传感器元件和用于制造传感器元件的方法技术

描述一种用于温度测量的传感器元件。该传感器元件（1）具有：陶瓷载体（2）；和至少一个电极，其中该载体（2）具有上侧和下侧，其中在载体（2）的上侧上和下侧上分别布置NTC层（4），并且其中相应的NTC层（4）的电阻通过相应的NTC层（4）的厚度和/或几何结构来确定。此外，描述用于制造传感器元件（1）的方法。

Sensor element and method for manufacturing sensor element

A sensor element for temperature measurement is described. The sensor element (1) has a ceramic carrier (2), and at least one electrode in which the carrier (2) has an upper side and a lower side, in which the NTC layer (4) is arranged on the upper and lower sides of the carrier (2), and the resistance of the corresponding NTC layer (4) is passed through the corresponding thickness and / or geometric structure of the NTC layer (4). Let's make sure. In addition, a method for manufacturing a sensor element (1) is described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器元件和用于制造传感器元件的方法
说明一种传感器元件。该传感器元件尤其是可以用于测量温度。例如涉及NTC（负温度系数）传感器元件，也即涉及热变阻器。此外，说明一种用于制造传感器元件的方法。
技术介绍
根据现有技术，为了在最不同的应用中的监控和调节，主要利用陶瓷热变阻器热敏电阻元件（NTC）、硅温度传感器（KTY）、铂温度传感器（PRTD）或者热电偶元件（TC）来测量温度。在此由于小的制造成本，NTC热敏电阻是最普遍的。相对于热电偶元件和金属电阻元件、诸如Pt元件，另外的优点例如在于，突出的负电阻温度特性。为了在功率模块中的使用，主要使用钎焊上的SMDNTC温度传感器。在用于小功率的控制模块的情况下，代替于此也使用NTC芯片，其借助Ag烧结膏、钎焊或者粘接被安装在下侧上并且经由接合导线来接触其上侧。为了NTC陶瓷的电接触，必须施加金属电极。根据现有技术，厚层电极为此主要由银或金膏通过具有随后的焊透（Einbrand）的丝网印刷工艺来施加。银金属化物尤其适合于钎焊连接。由于鉴于新的可靠的端子接触、例如接合和熔焊方面的提高的技术要求，特别在与金或铝或铜导线接合的情况下需要另外的电极，因为对银的连接不具有足够的可靠性。在金-金属化物的情况下，不能实现与端子导线的钎焊连接。接合连接出于成本原因只能用金细导线来实现。在金电极上的铝接合导线连接不能达到可靠性要求。由于关于使用温度和可靠性方面的提高的要求，另外存在对NTC温度传感器的要求，这些温度传感器具有高的长期稳定性以及适合于使用温度的更大范围或者可以被应用于不同的使用温度。
技术实现思路
待解决的任务在于，说明一种传感器元件，该传感器元件具有经改善的特性。所述任务通过根据独立权利要求的传感器元件得以解决。根据一方面，说明用于温度测量的传感器元件。该传感器元件优选地具有陶瓷的传感器材料。该传感器元件优选是NTC传感器芯片。该传感器材料优选以至少一个NTC层的形式来构造。该传感器元件具有陶瓷载体。该传感器元件此外具有至少一个电极。优选地，该传感器元件具有两个或更多个电极。该载体具有上侧和下侧。在载体的上侧和下侧上分别布置传感器材料，例如以NTC层的形式。优选地，该传感器元件是双NTC厚层传感器。优选地，用传感器材料来印刷该上侧和下侧。载体的上侧和下侧可以分别全面地或者也可以仅局部地用传感器材料来印刷。印刷几何结构可以不同。换言之，上侧可以具有与下侧不同的带有传感器材料的印刷几何结构。NTC层可以例如单独地被操控和/或具有不同的R-T特性曲线。相应的NTC层的电阻优选通过相应的NTC层的厚度和/或几何结构来确定。通过相应的设计，提供低成本的NTC温度传感器，该温度传感器同时具有两个特性曲线并且因此在相应适配的R-T特性曲线情况下在测量范围内扩展温度精确度。此外，可以通过在唯一的构件中两个特性曲线的实现来节省在装配中的空间。根据一种实施例，将至少一个电极施加到NTC层其中的每个上。例如，在NTC层其中的每个上施加至少两个电极。这些电极通过自由区域相互分离。例如，该自由区域以接片（Stege）的形式来构造。这些电极通过接片相互分离。该自由区域并没有电极材料或者可以用保护层来填充。在一侧上相邻布置的电极具有的好处是：仅能够由一侧进行接触。例如，在单面通过粘接、钎焊或Ag烧结来进行电路板上的接触。在上侧上，通过相邻布置的电极同样地能够通过例如熔焊、接合或钎焊连接导线（Anschlussdraht）来进行单面接触。根据一种实施例可以直接在陶瓷载体上、优选在载体的上侧上施加第一电极。在所述第一电极的至少一个部分区域上施加NTC层。另一个或第二电极层或电极处于该NTC层上。另一个或第二电极优选完全地覆盖该NTC层。在载体的例如下侧上布置另一个NTC层。在该NTC层上施加至少一个电极。例如，在NTC层上施加至少两个电极。这些电极通过自由区域相互分离。该自由区域没有电极材料或者可以用保护层来填充。在下侧上相邻布置的电极具有的好处是：仅能够由一侧进行接触。例如，在单面通过粘接、钎焊或Ag烧结来由此进行电路板上的接触。在上侧上，通过第一电极、NTC层和另外的电极的层状布置使得能够利用传感器材料的明显更大的横截面，这实现更小的电阻。根据一种实施例，相应的电极具有至少一个已溅射的层。这些电极例如是薄层电极。已溅射的层优选直接被施加到相应的NTC层上。至少一个已溅射的层优选具有镍。至少一个已溅射的层此外可以具有钒的成分。在另一种实施方式中，电极具有两个层，其中第一层或下层具有铬或钛并且第二层或上层具有镍并且同样地可以具有钒的成分。有利地，针对所描述的实施方式，将覆盖层施加到镍层上。所述覆盖层由抗氧化的金属、诸如银或金组成。根据一种实施例，相应的电极具有至少一个已加印（aufdrucken）的层。这些电极例如是厚层电极。已加印的层优选被直接加印到相应的NTC层上。通过该印刷过程可以实现更厚的电极层。在非常低容差的电阻的情况下，可以进行所谓的微调过程，用于进行对额定温度下的电阻的调整。在此，通过局部激光剥蚀来去除例如一个或两个NTC层的部分区域，使得产生空隙。通过微调过程，改变NTC层的几何结构并且与规定值相应地适配电阻。根据一方面，描述用于制造传感器元件的方法。优选地，通过该方法来制造上述的传感器元件。关于该传感器元件或该方法所公开的所有特性也相应地关于相应的其他方面被公开并且反之亦然，即便是当相应的特性并没有详尽地在相应方面的上下文中被提及的情况下。该方法具有以下步骤：-制造NTC粉末，用于构造至少一个NTC层。该NTC粉末基于具有不同掺杂的Y-Ca-Cr-Al-O系的钙钛矿的或基于具有不同掺杂的Ni-Co-Mn-O系的尖晶石组成。-提供陶瓷的载体材料。基于例如Al2O3、ZrO2、ATZ或ZTA材料或MgO的陶瓷的基板用作载体材料。-以第一印刷几何结构用NTC膏来印刷载体材料的第一表面。第一表面、例如下侧的印刷在一个印刷过程中或在多个印刷过程中进行。例如执行两个、三个、五个或十个印刷过程。第一表面可以局部地或部分地用NTC膏来印刷。NTC膏可以以预先确定的厚度（之后的NTC层的厚度）被印刷到第一表面上。-烧结由载体材料和NTC层组成的系统。-以第二印刷几何结构用NTC膏来印刷载体材料的第二表面。第二表面、例如上侧的印刷在一个印刷过程中或在多个印刷过程中进行。例如执行两个、三个、五个或十个印刷过程。第二表面可以局部地或部分地用NTC膏来印刷。第二印刷几何结构可以与第一印刷几何结构相同。可替代地，第一印刷几何结构和第二印刷几何结构也可以彼此不同。例如，第二NTC层这样被加印，使得在第二表面上留有自由边缘。NTC膏可以以以预先确定的厚度（之后的NTC层的厚度）被印刷到第二表面上。第一NTC层和第二NTC层的厚度可以不同。例如，第一NTC层可以具有比第二NTC层更大的厚度或者反之。对此可替代地，这些NTC层的厚度也可以相同。附加地，被施加到第二表面上的NTC层可以具有与被施加到第一表面上的NTC层相同的陶瓷组分或者不同的陶瓷组分。由此，能够调整相同的或不同的电特性。-烧结该系统。对此可替代地，也可以在第一次烧结之前首先用NTC膏来印刷载体材料的第二表面。在该情况下，可以执行共同的烧结过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于温度测量的传感器元件（1），所述传感器元件具有：‑ 陶瓷载体（2）‑ 至少一个电极（3）；其中所述载体（2）具有上侧和下侧，其中在所述载体（2）的所述上侧上和所述下侧上分别布置NTC层（4），并且其中通过相应的所述NTC层（4）的厚度和/或几何结构来确定相应的所述NTC层（4）的电阻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 DE 102015118720.5;2016.01.25 DE 10201611.用于温度测量的传感器元件（1），所述传感器元件具有：-陶瓷载体（2）-至少一个电极（3）；其中所述载体（2）具有上侧和下侧，其中在所述载体（2）的所述上侧上和所述下侧上分别布置NTC层（4），并且其中通过相应的所述NTC层（4）的厚度和/或几何结构来确定相应的所述NTC层（4）的电阻。2.根据权利要求1所述的传感器元件（1），其中所述载体（2）用所述NTC层（4）来印刷，并且其中所述NTC层（4）具有不同的印刷几何结构。3.根据权利要求1或2所述的传感器元件（1），其中所述载体（2）用所述NTC层（4）来印刷，并且其中所述载体（2）的所述上侧和所述下侧的印刷利用相应的所述NTC层（4）来全面地或局部地实施。4.根据权利要求1至3之一所述的传感器元件（1），其中，至少一个电极（3）被施加到所述NTC层（4）其中的每个上。5.根据权利要求1至4之一所述的传感器元件（1），其中，至少两个电极（3）被施加到所述NTC层（4）其中的每个上，并且其中所述电极（3）通过自由区域（5）被相互分离。6.根据权利要求1至4之一所述的传感器元件（1），其中，-在所述载体（2）的所述上侧上施加第一电极（3），其中在所述第一电极（3）的部分区域上施加NTC层（4），其中在所述NTC层（4）上布置第二电极（3），并且其中-在所述载体（2）的所述下侧（3）上布置其他的NTC层（4），其中在所述NTC层（4）上施加两个电极（3），其中，所述电极（3）通过自由区域（5）被相互分...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊勒，A魏登费尔德，CL米德，G克洛伊贝尔，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE