造に埋設されたセンサ素子（１）を備えており、
前記プレート構造は少なくとも３つのプレート（２１，２２，２３）と、これらの間に配置され、前記センサ素子（１）と導電接続された条導体（３１，３２，３３）とを含んでおり、
前記条導体のうち少なくとも２つは露出領域（３１ａ，３２ａ）を有している電気コンポーネント。
【請求項２】
電気コンポーネントであって、
プレート構造に包囲されたセンサ素子（１）を備えており、
前記プレート構造は条導体（３１，３２，３３）を備える少なくとも３つのプレート（２１，２２，２３）を含んでおり、
前記センサ素子（１）は、末端側のプレート（２３）の内面に配置された条導体（３３）を介して、中央のプレート（２２）の条導体（３２）と導電接続されている電気コンポーネント。
【請求項３】
前記センサ素子は温度検知器である、請求項１または２に記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記プレート（２１，２２，２３）の大きさは、前記プレート構造の少なくとも１つの領域に、前記条導体（３１，３２）の露出領域（３１ａ，３２ａ）を備える段部が形成されるように選択されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項５】
前記プレート（２１，２２，２３）は、２つの末端側のプレート（２１，２３）と、これらの間に配置され、前記センサ素子（１）を収容するための開口部（２７）が形成された中央のプレート（２２）とを含んでいる、請求項１から４のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項６】
前記第１の末端側のプレート（２１）には前記センサ素子（１）と導電接続された第１の条導体（３１）が構成されており、
前記第１の条導体（３１ａ）の露出領域（３１ａ）は前記コンポーネントの第１の接触面を形成している、請求項５に記載のコンポーネント。
【請求項７】
前記中央のプレート（２２）には第２の条導体（３２）が配置されており、
前記第２の条導体（３２）の露出領域（３２ａ）は前記コンポーネントの第２の接触面を形成しており、
前記第２の末端側のプレート（２３）の前記中央のプレート（２２）のほうを向いている主面には、前記センサ素子（１）を前記第２の条導体（３２）と導電接続する第３の条導体（３３）が配置されている、請求項６に記載のコンポーネント。
【請求項８】
前記第３の条導体（３３）は全面的に前記プレート構造に隠されている、請求項７に記載のコンポーネント。
【請求項９】
前記条導体の両方の前記露出領域（３１ａ，３２ａ）は同一の側から接触可能である、請求項１から８のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１０】
前記センサ素子（１）はＮＴＣセラミックを含む本体（１０）を含んでいる、請求項１から９のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１１】
前記プレート（２１，２２，２３）は電気絶縁性のセラミックを含んでいる、請求項１から１０のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１２】
連続する前記プレート（２１，２２，２３）は前記条導体（３１，３２，３３）のない領域で結合層（５１，５２）によって相互に結合されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１３】
前記条導体（３１，３２，３３）は焼き入れされた金属ペーストを含んでいる、請求項１から１２のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１４】
前記条導体（３１，３２，３３）は前記プレート構造の側方エッジに対して引っ込んでいる、請求項１から１３のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１５】
前記条導体（３１，３２）の前記露出領域（３１ａ，３２ａ）は段部エッジに対して引っ込んでいる、請求項１から１４のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項１６】
センサ素子をカプセル封じする方法において、
条導体（３１，３２，３３）を備える３つのプレート（２１，２２，２３）とセンサ素子（１）を準備するステップと、
下側および中央のプレート（２１，２２）を接合し、前記センサ素子（１）を前記中央のプレート（２２）の開口部（２７）へ挿入し、このとき前記センサ素子（１）は前記下側のプレート（２１）の条導体（３１）に接触するステップと、
前記上側のプレート（２３）を、前記センサ素子（１）が前記プレート（２１，２２，２３）の間で包囲されるように前記中央のプレート（２２）と結合し、このとき、前記上側のプレート（２３）の下面に配置された条導体（３３）が前記中央のプレートの条導体（３２）および前記センサ素子（１）に接触するステップとを有している方法。
【請求項１７】
プレート構造を製造する方法において、
条導体（３２，３３）を備える少なくとも２つのプレート（２２，２３）を準備し、
前記プレート（２２，２３）をその条導体（３２，３３）が相上下して当接するように相互に結合し、
相上下して位置する前記条導体（３２，３３）の領域を含む、前記プレートの間に配置された中間スペースに下から導電ペースト（４１）を挿入し、
前記導電ペースト（４１）はもっとも下のプレートに形成された開口部（２８）を通じて挿入される方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
センサ素子を備えるコンポーネントはドイツ特許出願公開第１０１３９１０９Ａ１号明細書から公知である。ドイツ特許第１９７４０２６２Ｃ１号明細書より、ＮＴＣサーミスタ用の焼結セラミックが公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
解決されるべき課題は、高い機械的安定性を有し、低コストな大量生産の方法で製造することができる、センサ素子を備える電気コンポーネントを提供することにある。
【０００３】
解決されるべき別の課題は、センサ素子をカプセル封じする方法、ならびに統合された条導体を備えるプレート構造を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の好ましい実施形態では、プレート構造に埋設された、センサ素子を備える電気コンポーネントが提供される。プレート構造は、少なくとも３つのプレートと、これらの間に配置され、センサ素子と導電接続された条導体とを含んでいる。条導体のうち少なくとも２つは露出領域を有している。
【０００５】
複合型素子として構成されたこのコンポーネントは高い機械的安定性によって特徴づけられ、高温の用途のための利用に適している。
【０００６】
第２の好ましい実施形態では、プレート構造と、これに包囲されたセンサ素子とを備える電気コンポーネントが提供される。プレート構造は、条導体を備える少なくとも３つのプレートを含んでいる。センサ素子は、末端側のプレートの内面に配置された条導体を介して、中央のプレートの条導体と導電接続されている。末端側のプレートの内面とは、当該プレートの中央のプレートのほうを向いている側、すなわち外側とは反対を向いている側である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】下側のプレートと中央のプレートの接合である。
【図２】センサ素子の挿入である。
【図３】上側のプレートの装着である。
【図４】プレート構造の内部空間への下からの導電ペーストの射出である。
【図５】中央のプレートへの上側のプレートの装着であり、各条導体の間にはプレートの結合前に導電ペーストが配置される。
【図６】統合されたセンサ素子を備える完成したプレート構造である。
【図７】条導体のない領域でプレート構造を示す断面図である。
【図８】図６、図７のプレート構造を上から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下において、これら両方の好ましい実施形態の好ましい構成について説明する。
センサ素子は、高温耐性のある温度検知器として構成されているのが好ましい。センサ素子は、１つの好ましい変形例ではＮＴＣサーミスタとして構成されており、ＮＴＣセラミックを含む本体を含んでいる。ＮＴＣはＮｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（負の温度係数）の略である。ＮＴＣセラミックは耐エージング性
であるのが好ましい。セラミック組成は、ペロブスカイト構造を有する位相均一系
【０００９】
【数１】
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【００１０】
をベースとしているのが好ましい。上述した組成をもつセラミックは、温度測定に関する高い感度によって特徴づけられる。特にドイツ特許第１９７４０２６２Ｃ１号明細書に記載されているその他のセラミック材料も、センサ素子に適している。セラミック材料にかかわる同文献の開示内容を、これをもって引用により取り入れる。
【００１１】
本体は、任意の断面をもつ平坦な形成物であるのが好ましい。本体は、たとえばディスクとして構成されていてよい。本体の両方の主面には、プレート構造の条導体のうち少なくとも１つと導電接続された電極が配置されているのが好ましい。
【００１２】
本体は焼結されるのが好ましい。条導体は導電性のペースト（導電ペースト）として、たとえばスクリーン印刷法でプレートへ塗布されて焼き付けられるのが好ましい。異なる条導体の間の接続や、条導体とセンサ素子の間の接続のためにも用いられる導電ペーストは、ＡｇＰｔ，ＡｇＰｄおよび／またはＰｔに属する粒子を含んでいるのが好ましい。このような特性を有する条導体および電気接続部は、高い酸化／還元抵抗性によって特徴づけられる。
【００１３】
プレートの大きさは、プレート構造の少なくとも１つの領域に、条導体の露出領域を備える段部が形成されるように選択されているのが好ましい。
【００１４】
プレートは、互いに異なる横方向寸法を有しているのが好ましい。１つの好ましい変形例では、横方向寸法は下から上に向かって減少しており、またはこの逆である。別の変形例では、中央のプレートは両方の末端側のプレートよりも広く構成されていてよく、それにより、中央のプレートの１つの領域が突出することになる。
【００１５】
プレートは、２つの末端側のプレートと、これらの間に配置された１つの中央のプレートとを含んでおり、中央のプレートにはセンサ素子を収容するための貫通する開口部が構成されているのが好ましい。この開口部は、原則として、中央のプレートが末端側のプレートに対して段差をもつことによって構成されたニッチで置き換えることができる。このようなニッチの寸法は、センサ素子の寸法に合わせて適合化されているのが好ましい。
【００１６】
末端側のプレートのうち少なくとも１つが開口部を有することもできるが、その断面積はセンサ素子の断面積よりも明らかに小さいのが好ましい。
【００１７】
１つの好ましい変形例では、第１の末端側のプレートに、センサ素子と導電接続された第１の条導体が構成されている。第１の条導体の露出領域は、コンポーネントの第１の接触面を形成しているのが好ましい。
【００１８】
中央のプレートには、第２の条導体が配置されているのが好ましい。第２の条導体の露出領域は、コンポーネントの第２の接触面を形成しているのが好ましい。
【００１９】
これら両方の接触面は、コンポーネントの同一の側から接触可能であるのが好ましい。あるいは、２つの向かい合う側から接触面を接触させることも可能である。
【００２０】
第２の末端側のプレートの内面すなわち中央のプレートの方を向いている主面には、センサ素子を第２の条導体と導電接続する第３の条導体が配置されているのが好ましい。第３の条導体は、全体的にプレート構造に埋め込まれているのが好ましい。
【００２１】
別の変形例では、中央のプレートの両方の主面に、それぞれ末端側のプレートの内面に構成された好ましくは隠された条導体によってセンサ素子と導電接続された条導体が構成されている。
【００２２】
プレートは、たとえばＡｌｏｘやＳｉ３Ｎ４を含む電気絶縁性のセラミックを含んでいるのが好ましい。絶縁性の特性をもつ安定したプレートの複合体にセンサ素子が組み込まれていることによって、コンポーネントの動作時に良好な電気絶縁が保証される。
【００２３】
連続するプレートは、条導体のない領域で、結合層によって相互に結合されているのが好ましい。結合層は硬化したセラミック接着剤であるのが好ましい。結合層はＡｌ２Ｏ３粒子を含んでいるのが好ましい。結合層は、軟化温度が１０００℃よりも高い高温ガラスを含むことができる。
【００２４】
条導体は、プレート構造の側方エッジから間隔をおいているのが好ましい。特に、条導体の露出領域は段差エッジに対して引っ込んでいてよい。
【００２５】
条導体は、１０から１００マイクロメートルの厚みを有しているのが好ましい。センサ素子の電極は２０マイクロメートルの厚みを有しているのが好ましい。プレートは、０．２から１ｍｍの厚みを有しているのが好ましい。
【００２６】
上述したコンポーネントは、１０００℃の領域の温度測定用として利用することができる。したがって、接触面として意図される条導体の領域が、外部の接続導体と溶接されていると好ましい。
【００２７】
プレート構造は金属スリーブに配置することができる。
さらに、センサ素子をカプセル封じする方法が提供される。この方法は次のステップを含んでいる。まず、条導体を備える３つのプレートとセンサ素子が準備される。下側および中央のプレートが接合され、センサ素子が中央のプレートの開口部へ挿入され、このときセンサ素子は下側のプレートの条導体に接触する。センサ素子の挿入前には露出している当該条導体の領域には、後に挿入後にセンサ素子と条導体の間の安定した導電接続を成立させる導電ペーストが配置されるのが好ましい。上側のプレートは、センサ素子が各プレートの間で包囲されるように中央のプレートと結合され、このとき、上側のプレートの下面に配置された条導体が、中央のプレートの条導体およびセンサ素子に接触する。
【００２８】
上側のプレートの装着前に、センサ素子および／または中央のプレートの条導体に導電ペーストを配置することができ、この導電ペーストは焼き入れの後、センサ素子と上側のプレートの条導体との間で、ならびに上側および中央のプレートの相上下して位置する条導体の間で、安定した導電接続を成立させる。
【００２９】
別案として、連続するプレートの互いに当接する内側に位置する条導体は、次の方法で互いに堅固に結合することができる。相上下して位置する条導体の領域を含む、各プレートの間に配置された中間スペースに、下から導電ペーストが挿入される。この導電ペーストは、下側のプレートに構成された開口部を通じて挿入されるのが好ましい。
【００３０】
上側のプレートの装着後、包囲されたセンサ素子を備えるプレート構造が約８００−１１００℃の温度まで加熱されるのが好ましく、このとき導電ペーストが焼き入れされる。
【００３１】
次に、埋設されたセンサ素子を備えるコンポーネント、ならびに方法ステップについて、縮尺に忠実ではない模式的な図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、互いに接合された第１の末端側のプレート２１と中央のプレート２２を示している。接合前に、これらのプレートのうち少なくとも１つへ、図７に見ることができる結合層５１が塗布される。
【００３３】
プレート２１には第１の条導体３１が塗布されており、プレート２２には第２の条導体３２が塗布されている。条導体３１，３２の長さは、各プレートのエッジから間隔をおくように選択されている。
【００３４】
プレート２２は貫通する開口部２７を有している。プレート２１，２２が結合された後（図２）、中央のプレート２２の開口部２７と下側のプレート２２の表面によって、第１の条導体３１の一部が底面に配置された止まり穴が形成される。この止まり穴に、導電ペースト４１および次いでセンサ素子１が挿入される。
【００３５】
センサ素子１は、本体１０と、本体１０が間に配置された２つの電極１１，１２とを含んでいる。本体１０の厚みは、中央のプレート２２の厚みと実質的に等しいのが好ましい。
【００３６】
導電ペースト４１は、センサ素子１の下側の電極１１と条導体３１との間に配置されている。
【００３７】
次いで、第２の末端側のプレート２３が、中央のプレートおよびその中に配置されたセンサ素子と結合される（図３）。接合前に、プレート２２，２３のうち少なくとも１つへ、図７に見ることができる結合層５２が塗布される。
【００３８】
プレート２３の内方を向いている側には、一方ではセンサ素子１の電極１２に合わせて適合化され、他方では第２の条導体３２に合わせて適合化された第３の条導体３３が配置されている。
【００３９】
プレート２３には、図４に示す態様ではプレート２２，２３の間に形成される内部空間へ導電ペーストを挿入するために設けられた、貫通する開口部２８が構成されているのが好ましい。この開口部は、条導体３３の任意の個所に連通することができる。
【００４０】
図４に示す方法の態様では、ここまでで形成されたプレート構造が反転されている。第２の末端側のプレート２３の開口部２８を通じて、下から導電ペースト４２が射出される。プレート構造が加熱されると、導電ペースト４２が条導体３３の面全体を湿潤し、このとき特に条導体３３，３２の間で、ならびに条導体３３とセンサ素子の電極１２との間で、固定的な電気的結合が成立する。
【００４１】
図５には別の態様が示されており、ここでは導電ペースト４２，４３はプレート２３の装着前に、条導体３２，３３およびセンサ素子の電極１２のうちから（プレート構造の向きに応じて）選択される少なくとも１つの導体面の上に配置される。この場合、開口部２８を省略することができる。
【００４２】
完成したプレート構造が図６、図７、および図８に示されている。図７には、プレート構造の長手方向と平行な断面ＡＡが示されている。この領域にプレート構造は条導体を有していない。
【００４３】
プレート２１，２２の間には結合層５１が配置されており、プレート２２，２３の間には別の結合層５２が配置されている。結合層５２は、層５１よりもわずかに厚くなっていてよい。プレート２２，２３の間には２つの条導体３２，３３が相上下して配置されているのに対して、プレート２１，２２の間には１つの条導体３１しか配置されていないからである。
【００４４】
プレート２１，２２，２３は、それぞれのエッジが横の平面において少なくとも１つの側で互いにオフセットされるように寸法決めされて、相上下して位置している。このとき第１および第２の条導体３１，３２の領域３１ａ，３２ａが露出する。露出領域３１ａ，３２ａは、同一の側から（図６では上から）接触可能な接触面を構成する。
【００４５】
上述したコンポーネントは、各図面に示す部材の形状や個数、および前述した材料に関して限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１  センサ素子
１０  センサ素子の本体
１１，１２  センサ素子の電極
２１  下側のプレート
２２  中央のプレート
２３  上側のプレート
２７，２８  開口部
３１，３２，３３  条導体
３１ａ  条導体３１の露出領域
３２ａ  条導体３２の露出領域
４１，４２，４３  導電ペースト
５１，５２  結合層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009543322.tif 000012
2009543322.tif 000013
2009543322.tif 000014
2009543322.tif 000015
2009543322.tif 000016
2009543322.tif 000017
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2009543322.tif 000019
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