Beschreibung

Temperaturfühler und Verfahren zur Herstellung eines

Temperaturfühlers

Es wird ein Temperaturfühler angegeben. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers angegeben.

Die Messung von Temperaturen für die Überwachung und Regelung in unterschiedlichsten Anwendungen erfolgt beispielsweise mit keramischen Heißleiter-Thermistorelementen (NTC thermistor, „negative temperature coefficient thermistor") , Silizium- Temperatursensoren (zum Beispiel sogenannten KTY- Temperatursensoren) , Platin-Temperatursensoren (PRTD, „platinum resistance temperature detector") oder

Thermoelementen (TC, „Thermocouple" ) . Für eine ausreichende mechanische Stabilität, zum Schutz gegen äußere Einflüsse sowie zur Vermeidung von Korrosion durch aggressive Medien und zur Vermeidung von temperaturbedingten

Materialveränderungen durch die Gasatmosphäre in einem NTC- Material beziehungsweise in einer Elektrode sind keramische Sensorelemente üblicherweise mit einem Überzug aus einem Polymer oder einem Glas versehen. Die maximalen

Einsatztemperaturen solcher Sensorelemente sind im Fall einer Polymerumhüllung auf zirka 200 °C und im Fall einer

Glasumhüllung auf zirka 500 °C bis 700 °C begrenzt.

Die beschriebenen Sensorelemente können jedoch nicht ohne Weiteres für die Messung von sehr hohen Temperaturen und/oder in besonders aggressiven Medien dauerhaft eingesetzt werden. Um dennoch einen Einsatz in aggressiven Medien vornehmen zu können, werden die Sensorelemente oftmals in ein Kunststoff ^¬ oder Edelstahlgehäuse verbaut. Zur Herstellung eines thermischen Kontakts zum Element werden zusätzlich sehr häufig Vergussmaterialien verwendet. Ein großer Nachteil der so aufgebauten Systeme ist deren verzögerte Ansprechzeit aufgrund der zusätzlichen konstruktionsbedingten

Wärmeübergänge und der geringen Wärmeleitung der verwendeten Materialien. Ein besonderer Nachteil von Temperaturfühlern mit einer Polymer- oder Glasumhüllung ist deren stark schwankende und nicht eng tolerierbare Geometrie des

Temperaturfühlerkopfes. Somit sind diese Temperaturfühler nicht für einen standardisierten Einbau geeignet.

Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger

Ausführungsformen, einen Temperaturfühler anzugeben, der eine hohe Robustheit sowie eine geringe Ansprechzeit aufweist. Eine weitere Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers anzugeben .

Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein

Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der

Gegenstände gehen weiterhin aus den abhängigen

Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.

Ein Temperaturfühler gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein funktionskeramisches Sensorelement und ein

Keramikgehäuse auf. Das funktionskeramische Sensorelement ist vorzugsweise als keramisches Thermistorelement ausgeführt. Beispielsweise kann das funktionskeramische Sensorelement ein NTC-Thermistorelement (NTC, „negative temperature

coefficient" ) , das heißt ein Heißleiter, sein. NTC- Thermistorelemente zeichnen sich insbesondere aufgrund ihrer geringen Herstellkosten aus. Ein weiterer Vorteil von NTC- Thermistorelementen beispielsweise gegenüber Thermoelementen oder metallischen Widerstandselementen, wie zum Beispiel Pt- Elementen, besteht in einer ausgeprägten negativen

Widerstands-Temperatur-Charakteristik. Weiterhin ist es möglich, dass das funktionskeramische Sensorelement als PTC- Thermistorelement (PTC, „positive temperature coefficient" ) , das heißt als Kaltleiter, ausgeführt ist.

Das Sensorelement ist vorzugsweise derart im Keramikgehäuse angeordnet, dass zumindest eine Seitenfläche des

Sensorelements einen direkten und formschlüssigen Kontakt zum Keramikgehäuse aufweist. Beispielsweise kann das

funktionskeramische Sensorelement mehrere Seitenflächen aufweisen, wobei zumindest eine Seitenfläche ganzflächig in unmittelbarem Kontakt mit einer Innenwand des Keramikgehäuses steht. Vorzugsweise ist dabei die Innenwand des

Keramikgehäuses in diesem Bereich in ihrer Form an die

Seitenfläche des Sensorelements angepasst, so dass sich der formschlüssige Kontakt zwischen der Innenwand des

Sensorelements und der Innenwand des Keramikgehäuses ergibt. Zwischen der in direktem und formschlüssigem Kontakt zum Keramikgehäuse stehenden Seitenfläche des Sensorelements und dem Keramikgehäuse sind insbesondere keine weiteren Elemente, wie zum Beispiel Vergussmaterialien oder Wärmeleitpasten, angeordnet .

Vorteilhafterweise weist der Temperaturfühler aufgrund des Keramikgehäuses und des formschlüssigen Verbundes zum

funktionskeramischen Sensorelement sehr geringe

Ansprechzeiten auf, die beispielsweise, abhängig von der Wandstärke und vom Material des Keramikgehäuses, bei unter drei Sekunden liegen. Die Ansprechzeiten können vorzugsweise unter eine Sekunde betragen, und, beispielsweise wenn das Keramikgehäuse sehr dünne Wandstärken aufweist, sogar bei wenigen Millisekunden liegen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Keramikgehäuse ein strukturkeramisches Material mit einer hohen

Wärmeleitfähigkeit auf oder besteht aus einem solchen

Material. Vorzugsweise weist das Keramikgehäuse Aluminiumoxid auf. Ein derartiges Keramikgehäuse zeichnet sich

vorteilhafterweise durch eine besonders hohe

Wärmeleitfähigkeit aus. Das Keramikgehäuse kann Aluminiumoxid unterschiedlicher Qualität aufweisen. Beispielsweise kann das Keramikgehäuse Aluminiumoxid mit einer Reinheit von zumindest 95 % bis 99,9 % oder mehr aufweisen. Dabei nehmen die

Robustheit des Keramikgehäuses bezüglich der mechanischen Festigkeit und der chemischen Beständigkeit sowie die

Wärmeleitfähigkeit mit der Reinheit des Materials zu. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das

Keramikgehäuse aus Aluminiumoxid. Alternativ kann das

Keramikgehäuse ein anderes keramisches Material, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid oder Siliciumcarbid, aufweisen oder daraus bestehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Keramikgehäuse ein Spritzgussgehäuse. Das Keramikgehäuse kann insbesondere mittels keramischer Spritzgusstechnologie, beispielsweise mittels der so genannten keramischen Mikro- Spritzgusstechnologie, hergestellt sein. Mittels der

keramischen Mikro-Spritzgusstechnologie können

vorteilhafterweise sehr kleine an die Dimensionen des

Sensorelements angepasste Gehäuseformen des Keramikgehäuses präzise, reproduzierbar und eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisend hergestellt werden, wobei eine

standardisierte Einbaugeometrie ermöglicht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Keramikgehäuse eine Öffnung auf, durch die das Keramikgehäuse halbseitig geöffnet ist. Vorzugsweise weist das Keramikgehäuse eine Kavität auf, die eine der Öffnung gegenüberliegende

Bodenfläche mit einer stufenförmigen Vertiefung aufweist. Das Sensorelement ist vorzugsweise zumindest teilweise versenkt in der Vertiefung angeordnet. Die Vertiefung kann

beispielsweise einen vertieften Bereich innerhalb der Kavität darstellen, wobei der vertiefte Bereich über eine Stufe mit dem Rest der Kavität verbunden ist. Vorzugsweise befindet sich zumindest eine Seitenfläche des Sensorelements in einem direkten und formschlüssigen Kontakt mit zumindest einem Teilbereich der Bodenfläche der Vertiefung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Keramikgehäuse ein der Öffnung gegenüberliegendes abgerundetes Ende an der Außenseite auf. Beispielsweise kann das der Öffnung

gegenüberliegende Ende des Keramikgehäuses an der Außenseite einen teil- oder halbkugelförmigen Bereich aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vertiefung einen Hauptbereich und zwei an zwei gegenüberliegende Seiten des Hauptbereichs angrenzende Seitentaschen auf. Vorzugsweise ist das Sensorelement zumindest teilweise im Hauptbereich angeordnet. Beispielsweise kann der Hauptbereich der

Vertiefung hinsichtlich seiner Form und Größe derart an die Form und Größe des Sensorelements angepasst sein, dass das Sensorelement vollständig im Hauptbereich der Vertiefung angeordnet werden kann, wobei das Sensorelement den

Hauptbereich möglichst vollständig ausfüllt. Die Seitentaschen weisen bevorzugt eine Tiefe von der Öffnung aus gesehen auf, die kleiner als eine Tiefe bis zur Bodenfläche des vertieften Bereichs der Vertiefung ist, der wie oben beschrieben über ein Stufe mit dem Rest der Vertiefung verbunden ist. Insbesondere kann der vertiefte Bereich bei einem Blick in die Öffnung zwischen den Seitentaschen

angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der

Temperaturfühler zwei Kontaktelemente auf. Jedes der

Kontaktelemente ist vorzugsweise zumindest teilweise in einer der an den Hauptbereich angrenzenden Seitentaschen

angeordnet. Weiterhin sind die Kontaktelemente vorzugsweise elektrisch leitend mit dem Sensorelement verbunden. Die

Seitentaschen können beispielsweise hinsichtlich ihrer Form und Größe an einen Durchmesser der Kontaktelemente angepasst sein, sodass die Kontaktelemente zumindest teilweise in die Seitentaschen eingesteckt werden können. Weiterhin ragen die Kontaktelemente aus dem Keramikgehäuse heraus. Vorzugsweise weisen die Kontaktelemente temperaturstabile Materialien mit einer geringen Korrosionsneigung auf. Beispielsweise können die Kontaktelemente edle Metalle wie zum Beispiel Platin, Gold, Silber oder hochtemperaturstabile Stahllegierungen, vorzugsweise mit hohen Gehalten an Chrom und/oder Nickel aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kontaktelemente als Anschlussdrähte ausgeführt. Beispielsweise können die Kontaktelemente in Form von mit Nickel ummantelten

Kupferdrähten oder mit einem oder mehreren der anderen vorab genannten Metalle ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Sensorelement zwei Elektroden auf. Die Elektroden sind vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Sensorelements aufgebracht. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente jeweils mittels einer in den Seitentaschen angeordneten,

eingebrannten Metallisierungspaste mit einer der Elektroden des Sensorelements elektrisch leitend verbunden. Dabei können Enden der Kontaktelemente jeweils in die in den Seitentaschen eingebrachten Metallisierungspasten eingebettet sein. Die Elektroden des Sensorelements können beispielsweise, abhängig von der maximalen Einsatztemperatur des Temperaturfühlers, Metalle, zum Beispiel Platin, Gold, Silber, oder

Metalllegierungen, zum Beispiel Silber-Palladium, aufweisen oder daraus bestehen. Die der elektrischen Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen und den Elektroden des

Sensorelements dienenden Metallisierungspasten weisen

vorzugsweise edle Metalle wie zum Beispiel Gold, Silber oder Platin auf oder bestehen daraus. Weiterhin können die

Metallisierungspasten Kupfer, Molybdän oder Wolfram oder eine Metalllegierung, zum Beispiel Silber-Palladium, aufweisen oder daraus bestehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung des Keramikgehäuses mittels einer Glasversiegelung verschlossen. Vorzugsweise ragen die Kontaktelemente aus der

Glasversiegelung heraus und reichen somit vom Inneren der Öffnung durch die Glasversiegelung nach außen. Die

Glasversiegelung weist beispielsweise alkali- und/oder schwermetalloxidfreie Gläser mit einem an das Material des Keramikgehäuses angepassten Ausdehnungskoeffizienten auf. Vorteilhafterweise weist das für die Glasversiegelung

verwendete Material einen Erweichungspunkt auf, der mindestens 50 °C über einer maximalen Einsatztemperatur des Temperaturfühlers liegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Sensorelement eine Perowskitstruktur umfassend die Elemente Y, Ca, Cr, AI, 0 auf. Weiterhin kann das Sensorelement auf Basis von

Perowskiten das Element Sn aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Sensorelement ein Keramikmaterial mit einer Perowskitstruktur der

allgemeinen chemischen Formel ABO3 auf. Insbesondere für hochtemperaturstabile Temperaturfühler, die für hohe

Anwendungstemperaturen geeignet sein sollen, werden derartige Sensorelemente bevorzugt. Besonders bevorzugt weist das funktionskeramische Sensorelement die Zusammensetzung

(Yi- _x Ca _x ) (Cri_ _y Al _y ) 0 ₃ mit x = 0,03 bis 0,05 und y = 0,85 auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Sensorelement eine Spinellstruktur umfassend die Elemente Ni, Co, Mn, 0 auf. Das Sensorelement auf Basis von Spinellen kann weiterhin eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen: AI, Fe, Cu, Zn, Ca, Zr, Ti, Mg.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Sensorelement ein Keramikmaterial mit einer Spinellstruktur der allgemeinen chemischen Formel AB2O4 beziehungsweise B(A,B)04 auf.

Derartige Sensorelemente werden insbesondere bei geringen Anwendungstemperaturen bevorzugt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das funktionskeramische Sensorelement die Zusammensetzung C03- ( _X+y )Ni _x Mn _y 0 ₄ mit x = 1,32 und y = 1,32 auf . Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Keramikgehäuse Wandstärken zwischen 0,1 mm und 1 mm auf. Das kann

insbesondere bedeuten, dass das halbseitig geöffnete

Keramikgehäuse zumindest eine Gehäusewand aufweist, die

Dicken zwischen 0,1 mm und 1 mm aufweist. Bevorzugt weist das Keramikgehäuse überall Wandstärken im genannten Bereich auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Keramikgehäuse Wandstärken zwischen 0,3 mm und 0,7 mm auf. Durch derartige Wandstärken des Keramikgehäuses kann eine besonders geringe Ansprechzeit des Temperaturfühlers erzielt werden .

Vorteilhafterweise weist der hier beschriebene

Temperaturfühler sehr kurze Ansprechzeiten, eine sehr hohe mechanische sowie chemische Robustheit und eine sehr gute Langzeitstabilität auf. Weitere Vorteile liegen in einer sehr präzisen Ausführung der Keramikgehäusedimension, die eine einfache und standardisierte Montage ohne zusätzliche

Systemelemente ermöglicht.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines

Temperaturfühlers angegeben. Der dadurch herstellbare oder hergestellte Temperaturfühler kann eines oder mehrere

Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Die vorher und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen gelten gleichermaßen für den Temperaturfühler wie auch für das Verfahren zur Herstellung des Temperaturfühlers.

Gemäß einer Ausführungsform werden zur Herstellung des

Temperaturfühlers ein keramisches Ausgangsmaterial sowie ein mit Elektroden versehenes funktionskeramisches Sensorelement bereitgestellt. Das funktionskeramische Sensorelement kann beispielsweise ein NTC- oder PTC-Thermistorelement sein. Das keramische Ausgangsmaterial kann beispielsweise ein so genannter keramischer Feedstock sein, der ein

strukturkeramisches Pulver, wie zum Beispiel ein

Aluminiumoxidpulver, und ein organisches Bindemittel

aufweist. Das Ausgangsmaterial wird mittels eines

Spritzgussverfahrens in eine entsprechende Form gespritzt. Vorzugsweise werden die daraus entstehenden sogenannten

Grünkörper anschließend in einem Entbinderungsprozess , der zweistufig, das heißt wässrig und thermisch, oder einstufig, das heißt nur thermisch, ist, weitgehend vom organischen

Anteil befreit. Nachfolgend werden die entbinderten Körper bei einer geeigneten Temperatur zu einem Keramikgehäuse versintert. Beispielsweise erfolgt das Versintern im Falle von Aluminiumoxid, abhängig von der Reinheit des Materials, bei Temperaturen zwischen 1600 °C bis 1700 °C. Weiterhin wird das bereitgestellte Sensorelement im so hergestellten

Keramikgehäuse derart angeordnet, dass zumindest eine

Seitenfläche des Sensorelements einen direkten und

formschlüssigen Kontakt zum Keramikgehäuse aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die

Kontaktelemente nach dem Anordnen des Sensorelements im

Keramikgehäuse jeweils mittels einer Metallisierungspaste elektrisch leitend mit den Elektroden des Sensorelements verbunden. Beispielsweise können die Metallisierungspasten in die Seitentaschen der Vertiefung eindosiert werden und die Kontaktelemente anschließend in die Seitentaschen eingebracht werden, so dass Enden der Kontaktelemente jeweils in der Metallisierungspaste eingebettet sind. Vorzugsweise wird die Metallisierungspaste anschließend bei einer geeigneten

Temperatur, die vom verwendeten Material der

Metallisierungspaste abhängig ist, eingebrannt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Öffnung des Keramikgehäuses mittels einer Glaspaste verschlossen.

Anschließend wird die Glaspaste bei einer geeigneten

Temperatur eingebrannt. Vorzugsweise ist das für die

Glaspaste verwendete Glasmaterial auf die zukünftige

Einsatztemperatur des Temperaturfühlers abgestimmt und weist einen Erweichungspunkt TQ von mindestens 5 0 ° C über der maximalen Einsatztemperatur des Temperaturfühlers auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Einstellung einer geringen WiderStandstoleranz durch einen nachfolgenden Temperprozess der Widerstand der Elemente in begrenztem Umfang nachjustiert.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Temperaturfühlers ergeben sich aus den im Folgenden in

Verbindung mit den Figuren 1 bis 6 beschriebenen

Ausführungsformen .

Es zeigen:

Figuren 1 und 2 schematische Ansichten eines

Temperaturfühlers gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 3 eine Schnittdarstellung eines Temperaturfühlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Figur 4 eine schematische Ansicht eines Keramikgehäuses eines Temperaturfühlers gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel ,

Figur 5 eine schematische Darstellung eines

Temperaturfühlers in Form einer Explosionsdarstellung gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel und

Figur 6 Verfahren zur Herstellung eines

Temperaturfühlers gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel .

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen

Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren

Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert

dargestellt sein.

Die Figuren 1 und 2 zeigen verschiedene schematische

Ansichten eines hier beschriebenen Temperaturfühlers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Elemente des Temperaturfühlers 1 sind in der Schnittansicht des Temperaturfühlers 1 in Figur 3, in der schematischen Darstellung des Keramikgehäuses 3 in Figur 4 sowie in der Explosionsdarstellung des Temperaturfühlers 1 in Figur 5 gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 1 bis 5.

Der Temperaturfühler 1 weist ein funktionskeramisches

Sensorelement 2, das als NTC-Thermistorelement ausgeführt ist, und ein Keramikgehäuse 3 auf. Das funktionskeramische Sensorelement 2 ist derart im Keramikgehäuse 3 angeordnet, dass eine Seitenfläche 20 des Sensorelements 2 einen direkten und formschlüssigen Kontakt zum Keramikgehäuse 3, insbesondere zu einer Bodenfläche 311 des Keramikgehäuses 3, aufweist. Das Keramikgehäuse 3 weist Aluminiumoxid mit einer Reinheit von größer oder gleich 95 % auf und ist als

Spritzgussgehäuse ausgeführt, das mittels der sogenannten keramischen Mikro-Spritzgusstechnologie hergestellt ist.

Alternativ kann das Keramikgehäuse 3 ein oder mehrere andere, vorzugsweise gut wärmeleitende, Keramikmaterialien aufweisen.

Das funktionskeramische Sensorelement weist eine Keramik mit einer Perowskitstruktur auf. Insbesondere weist die Keramik des Sensorelements eine Zusammensetzung nach der Formel

(Yi- _x Ca _x ) (Cri_ _y Al _y ) 0 ₃ mit x = 0,03 bis 0,05 und y = 0,85 auf. Dadurch eignet sich der Temperaturfühler 1 besonders für Hochtemperaturanwendungen. Alternativ kann das Sensorelement, insbesondere bei geringeren Anwendungstemperaturen des

Temperaturfühler 1, eine Keramik mit einer Spinellstruktur aufweisen. Beispielsweise kann die Keramik des Sensorelements eine Zusammensetzung gemäß der Formel C03- ( _X+y )Ni _x Mn _y 0 ₄ mit x = 1,32 und y = 1,32 aufweisen.

Das Keramikgehäuse 3 weist eine Öffnung 30 auf, durch die das Keramikgehäuse 3 halbseitig geöffnet ist. Innerhalb des

Keramikgehäuses 3 ist eine Kavität 31 ausgebildet, die eine der Öffnung 30 gegenüberliegende Bodenfläche 311 mit einer stufenförmigen Vertiefung 312 aufweist. Das

funktionskeramische Sensorelement 2 ist zumindest teilweise versenkt in der Vertiefung 312 angeordnet. Insbesondere ist das Sensorelement 2 in einem Hauptbereich 313 der Vertiefung 312, der hinsichtlich Form und Größe an eine Länge und Breite des Sensorelements 2 angepasst ist, angeordnet. An den

Hauptbereich 313 der Vertiefung 312 grenzt an zwei

gegenüberliegende Seiten des Hauptbereichs 313 jeweils eine Seitentasche 314 an. Die Seitentaschen 314 sind ebenso wie der Hauptbereich 313 vertiefte Bereiche innerhalb der Kavität 31. Bei einem Blick in die Öffnung 30 hinein weist der

Hauptbereich 313 zwischen den Seitentaschen 314 einen

vertieften Bereich auf, der stufenförmig an die übrigen

Bereiche der Kavität 31 angrenzt und dessen Bodenfläche 311 von der Öffnung 30 aus gesehen eine größere Tiefe als die Seitentaschen 314 aufweisen.

Der Temperaturfühler 1 weist zwei Kontaktelemente 4 auf, die als Anschlussdrähte ausgebildet sind und jeweils zumindest teilweise in einer der Seitentaschen 314 angeordnet sind. Mit ihrem jeweiligen anderen Ende ragen die Kontaktelemente 4 aus dem Keramikgehäuse 3 heraus und dienen so der externen

Kontaktierung des Temperaturfühlers 1. Die Kontaktelemente 4 weisen Platin auf. Alternativ können die Kontaktelemente 4

Gold, Silber oder andere edle Metalle, oder aber Legierungen, vorzugsweise hochtemperaturstabile Stahllegierungen,

beispielsweise mit hohen Gehalten an Chrom und/oder Nickel aufweisen oder daraus bestehen.

Das Sensorelement 2 weist auf zwei gegenüberliegenden

Seitenflächen jeweils eine Elektrode 21 auf. Die Elektroden 21 des Sensorelements 2 weisen Platin auf. Alternativ können die Elektroden 21 Gold oder Silber oder Silber-Palladium aufweisen oder daraus bestehen. Die Kontaktelemente 4 sind jeweils mittels einer eingebrannten Metallisierungspaste 5, die in den Seitentaschen 314 angeordnet sind, mit jeweils einer der Elektroden 21 des Sensorelements 2 elektrisch leitend verbunden. Die Metallisierungspasten 5 dienen sowohl der Fixierung der Kontaktelemente 4 innerhalb der

Seitentaschen 314 als auch der elektrischen Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 4 und den Elektroden 21 des Sensorelements 2. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Metallisierungspasten 5 Gold auf. Alternativ können die

Metallisierungspasten 5 Silber, Platin, Kupfer, Molybdän oder Wolfram oder Silber-Palladium aufweisen oder daraus bestehen. Das Keramikgehäuse 3 weist ein der Öffnung gegenüberliegendes abgerundetes Ende an der Außenseite auf. Weiterhin weist das Keramikgehäuse 3 einen an die Öffnung 30 angrenzenden

Vorsprung 32 auf. Der Vorsprung 32 ist als umlaufender Bund ausgeführt und kann beispielsweise dazu dienen, den

Temperaturfühler 1 in einem hülsenförmigen Element eines Temperatursensorsystems innerhalb einer Öffnung des

hülsenförmigen Elements anzuordnen.

Weiterhin ist das Keramikgehäuse 3 rückseitig mittels einer Glasversiegelung 6 verschlossen, durch die die

Kontaktelemente 4 hindurch ragen. Der Temperaturfühler 1 zeichnet sich aufgrund seines Aufbaus und der verwendeten Materialien insbesondere durch eine gute Langzeit- Medienbeständigkeit, eine hohe Robustheit und eine sehr geringe Ansprechzeit aus.

Das Sensorelement 2 des Temperaturfühlers 1 weist Abmessungen von ca. 0,85 mm x 0,7 mm x 0,7 mm auf. Das Keramikgehäuse 3 des Temperaturfühlers 1 weist maximale äußere Abmessungen von ca. 2,5 mm x 2,3 mm (Durchmesser x Höhe) auf. Weiterhin weist das Keramikgehäuse 3 Wandstärken zwischen 0,1 mm und 1 mm auf. Die Länge des Temperaturfühlers 1 einschließlich der Kontaktelemente 4 beträgt ca. 10,8 mm. Der Temperaturfühler 1 bietet vorteilhafterweise sowohl eine besonders stabile Ummantelung des Sensorelements 2 als auch eine besonders geringe Ansprechzeit. Weiterhin zeichnet sich der hier gezeigte keramisch gekapselte Temperaturfühler 1 für den Einsatz bei hohen Anwendungstemperaturen in besonders aggressiven Medien beziehungsweise Gasen aus.

Figur 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Temperaturfühlers 1 gemäß einem

Ausführungsbeispiel. Dabei werden in einem ersten Schritt 100 ein keramisches Ausgangsmaterial und ein funktionskeramisches Sensorelement 2, das mit Elektroden 21 versehen ist,

bereitgestellt. Anschließend wird in einem weiteren

Verfahrensschritt 200 das keramisches Ausgangsmaterial mittels eines keramischen Spritzgussverfahrens zu einem

Grünkörper geformt und anschließend wird der Grünkörper zu einem Keramikgehäuse 3 versintert. Vorzugsweise wird der Grünkörper dabei vor dem Versintern mittels eines ein- oder zweistufigen Entbinderungsprozesses von organischen Anteilen befreit .

In einem weiteren, nachfolgenden Verfahrensschritt 300 wird das Sensorelement 2 derart im Keramikgehäuse 3 angeordnet, dass zumindest eine Seitenfläche 20 des Sensorelements 2 einen direkten formschlüssigen Kontakt zum Keramikgehäuse aufweist. Anschließend wird in einem weiteren

Verfahrensschritt 400 eine Metallisierungspaste 5 in

Seitentaschen 314 des Keramikgehäuses 3 eingebracht und danach werden Kontaktelemente 4 in den Seitentaschen 314 angeordnet, so dass Enden der Kontaktelemente 4 in den

Metallisierungspasten 5 eingebettet sind. Danach wird die Metallisierungspaste eingebrannt. Dadurch wird ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den Kontaktelementen 4 und den Elektroden 21 des Sensorelements 2 hergestellt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 500 werden das Keramikgehäuse 3 rückseitig mittels einer Glaspaste 6 verschlossen und die Glaspaste 6 anschließend eingebrannt. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele können alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß den

Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese

Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugs zeichenliste

1 Temperaturfühler

2 Sensorelement

20 Seitenfläche

21 Elektrode

3 Keramikgehäuse

30 Öffnung

31 Kavität

311 Bodenfläche

312 Vertiefung

313 Hauptbereich

314 Seitentasche

32 Vorsprung

4 Kontaktelernent

5 Metallisierungspaste

6 Glas ersiegelung

100, 200, 300, 400, 500 Verfahrensschritt