專利名稱：用于制造溫度傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造溫度傳感器的方法，具體涉及一種使用 由非貴金屬和/或包括非貴金屬的合金制成的導(dǎo)線的方法，該導(dǎo)線已被 至少部分地化學(xué)鍍金或鍍金(例如通過無電流的鍍金方法)。
背景技術(shù)：
己經(jīng)以不同設(shè)計(jì)制造了采用薄膜技術(shù)的溫度傳感器(例如，鉑溫 度傳感器)，并且多年來一直使用該溫度傳感器執(zhí)行精確溫度測(cè)量任 務(wù)。
圖3示出了已知的溫度傳感器，同時(shí)圖3 (a)示出了該溫度傳感 器的橫截面視圖，圖3 (b)示出了該溫度傳感器的俯視圖。將大約lpm 厚度的鉑膜102涂敷在AL2O3陶瓷載體100上。構(gòu)造該鉑膜102，使其包 括例如100Q的電阻跡線。為了保護(hù)鉑膜102，在其上涂有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù) 層104。在圖3 (b)所示的兩個(gè)接觸點(diǎn)106處，將導(dǎo)線108焊接上。從而 確保了導(dǎo)線108有足夠的機(jī)械應(yīng)力，這是傳感器的其他工藝中或其使用 中所需要的，例如，涂敷固定釉110所需要的，導(dǎo)線108通過該固定釉 IIO承受附加的機(jī)械固定。由于在工作期間不允許釉變軟，因此在大約 800。C的溫度下焙燒固定釉110 (釉必定熔化)以確保高達(dá)600。C工作 溫度。對(duì)于甚至更高的工作溫度(例如，800°C)，對(duì)應(yīng)地采用更高熔 點(diǎn)的釉。
除了采用鉑電阻跡線以外，還可以采用其他金屬作為電阻跡線。 在根據(jù)圖3所述的溫度傳感器的現(xiàn)有已知設(shè)計(jì)中，特別是由高焙燒溫度 導(dǎo)致了使用純貴金屬線或貴金屬合金線作為導(dǎo)線，這是由于即使在更 高的加工溫度下，這些線也不會(huì)氧化。這里，對(duì)于貴金屬材料，特別 考慮了鉑、鈀或銀，并且優(yōu)選地，使用了金鈀合金作為貴金屬合金。 備選地，還使用具有足夠厚的貴金屬涂層的線，從而還可以防止非貴金屬芯在更高的加工溫度下氧化，其中，舉例來說，這里使用具有鉑
包層(sheathing)的鎳線。
在其他設(shè)計(jì)中，例如，如DE 100 20 931 Cl所述，將已證明特別 不貴重的、沒有鉑包層的純鎳線用作導(dǎo)線。然而，這里必須考慮由于 在溫度傳感器的制造期間對(duì)非貴金屬的使用所引起的具體問題。例如， 如果采用鎳線，則當(dāng)在焙燒工藝期間到達(dá)熔化階段時(shí)，在用于線固定 的固定釉小液滴的焙燒工藝中會(huì)發(fā)生鎳與固定小液滴的固定釉塊進(jìn)行 化學(xué)反應(yīng)的效應(yīng)。由于該化學(xué)反應(yīng)，線表面的濕潤區(qū)域中的許多小泡 逐漸形成于傳感器芯片的接觸點(diǎn)處的導(dǎo)線周圍的釉塊中。這些小泡降 低了固定的質(zhì)量，即，由此顯著地降低了導(dǎo)線處的最大容許張力。
從而將該問題考慮進(jìn)來，在該方法中，在附接了導(dǎo)線(如通過將 導(dǎo)線焊接上)之后并不玄即涂敷固定釉，但是，與上述已知的傳感器 相比，在附接后的進(jìn)一步的步驟中，所應(yīng)用的鎳線首先氧化。在進(jìn)一 步的焙燒工藝中，只有在這時(shí)才同樣熔化目前具有氧化層、通常方法 中在接觸點(diǎn)處具有固定釉的鎳線。然后，在進(jìn)一步的工藝步驟中，通 過還原過程(例如，在大約600。C的N2/H2大氣中)，在暴露的線區(qū)域(即，
沒有被固定塊覆蓋的區(qū)域)中移除己在鎳線整個(gè)長(zhǎng)度上形成的氧化層， 這是由于對(duì)于傳感器至測(cè)量電纜的另一連接或其他適合的連接點(diǎn)，氧 化層在這里是有干擾的。
通過上述過程，可以實(shí)現(xiàn)甚至非貴金屬線到溫度測(cè)量傳感器或上 述類型的溫度傳感器的良好固定。
盡管已示出了在N2/H2大氣中的還原之后立即可以將暴露的線端
非常充分地鍍上錫，但是對(duì)于所有類型的進(jìn)一步加工，暴露線部分的 全部或部分鍍錫是不利的。事實(shí)上，當(dāng)將傳感器釬焊到測(cè)量電纜或另 一接觸點(diǎn)時(shí)，這種鍍錫對(duì)于沒有問題的進(jìn)一步加工來說是有利的，但 是根據(jù)所使用的焊料將傳感器的工作溫度限制在大約200。C。此外，
由于導(dǎo)線的后續(xù)氧化將阻礙鍍錫，因此在還原之后必須立即進(jìn)行鍍錫。 對(duì)于更高溫度的應(yīng)用，軟焊料連接是不適合的。在這種應(yīng)用的情 況下，硬焊料連接或焊接連接用于傳感器的導(dǎo)線延長(zhǎng)，因此在這種環(huán) 境下預(yù)鍍錫是無意義的。盡管不使用鍍錫是最簡(jiǎn)單的方案，但是根據(jù)還原過程，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)確實(shí)能從氧化的鎳表面移除氧，而伴隨著使線表 面變粗糙的東西，因此，這同樣對(duì)重新氧化非常敏感。事實(shí)上，即使 在中等溫度下也會(huì)發(fā)生這樣的重新氧化，例如，在室溫下的延長(zhǎng)存儲(chǔ) 期間，并且特別在濕度升高的情況下。在圖3中，使用附圖標(biāo)記112表 示在延長(zhǎng)存儲(chǔ)的情況下逐漸形成的、導(dǎo)線108上的氧化層。
上述傳統(tǒng)傳感器的問題在于，根據(jù)其他使用(軟釬焊方法或硬釬 焊方法、焊接)，在完成了實(shí)際傳感器之后需要不同的工藝步驟。例如， 在實(shí)際連接之前，在進(jìn)一步加工中可能還需要附加的工藝步驟，其中， 針對(duì)期望的接觸而準(zhǔn)備傳感器。
DE 91 08 274 Ul描述了一種紅外探測(cè)器，具有由外殼罐和外殼插 座構(gòu)成的圓柱形外殼。通過多個(gè)平坦支撐引腳(plateau support pin) 在外殼內(nèi)支撐陶瓷的載板，這些平坦支撐引腳從外殼的內(nèi)部通過外殼 插座沿軸向向外指引。形成這些平坦支撐引腳作為鍍金接觸引腳。
DE 41 07 142 Al描述了一種在薄金屬層上產(chǎn)生貴金屬涂層的方 法，該薄金屬層由重量上至少70%的鐵、鈷和/或鎳構(gòu)成，且其雛晶具 有最大為0.5nm的顆粒尺寸，其中，以外部無電流或帶電流的
(galvanic)方式用0.1至10)am厚度的貴金屬層涂覆該金屬層，其中， 在用貴金屬進(jìn)行涂覆之前，在無氧化大氣中以從500。C至1300。C的溫 度范圍對(duì)該非貴金屬層進(jìn)行加熱，直到金屬的至少30%面積具有至少 2pm的顆粒尺寸，或者至少50X的面積具有至少lpm的顆粒尺寸為止。 在對(duì)非貴金屬層進(jìn)行冷卻之后，用貴金屬涂層對(duì)其進(jìn)行涂覆。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的方法，在制造之 后、后續(xù)進(jìn)一步加工期間無需其他工作的情況下，制造能夠被接觸的 溫度傳感器。
通過根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法來實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明提供了一種用于制造溫度傳感器的方法，所述溫度傳感器 包括由非貴金屬或包含非貴金屬的合金制成的至少一條導(dǎo)線，所述方
法包括傳感器； 從導(dǎo)線的至少一部分移除氧化層；以及
在移除了氧化層之后立即對(duì)導(dǎo)線的至少一部分進(jìn)行化學(xué)鍍金。 優(yōu)選地，所述溫度傳感器包括連接至電阻跡線的至少兩個(gè)接觸 點(diǎn)，并且每一接觸點(diǎn)附接有一條導(dǎo)線。
本發(fā)明是基于如下發(fā)現(xiàn)的采用無電流鍍金方法，在還原過程之 后立即至少部分地對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行化學(xué)鍍金，可以避免由如傳統(tǒng)方式所述 的導(dǎo)線氧化而產(chǎn)生的問題。因此，在非貴導(dǎo)線上獲得的金涂層提供了 極好的保護(hù)，防止還原的導(dǎo)線的上述氧化傾向。 一方面，由于鍍金導(dǎo) 線允許鍍錫，因此對(duì)于基本上所有后續(xù)工藝，鍍金導(dǎo)線不是問題，在
較長(zhǎng)的中間存儲(chǔ)時(shí)間之后可能期望隨后進(jìn)行鍍錫；另一方面，即使在 較長(zhǎng)的中間存儲(chǔ)時(shí)間之后也可以極好地對(duì)鍍金導(dǎo)線進(jìn)行釬焊、焊接或 巻曲。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，有利的是，化學(xué)鍍金工藝是以"外部無 電流"方式進(jìn)行的，即，無需使導(dǎo)線接觸電流源，如帶電流的方法中 所需要的那樣。
與上述已知方式相反，本發(fā)明是有利的，這是由于鍍金導(dǎo)線，可 以以任意方式進(jìn)一步加工溫度傳感器，而無需對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行其他改變。 一方面，對(duì)于期望的鍍錫和/或用于軟釬焊連接的釬焊材料，金層具有 良好的濕潤性，同時(shí)，金層對(duì)上述硬釬焊連接或焊接連接提供良好的 前提。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，鍍金的步驟包括將導(dǎo)線的至少一部 分浸入多個(gè)浴中，其中，優(yōu)選地，將導(dǎo)線接連浸入脫脂浴、沖洗浴i、
活化劑浴、沖洗浴ii、無電流鍍金浴和沖洗浴ni中。
根據(jù)另一實(shí)施例，對(duì)導(dǎo)線的所有暴露的部分進(jìn)行鍍金，其中，優(yōu) 選地，將傳感器全部或部分地浸入無電流鍍金浴中。
優(yōu)選地，非貴金屬是鎳，合金是鎳合金。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，
根據(jù)本發(fā)明的方法包括提供一種具有電阻跡線和接觸點(diǎn)的溫度傳感 器芯片；將導(dǎo)線附接至溫度傳感器；以及至少從要鍍金的導(dǎo)線的一部
分上移除在導(dǎo)線上形成的氧化層。


以下根據(jù)附圖，將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中
圖l是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的、本發(fā)明方法的流程圖2 (a)是根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器的橫截面視圖2 (b)是圖2 (a)的溫度傳感器的橫截面視圖3 (a)是傳統(tǒng)溫度傳感器的橫截面視圖3 (b)是圖3 (a)的溫度傳感器的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在根據(jù)圖l，將更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的制造方法的優(yōu)選實(shí) 施例。如步驟S100所示，假設(shè)如根據(jù)圖3所述的溫度傳感器，該溫度 傳感器的導(dǎo)線108部分地經(jīng)過了還原過程以至少部分地移除氧化層 112。在步驟S102中，首先將傳感器浸入脫脂浴中，然后在步驟S104 中，將傳感器浸入沖洗浴I中。在沖洗或清潔之后，在步驟S106中將傳 感器浸入活化劑浴中，然后在步驟S108中，將傳感器浸入沖洗浴II中。 然后，在步驟S110中將傳感器浸入無電流鍍金浴中，隨后在步驟S112 中將傳感器浸入沖洗浴III中。
步驟S112之后，如圖2所示，傳感器具有至少部分鍍金的導(dǎo)線。 在圖2中，已根據(jù)圖3而描述的元件具有相同的附圖標(biāo)記。如上所述， 通過還原過程，在區(qū)域U4中已經(jīng)從氧化層112移除了氧，因此這里暴 露出鎳，但表面粗糙度增加。根據(jù)本發(fā)明，如金層H4所示，對(duì)該區(qū)域 進(jìn)行鍍金?？梢?，通過本發(fā)明的方式可避免區(qū)域114中導(dǎo)線的重新氧化， 從而可以進(jìn)一步加工(特別是接觸)根據(jù)本發(fā)明而制造的傳感器，而 無需其他的中間步驟。備選地，還可以對(duì)導(dǎo)線的全部暴露部分進(jìn)行鍍 金。其后在導(dǎo)線的鍍金區(qū)域?qū)⒉粫?huì)形成氧化物。
在上述工藝中，優(yōu)選地使用適當(dāng)?shù)妮d物架，將全部溫度傳感器接 連完全浸入針對(duì)鍍金工藝而規(guī)定的浴中，并且在該工藝中，在無電流 鍍金浴中，金沉積在線的鎳表面上。這里進(jìn)行交換過程，根據(jù)該交換 過程，鎳原子進(jìn)入溶液，金原子沉積。該過程繼續(xù)，直到實(shí)現(xiàn)大約0.1)im
7厚度的金層為止。事實(shí)上，該過程繼續(xù)，直到鎳原子和金原子不再交 換為止。由于該方法的特性，即，非貴金屬和貴金屬之間的交換過程， 沒有金沉積在非金屬的部分上(即，在載體芯片和釉上)。如上所述， 由此獲得的鎳線108的金涂層114代表極好的保護(hù)，防止上述還原的鎳
線108的氧化傾向，因此，即使在較長(zhǎng)的中間存儲(chǔ)時(shí)間之后也能極好地
對(duì)鍍金的鎳線進(jìn)行釬焊、焊接或巻曲。
如果期望保持用于后續(xù)應(yīng)用的更厚的金層，同樣可以通過其他適
當(dāng)?shù)腻兘鸱椒?例如，帶電流的方法)來實(shí)現(xiàn)。然而，為了避免還原
的鎳線的氧化，根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)鍍金基本上是足夠的。
即使根據(jù)純鎳線己對(duì)該方法進(jìn)行了描述，但還可以使用具有由至 少一種其他元素(例如，鐵)組成的混合物的鎳合金。
根據(jù)應(yīng)用，基本上可以任意選擇每傳感器和/或每傳感器/陣列的
線的要鍍金的長(zhǎng)度，因此，例如，可能使用大約2mm至200mm的線長(zhǎng) 度。還將每傳感器/陣列的接觸數(shù)目限制為2個(gè)。當(dāng)然，可以向每傳感 器/陣列提供任意數(shù)目的(例如，幾百個(gè))接觸。同樣，可以任意選擇 光柵序列，即，各個(gè)接觸點(diǎn)的距離。線的直徑也可以在較寬的范圍內(nèi) 發(fā)生變化，其中，典型地，在0.1mm至0.5mm之間選擇線的直徑。
如果僅以全部線長(zhǎng)度的一部分將線浸入鍍金浴中時(shí)，則僅有浸入 的線長(zhǎng)度被鍍金，因此，還可以實(shí)現(xiàn)圖2所示的對(duì)線的部分鍍金。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在上述浴的成分和傳感器的浸入時(shí)間 的方面，如下選擇制造工藝的各種上述浴。
在外部無電流的無電流鍍金工藝(即，化學(xué)鍍金)中，通常要滿 足工藝流程期間的特定工藝參數(shù)(浴的順序、浴的成分、浴的溫度、 停留時(shí)間等)。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)圖l的流程圖來選擇順序。優(yōu)選地，不同 浴的成分如下
脫脂浴 具有氫氧化鈉的鹽混合物
活化劑浴 具有氟化氫銨的鹽混合物 無電流鍍金浴具有氰化亞金鉀的電解液，以及
沖洗浴i-ni: 脫鹽水優(yōu)選地，選擇以下浴溫度和停留時(shí)間 脫脂浴 50。C/大約5分鐘 活化劑浴 室溫/大約1.5分鐘 無電流鍍金浴70。C/大約20分鐘，以及 沖洗浴I-III: 室溫/l至2分鐘
盡管根據(jù)具有接觸點(diǎn)和鎳線的鉑溫度傳感器，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明的方式還可以用于釆用除 了鉑以外的材料作為電阻跡線的溫度傳感器。也不強(qiáng)制使用兩條導(dǎo)線， 如上所述，根據(jù)溫度測(cè)量傳感器的接觸條件，還可以使用兩條以上的 導(dǎo)線或者甚至僅使用一條導(dǎo)線。此外，如上所述，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例， 接連將溫度傳感器浸入不同的浴中，但優(yōu)選地，同時(shí)將多個(gè)傳感器設(shè) 置進(jìn)載體中，或者可以在切割傳感器之前將其浸入浴中。
此外，除了所述的鎳線和/或鎳合金線以外，也可以使用其他適當(dāng) 的非貴金屬或合金。
權(quán)利要求
1、一種用于制造溫度傳感器的方法，所述溫度傳感器包括由非貴金屬或包含非貴金屬的合金構(gòu)成的至少一條導(dǎo)線(108)，所述方法包括將所述導(dǎo)線(108)附接至所述溫度傳感器；以及從所述導(dǎo)線(108)的至少一部分(114)移除氧化層；其特征在于在移除了氧化層之后立即對(duì)所述導(dǎo)線(108)的所述至少一部分(114)進(jìn)行化學(xué)鍍金(S108)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述鍍金步驟包括將所述導(dǎo)線(108)的所述至少一部分浸入多個(gè)浴中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述導(dǎo)線(108)的所述部分(114)接連浸入脫脂浴(S102)、第一沖洗浴(S104)、活化劑浴(S106)、第二沖洗浴(S108)、無電流鍍金浴(SllO)、和第三沖洗浴(S112)中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)所述導(dǎo)線(108)的所有暴露部分進(jìn)行鍍金。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，將所述溫度傳感器部分或全部浸入無電流鍍金浴中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述導(dǎo)線(108)由鎳或鎳合金構(gòu)成。
全文摘要
提出了一種用于制造溫度測(cè)量傳感器的方法，該溫度測(cè)量傳感器包括至少一條用非貴金屬制成或由包含非貴金屬的合金制成的連接線(108)，在該方法中，首先將連接線(108)固定至溫度測(cè)量傳感器。從連接線(108)的至少一部分移除氧化層(112)，并且在移除了氧化層之后立即對(duì)連接線(108)的所述至少一部分(114)進(jìn)行化學(xué)鍍金。
文檔編號(hào)G01K7/16GK101517386SQ200780035622
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者捷爾吉·貝尼茨, 海因里?！R茨曼 申請(qǐng)人:海因里希·齊茨曼;捷爾吉·貝尼茨