用于制造温度传感器的方法

摘要

提出了一种用于制造温度测量传感器的方法，该温度测量传感器包括至少一条用非贵金属制成或由包含非贵金属的合金制成的连接线(108)，在该方法中，首先将连接线(108)固定至温度测量传感器。从连接线(108)的至少一部分移除氧化层(112)，并且在移除了氧化层之后立即对连接线(108)的所述至少一部分(114)进行化学镀金。

权利要求

1.一种用于制造温度传感器的方法，所述温度传感器包括由非贵金属或包含非贵金属的合金构成的至少一条导线(108)，所述方法包括：将所述导线(108)附接至所述温度传感器；以及从所述导线(108)的至少一部分(114)移除氧化层；

其特征在于：

在移除了氧化层之后立即对所述导线(108)的所述至少一部分(114)进行化学镀金。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镀金步骤包括：将所述导线(108)的所述至少一部分浸入多个浴中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述导线(108)的所述部分(114)接连浸入脱脂浴(S102)、第一冲洗浴(S104)、活化剂浴(S106)、第二冲洗浴(S108)、无电流镀金浴(S110)、和第三冲洗浴(S112)中。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述导线(108)的所有暴露部分进行镀金。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述温度传感器部分或全部浸入无电流镀金浴中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导线(108)由镍或镍合金构成。

说明书

用于制造温度传感器的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于制造温度传感器的方法，具体涉及一种使用由非贵金属和/或包括非贵金属的合金制成的导线的方法，该导线已被至少部分地化学镀金或镀金(例如通过无电流的镀金方法)。

背景技术

[0002] 已经以不同设计制造了采用薄膜技术的温度传感器(例如，铂温度传感器)，并且多年来一直使用该温度传感器执行精确温度测量任务。

[0003] 图3示出了已知的温度传感器，同时图3(a)示出了该温度传感器的横截面视图，图3(b)示出了该温度传感器的俯视图。将大约1μm厚度的铂膜102涂敷在AL2O3陶瓷载体100上。构造该铂膜102，使其包括例如100Ω的电阻迹线。为了保护铂膜102，在其上涂有适当的保护层104。在图3(b)所示的两个接触点106处，将导线108焊接上。从而确保了导线108有足够的机械应力，这是传感器的其他工艺中或其使用中所需要的，例如，涂敷固定釉110所需要的，导线108通过该固定釉110承受附加的机械固定。由于在工作期间不允许釉变软，因此在大约800℃的温度下焙烧固定釉110(釉必定熔化)以确保高达600℃工作温度。对于甚至更高的工作温度(例如，800℃)，对应地采用更高熔点的釉。

[0004] 除了采用铂电阻迹线以外，还可以采用其他金属作为电阻迹线。在根据图3所述的温度传感器的现有已知设计中，特别是由高焙烧温度导致了使用纯贵金属线或贵金属合金线作为导线，这是由于即使在更高的加工温度下，这些线也不会氧化。这里，对于贵金属材料，特别考虑了铂、钯或银，并且优选地，使用了金钯合金作为贵金属合金。备选地，还使用具有足够厚的贵金属涂层的线，从而还可以防止非贵金属芯在更高的加工温度下氧化，其中，举例来说，这里使用具有铂包层(sheathing)的镍线。

[0005] 在其他设计中，例如，如DE 100 20 931 C1所述，将已证明特别不贵重的、没有铂包层的纯镍线用作导线。然而，这里必须考虑由于在温度传感器的制造期间对非贵金属的使用所引起的具体问题。例如，如果采用镍线，则当在焙烧工艺期间到达熔化阶段时，在用于线固定的固定釉小液滴的焙烧工艺中会发生镍与固定小液滴的固定釉块进行化学反应的效应。由于该化学反应，线表面的湿润区域中的许多小泡逐渐形成于传感器芯片的接触点处的导线周围的釉块中。这些小泡降低了固定的质量，即，由此显著地降低了导线处的最大容许张力。

[0006] 从而将该问题考虑进来，在该方法中，在附接了导线(如通过将导线焊接上)之后并不立即涂敷固定釉，但是，与上述已知的传感器相比，在附接后的进一步的步骤中，所应用的镍线首先氧化。在进一步的焙烧工艺中，只有在这时才同样熔化目前具有氧化层、通常方法中在接触点处具有固定釉的镍线。然后，在进一步的工艺步骤中，通过还原过程(例如，在大约600℃的N2/H2大气中)，在暴露的线区域(即，没有被固定块覆盖的区域)中移除已在镍线整个长度上形成的氧化层，这是由于对于传感器至测量电缆的另一连接或其他适合的连接点，氧化层在这里是有干扰的。

[0007] 通过上述过程，可以实现甚至非贵金属线到温度测量传感器或上述类型的温度传感器的良好固定。

[0008] 尽管已示出了在N2/H2大气中的还原之后立即可以将暴露的线端非常充分地镀上锡，但是对于所有类型的进一步加工，暴露线部分的全部或部分镀锡是不利的。事实上，当将传感器钎焊到测量电缆或另一接触点时，这种镀锡对于没有问题的进一步加工来说是有利的，但是根据所使用的焊料将传感器的工作温度限制在大约200℃。此外，由于导线的后续氧化将阻碍镀锡，因此在还原之后必须立即进行镀锡。

[0009] 对于更高温度的应用，软焊料连接是不适合的。在这种应用的情况下，硬焊料连接或焊接连接用于传感器的导线延长，因此在这种环境下预镀锡是无意义的。尽管不使用镀锡是最简单的方案，但是根据还原过程，已经发现确实能从氧化的镍表面移除氧，而伴随着使线表面变粗糙的东西，因此，这同样对重新氧化非常敏感。事实上，即使在中等温度下也会发生这样的重新氧化，例如，在室温下的延长存储期间，并且特别在湿度升高的情况下。在图3中，使用附图标记112表示在延长存储的情况下逐渐形成的、导线108上的氧化层。

[0010] 上述传统传感器的问题在于，根据其他使用(软钎焊方法或硬钎焊方法、焊接)，在完成了实际传感器之后需要不同的工艺步骤。例如，在实际连接之前，在进一步加工中可能还需要附加的工艺步骤，其中，针对期望的接触而准备传感器。

[0011] DE 91 08 274 U1描述了一种红外探测器，具有由外壳罐和外壳插座构成的圆柱形外壳。通过多个平坦支撑引脚(plateau support pin)在外壳内支撑陶瓷的载板，这些平坦支撑引脚从外壳的内部通过外壳插座沿轴向向外指引。形成这些平坦支撑引脚作为镀金接触引脚。

[0012] DE 41 07 142 A1描述了一种在薄金属层上产生贵金属涂层的方法，该薄金属层由重量上至少70％的铁、钴和/或镍构成，且其雏晶具有最大为0.5μm的颗粒尺寸，其中，以外部无电流或带电流的(galvanic)方式用0.1至10μm厚度的贵金属层涂覆该金属层，其中，在用贵金属进行涂覆之前，在无氧化大气中以从500℃至1300℃的温度范围对该非贵金属层进行加热，直到金属的至少30％面积具有至少2μm的颗粒尺寸，或者至少50％的面积具有至少1μm的颗粒尺寸为止。在对非贵金属层进行冷却之后，用贵金属涂层对其进行涂覆。

发明内容

[0013] 基于现有技术，本发明的目的是提供一种改进的方法，在制造之后、后续进一步加工期间无需其他工作的情况下，制造能够被接触的温度传感器。

[0014] 通过根据权利要求1所述的方法来实现该目的。

[0015] 本发明提供了一种用于制造温度传感器的方法，所述温度传感器包括由非贵金属或包含非贵金属的合金制成的至少一条导线，所述方法包括：

[0016] 将导线附接至温度传感器；

[0017] 从导线的至少一部分移除氧化层；以及

[0018] 在移除了氧化层之后立即对导线的至少一部分进行化学镀金。

[0019] 优选地，所述温度传感器包括连接至电阻迹线的至少两个接触点，并且每一接触点附接有一条导线。

[0020] 本发明是基于如下发现的：采用无电流镀金方法，在还原过程之后立即至少部分地对导线进行化学镀金，可以避免由如传统方式所述的导线氧化而产生的问题。因此，在非贵导线上获得的金涂层提供了极好的保护，防止还原的导线的上述氧化倾向。一方面，由于镀金导线允许镀锡，因此对于基本上所有后续工艺，镀金导线不是问题，在较长的中间存储时间之后可能期望随后进行镀锡；另一方面，即使在较长的中间存储时间之后也可以极好地对镀金导线进行钎焊、焊接或卷曲。

[0021] 在根据本发明的方法中，有利的是，化学镀金工艺是以“外部无电流”方式进行的，即，无需使导线接触电流源，如带电流的方法中所需要的那样。

[0022] 与上述已知方式相反，本发明是有利的，这是由于镀金导线，可以以任意方式进一步加工温度传感器，而无需对导线进行其他改变。一方面，对于期望的镀锡和/或用于软钎焊连接的钎焊材料，金层具有良好的湿润性，同时，金层对上述硬钎焊连接或焊接连接提供良好的前提。

[0023] 根据本发明的优选实施例，镀金的步骤包括：将导线的至少一部分浸入多个浴中，其中，优选地，将导线接连浸入脱脂浴、冲洗浴I、活化剂浴、冲洗浴II、无电流镀金浴和冲洗浴III中。

[0024] 根据另一实施例，对导线的所有暴露的部分进行镀金，其中，优选地，将传感器全部或部分地浸入无电流镀金浴中。

[0025] 优选地，非贵金属是镍，合金是镍合金。根据另一优选实施例，根据本发明的方法包括：提供一种具有电阻迹线和接触点的温度传感器芯片；将导线附接至温度传感器；以及至少从要镀金的导线的一部分上移除在导线上形成的氧化层。

附图说明

[0026] 以下根据附图，将更详细地解释本发明的优选实施例，附图中：

[0027] 图1是根据优选实施例的、本发明方法的流程图；

[0028] 图2(a)是根据本发明的温度传感器的横截面视图；

[0029] 图2(b)是图2(a)的温度传感器的横截面视图；

[0030] 图3(a)是传统温度传感器的横截面视图；

[0031] 图3(b)是图3(a)的温度传感器的横截面视图。

具体实施方式

[0032] 现在根据图1，将更详细地解释根据本发明的制造方法的优选实施例。如步骤S100所示，假设如根据图3所述的温度传感器，该温度传感器的导线108部分地经过了还原过程以至少部分地移除氧化层112。在步骤S102中，首先将传感器浸入脱脂浴中，然后在步骤S104中，将传感器浸入冲洗浴I中。在冲洗或清洁之后，在步骤S106中将传感器浸入活化剂浴中，然后在步骤S108中，将传感器浸入冲洗浴II中。然后，在步骤S110中将传感器浸入无电流镀金浴中，随后在步骤S112中将传感器浸入冲洗浴III中。

[0033] 步骤S112之后，如图2所示，传感器具有至少部分镀金的导线。在图2中，已根据图3而描述的元件具有相同的附图标记。如上所述，通过还原过程，在区域114中已经从氧化层112移除了氧，因此这里暴露出镍，但表面粗糙度增加。根据本发明，如金层114所示，对该区域进行镀金。可见，通过本发明的方式可避免区域114中导线的重新氧化，从而可以进一步加工(特别是接触)根据本发明而制造的传感器，而无需其他的中间步骤。备选地，还可以对导线的全部暴露部分进行镀金。其后在导线的镀金区域将不会形成氧化物。

[0034] 在上述工艺中，优选地使用适当的载物架，将全部温度传感器接连完全浸入针对镀金工艺而规定的浴中，并且在该工艺中，在无电流镀金浴中，金沉积在线的镍表面上。这里进行交换过程，根据该交换过程，镍原子进入溶液，金原子沉积。该过程继续，直到实现大约0.1μm厚度的金层为止。事实上，该过程继续，直到镍原子和金原子不再交换为止。由于该方法的特性，即，非贵金属和贵金属之间的交换过程，没有金沉积在非金属的部分上(即，在载体芯片和釉上)。如上所述，由此获得的镍线108的金涂层114代表极好的保护，防止上述还原的镍线108的氧化倾向，因此，即使在较长的中间存储时间之后也能极好地对镀金的镍线进行钎焊、焊接或卷曲。

[0035] 如果期望保持用于后续应用的更厚的金层，同样可以通过其他适当的镀金方法(例如，带电流的方法)来实现。然而，为了避免还原的镍线的氧化，根据本发明的化学镀金基本上是足够的。

[0036] 即使根据纯镍线已对该方法进行了描述，但还可以使用具有由至少一种其他元素(例如，铁)组成的混合物的镍合金。

[0037] 根据应用，基本上可以任意选择每传感器和/或每传感器/阵列的线的要镀金的长度，因此，例如，可能使用大约2mm至200mm的线长度。还将每传感器/阵列的接触数目限制为2个。当然，可以向每传感器/阵列提供任意数目的(例如，几百个)接触。同样，可以任意选择光栅序列，即，各个接触点的距离。线的直径也可以在较宽的范围内发生变化，其中，典型地，在0.1mm至0.5mm之间选择线的直径。

[0038] 如果仅以全部线长度的一部分将线浸入镀金浴中时，则仅有浸入的线长度被镀金，因此，还可以实现图2所示的对线的部分镀金。

[0039] 根据本发明的优选实施例，在上述浴的成分和传感器的浸入时间的方面，如下选择制造工艺的各种上述浴。

[0040] 在外部无电流的无电流镀金工艺(即，化学镀金)中，通常要满足工艺流程期间的特定工艺参数(浴的顺序、浴的成分、浴的温度、停留时间等)。

[0041] 根据优选实施例，根据图1的流程图来选择顺序。优选地，不同浴的成分如下：

[0042] 脱脂浴： 具有氢氧化钠的盐混合物

[0043] 活化剂浴： 具有氟化氢铵的盐混合物

[0044] 无电流镀金浴：具有氰化亚金钾的电解液，以及

[0045] 冲洗浴I-III： 脱盐水

[0046] 优选地，选择以下浴温度和停留时间：

[0047] 脱脂浴： 50℃/大约5分钟

[0048] 活化剂浴： 室温/大约1.5分钟

[0049] 无电流镀金浴：70℃/大约20分钟，以及

[0050] 冲洗浴I-III： 室温/1至2分钟

[0051] 尽管根据具有接触点和镍线的铂温度传感器，对本发明的优选实施例进行了描述，但应当指出的是，本发明的方式还可以用于采用除了铂以外的材料作为电阻迹线的温度传感器。也不强制使用两条导线，如上所述，根据温度测量传感器的接触条件，还可以使用两条以上的导线或者甚至仅使用一条导线。此外，如上所述，根据优选实施例，接连将温度传感器浸入不同的浴中，但优选地，同时将多个传感器设置进载体中，或者可以在切割传感器之前将其浸入浴中。

[0052] 此外，除了所述的镍线和/或镍合金线以外，也可以使用其他适当的非贵金属或合金。