(57)【要約】【課題】温度センサであって、センサエレメントが設けられており、該センサエレメントが、セラミックサブストレートと、該セラミックサブストレートに沿って配置された白金薄膜抵抗とから成っており、白金薄膜抵抗が、少なくとも２つの接続ワイヤと電気的に結合されている形式のものを改良して、高い自動化率で製作できるようなものを提供する。【解決手段】少なくとも２つの接続ワイヤ３が、センサエレメント２とは反対側で、それぞれ結合領域４においてコンタクトピン５と電気的かつ機械的に結合されており、接続ワイヤ３の直径が、コンタクトピン５の直径よりも小さくなっており、結合領域４が、ガラス玉６によってカバーされている。【選択図】図１
2004163433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサであって、センサエレメントが設けられており、該センサエレメントが、セラミックサブストレートと、該セラミックサブストレートに沿って配置された白金薄膜抵抗とから成っており、白金薄膜抵抗が、少なくとも２つの接続ワイヤと電気的に結合されている形式のものにおいて、
少なくとも２つの接続ワイヤ（３）が、センサエレメント（２）とは反対側で、それぞれ結合領域（４）においてコンタクトピン（５）と電気的かつ機械的に結合されており、接続ワイヤ（３）の直径が、コンタクトピン（５）の直径よりも小さくなっており、結合領域（４）が、ガラス玉（６）によってカバーされていることを特徴とする、温度センサ。
【請求項２】
センサエレメント（２）および接続ワイヤ（３）が、ガラスキャップ（７）内に配置されており、センサエレメント（２）および接続ワイヤ（３）がガラスキャップ（７）内で気密に封入されるように、ガラスキャップ（７）が、ガラス玉（６）と融着されている、請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】
ガラスキャップ（７）が、空気か、または少なくとも希ガスで充填されている、請求項２記載の温度センサ。
【請求項４】
ガラスキャップ（７）の内側に真空が存在する、請求項２記載の温度センサ。
【請求項５】
ガラスキャップ（７）とセンサエレメント（２）と接続ワイヤ（３）との間の領域が、電気的に絶縁性の粉体で充填されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項６】
ガラスキャップ（７）が、センサエレメント（２）から間隔を有して設けられている、請求項２から５までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項７】
ガラスキャップ（７）が、接続ワイヤ（３）に対して垂直方向でみて円形の横断面を有している、請求項２から６までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項８】
ガラスキャップ（７）が、接続ワイヤ（３）に対して垂直方向でみて矩形または楕円形の横断面を有している、請求項２から６までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項９】
当該温度センサが、コンタクトピン（５）を含む全長で、５ｍｍから３０ｍｍまでの長さを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項１０】
コンタクトピン（５）が、屈曲して形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の温度センサ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載の温度センサを−７０度から＋６００度までの温度範囲で用いる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサであって、センサエレメントが設けられており、該センサエレメントが、セラミックサブストレートと、該セラミックサブストレートに沿って配置された白金薄膜抵抗とから成っており、白金薄膜抵抗が、少なくとも２つの接続ワイヤと電気的に結合されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような温度センサは、国際公開第００／０４３５６号パンフレットから公知である。ここでは白金抵抗層がセラミックサブストレートに沿って配置されていて、かつ不動態層によってカバーされている。白金抵抗層の接続面は、ワイヤまたは帯体またはクリップと電気的かつ機械的に結合され、次いでセラミック接着剤またはガラスによって封止される。
【０００３】
さらに白金温度センサが公知であり、ここでは白金帯体が薄いガラス小管に巻き付けられ、次いで巻き付けられた抵抗が被覆体またはガラスから成る管によってカバーされる。ガラス小管に対する白金抵抗の巻き付けを必要とする手作業での製作によって、製作コストが高くなっている。
【特許文献１】国際公開第００／０４３５６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の温度センサを改良して、高い自動化率で製作できるようなものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するための本発明の装置によれば、少なくとも２つの接続ワイヤが、センサエレメントとは反対側で、それぞれ結合領域においてコンタクトピンと電気的かつ機械的に結合されており、接続ワイヤの直径が、コンタクトピンの直径よりも小さくなっており、結合領域が、ガラス玉によってカバーされている。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明の構成では、ガラス玉は、気体および湿気に対して密に結合領域を閉鎖するので、この領域における腐食ひいては電気抵抗の不良化が回避される。ガラス玉の寸法は、有利にはミリメートル範囲である。２〜４ｍｍの範囲の直径を有するガラス玉が有利である。このような温度センサは、有利には乾燥した周囲環境で使用される。しかしながらこの温度センサは液体との接触状態で用いることもできる。
【０００７】
白金薄膜抵抗とは、白金または白金合金から成る、薄い、場合によっては構造化された膜を意味する。一般的にこのような抵抗は、陰極スパッタリングまたは蒸着のようなＰＶＤ法（physical vapour deposition）によって製作される。セラミックサブストレートと、これに沿って配置された白金薄膜抵抗とから成るセンサエレメントは、一般的に極めて小さな寸法を有している。２ｍｍ×２ｍｍ×０．４ｍｍの範囲の寸法（長さ×幅×厚さ）がセンサに適していると認められる。
【０００８】
特に有利には、センサエレメントおよび接続ワイヤがガラスキャップ内に配置されており、この場合センサエレメントおよび接続ワイヤがガラスキャップ内で気体および湿気に対して密に封入されるように、ガラスキャップが、ガラス玉と融着されている。ガラス玉とガラスキャップとの結合は、たとえば融着によって行うことができる。したがってセンサエレメント自体は機械的に保護されていて、ならびに腐食作用から保護されている。これによって湿った気体または粒子で負荷された気体において問題なく使用することができる。この場合有利には、ガラスキャップは５〜１５ｍｍの長さ、特に８〜１０ｍｍの長さを有している。有利には、ガラスキャップの内径は次のように選択するのが望ましく、すなわちガラスキャップがセンサエレメントを狭幅に包囲し、温度センサの応答時間の増加をもたらし得るような不必要に大きな間隔が形成されないように、選択するのが望ましい。このような温度センサは、その外見でダイオードに類似していて、かつこれと同様の形式でフレキシブルに利用もしくは使用可能である。
【０００９】
本発明の温度センサは、安価に製造可能で、かつ高い自動化率で製作可能で、しかも後続処理可能なミニセンサである。後続処理のためには、本発明の温度センサが帯止めされた構成（たとえば取付機械に機械式に供給するための、取付ベルトを用いた多数の温度センサの保持）で提供されると有利である。温度センサは、寸法が小さいのでフレキシブルに使用可能で、しかもセンサのためにとりわけ小さなスペースしか提供されない個所でも使用可能である。
【００１０】
この場合有利には、本発明の温度センサは、コンタクトピンを含めて５〜３０ｍｍの全長ならびに２．５〜５ｍｍの幅を有している。ガラスキャップを備えていない温度センサでは、コンタクトピンを含めて１５〜２５ｍｍの範囲の全長が有利である。ガラスキャップを備えた温度センサでは、コンタクトピンを含めて２０〜２８ｍｍの範囲の全長が有利である。もちろんコンタクトピンの長さは原則として使用個所に左右されるので、コンタクトピンの長さは広い範囲で可変である。ガラスキャップを備えたこのような温度センサでは、たとえば水の動いている場合（ｖ＝０．４／ｓ）の応答時間ｔ０．５＝０．７ｓもしくはｔ０．９＝１．８ｓが得られる。
【００１１】
ガラスキャップは、空気または少なくとも希ガスで充填することができ、しかも真空化することもできる。
【００１２】
さらにガラスキャップとセンサエレメントもしくは接続ワイヤとの間の領域は、電気的に絶縁性の粉体で充填することができる。
【００１３】
特にガラスキャップがセンサエレメントから離間して配置されていると有利である。さらにガラスキャップは、接続ワイヤに対して垂直方向でみて円形、矩形または楕円形の横断面を有している。
【００１４】
コンタクトピンは、真っ直ぐな形状でも屈曲した形状でも使用することができる。コンタクトピンの屈曲は完全に自動的に行うことができ、ここではコンタクトピンの相互間隔は、一般的な形式で所定のグリッド寸法（たとえば２．５４ｍｍ）に調節することができるので、たとえばプリント基板への温度センサの自動的な取付が簡単な形式で得られる。コンタクトピンの直径は０．４〜１．０ｍｍの範囲で認められる。コンタクトピンの材料としてたとえばニッケル被着された銅ワイヤを使用することができる。
【００１５】
本発明の温度センサの製作は、たとえば以下のようなステップで行われる。
−レーザ溶接による接続ワイヤと各コンタクトピンとの結合
−接続ワイヤとコンタクトピンとの結合領域におけるガラス玉の形成
−センサエレメントの領域におけるガラスキャップの被せ嵌め、およびガラスキャップとガラス玉との融着
本発明の温度センサは、その簡単な構造と標準構成部材の使用とに基づいて、極めて安価に製作可能で、かつ自動的に製作可能である。この温度センサは、その小さな寸法と特に高い応答速度とに基づいて、たとえば極めて短い応答時間を有している。
【００１６】
本発明の温度センサは、−７０から＋６００度までの温度範囲で使用するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて詳しく説明する。
【００１８】
図１には、センサエレメント２と２つの接続ワイヤ３とを備えた温度センサ１を示した。接続ワイヤ３は、ガラス玉６の内側で真っ直ぐなコンタクトピン５と結合されている。この結合については図１ａを参照されたい。
【００１９】
図１ａには、露出した、接続ワイヤ３と真っ直ぐなコンタクトピン５との結合領域４を備えた図１の温度センサを示した。この図１ａから判るように、ガラス玉６は、接続ワイヤ３とコンタクトピン５との間の結合領域４を完全に包囲するか、もしくはカバーしている。
【００２０】
図２には、実質的に円形のガラス玉６と融着されたガラスキャップ７を備えた温度センサ１を示した。真っ直ぐなコンタクトピン５は、ガラス玉６から突出していて、かつ電気的に接触させることができる。
【００２１】
図２ａには、図２の温度センサ１を縦断面図で示した。ここではガラスキャップ７の内側におけるセンサエレメント２の配置形式を判りやすく示した。この図２ａから判るように、ガラス玉６は接続ワイヤ３とコンタクトピン５との間の結合領域４を完全に包囲するか、もしくはカバーしている。
【００２２】
図２ｂは、図２ａの温度センサ１を、Ａ−Ａ′線に沿った横断面図で示しており、ここではガラス玉６に向かって示した。
【００２３】
図３には、実質的に矩形のガラス玉と融着されたガラスキャップ７を備えた温度センサ１を示した。屈曲されたコンタクトピン５は、ガラス玉６から突出していて、かつ電気的に接触させることができる。
【００２４】
図３ａは、図３の温度センサを縦断面図で示しており、ここではガラスキャップ７の内側におけるセンサエレメント２の配置形式を判りやすく示した。この図３ａから判るように、ガラス玉６は接続ワイヤ３と屈曲されたコンタクトピン５との間の結合領域４を完全に包囲するか、もしくはカバーしている。
【００２５】
図３ｂは、図３ａの温度センサ１を、Ｂ−Ｂ′線に沿った横断面図で示しており、ここではガラス玉６に向かって示した。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の温度センサを、ガラスキャップを備えていない状態で示した図である。
【００２７】
【図１ａ】図１の温度センサを、露出した、接続ワイヤとコンタクトピンとの間の結合領域で示した図である。
【００２８】
【図２】本発明の温度センサを、ガラスキャップを備えた状態で示した図である。
【００２９】
【図２ａ】図２の温度センサの縦断面図である。
【００３０】
【図２ｂ】図２ａの温度センサの、Ａ−Ａ′線に沿った横断面図である。
【００３１】
【図３】本発明の別の温度センサを、ガラスキャップを備えた状態で示した図である。
【００３２】
【図３ａ】図３の温度センサの縦断面図である。
【００３３】
【図３ｂ】図３ａの温度センサの、Ｂ−Ｂ′線に沿った横断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  温度センサ、  ２  センサエレメント、  ３  接続ワイヤ、  ４  結合領域、  ５  コンタクトピン、  ６  ガラス玉、  ７  ガラスキャップ
【図１】
2004163433.tif 000003
【図１ａ】
2004163433.tif 000004
【図２】
2004163433.tif 000005
【図２ａ】
2004163433.tif 000006
【図２ｂ】
2004163433.tif 000007
【図３】
2004163433.tif 000008
【図３ａ】
2004163433.tif 000009
【図３ｂ】
2004163433.tif 000010