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NTC层（3），其中该载体（2）用NTC层（4）来印刷，其中该NTC层（3）覆盖载体（2）的表面的至少一部分，并且其中该传感器元件（1）被构造用于无线接触。此外描述一种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 NTC layer (3), in which the carrier (2) is printed with a NTC layer (4), in which the NTC layer (3) covers at least a portion of the surface of the carrier (2), and the sensor element (1) is configured for wireless contact. 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，于是涉及热变阻器。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、钎焊或者粘接被装配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。银金属化物特别适合用于钎焊连接。由于鉴于新的可靠的端子接触、例如接合和焊接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-金属化物的情形下，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，另外存在对如下NTC温度传感器的要求，这些NTC温度传感器可以在无钎焊装配的情况下施加到电路板上并且可以具有高的长期稳定性以及适合用于较高的使用温度。
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。该传感器材料例如以至少一个NTC层的形式布置在传感器元件中。该传感器元件优选是NTC传感器芯片。该传感器元件特别优选是NTC厚层传感器。该传感器元件具有陶瓷载体。用NTC层来至少部分地印刷该载体。NTC层覆盖载体的表面的至少一部分。换言之，NTC层可以覆盖整个载体表面或者也可以覆盖载体表面的仅一部分。例如，NTC层至少部分地覆盖载体的底面。但是NTC层也可以完全地覆盖载体的第一表面，例如载体的底面。传感器元件被构造用于无线接触。根据一种实施例，传感器元件具有至少一个电极，优选至少两个电极。这些电极被布置在NTC层上，例如以两个电极垫的形式。电极因此优选处于传感器元件的相同侧，例如下侧。电极空间上相互分离。例如，这些电极通过自由区域相互分开。该自由区域可以例如以接片（Stege）的形式构造。电极可以通过该接片相互分开。优选地，该自由区域具有陶瓷的传感器材料。该传感器元件被构造为，使得能够进行传感器元件的无线接触。尤其是，电极被构造和布置为，使得电极是能够银烧结的。因此，提供能够灵活使用的传感器元件。根据一种实施例，NTC层的厚度或者NTC层的电阻可以通过印刷过程的数目来调整。在制造过程期间印刷过程的数目越高，则NTC层就越厚并且其电阻就越大。在制造过程期间印刷过程的数目越小，则NTC层就越薄并且其电阻就越小。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。已溅射的层优选被直接施加到NTC层上。所述至少一个已溅射的层优选具有镍。此外，该层可以具有钒的成分。在另一种实施方式中，电极具有两个层，其中下层具有铬或钛并且第二层具有镍，其中第二层同样可以具有钒的成分。有利地，针对所描述的实施方式，将覆盖层施加到镍层上。该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NTC层上。通过印刷过程，可以实现更厚的电极层。根据一种实施例，NTC层具有空隙。该空隙被设置用于，调整NTC层的电阻。在非常窄容差的电阻情况下，可以进行所谓的微调过程，用于调整在额定温度下的电阻。在此，通过局部激光剥蚀来去除例如NTC层的部分区域，使得产生空隙。通过该微调过程可以改变层的几何结构并且与规定值相应地来适配电阻。通过上面所描述的NTC厚层传感器的设计，其可以在仅一个工艺步骤（压力烧结或钎焊）中被施加到电路板上。由此取消进一步的接触，例如借助接合的接触。此外，好处在于在制造过程中对NTC芯片的更小的热负荷。因此，提供具有低成本的电极系统的NTC温度传感器，其此外实现NTC温度传感器的无线接触。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传感器元件。参照该传感器元件或该方法所公开的全部特性也相应地参照相应的其他方面被公开并且反之亦然，即便在这些相应特性没有明确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：-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。-用NTC膏来至少部分地印刷载体材料，用于构造NTC层。NTC膏基于具有不同掺杂的Y-Ca-Cr-Al-O系的钙钛矿组成或者基于具有不同掺杂的Ni-Co-Mn-O系的尖晶石组成。载体材料的印刷在至少一个印刷过程中进行，优选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。NTC层的厚度和电阻优选通过印刷过程的数目来被调整。-烧结由载体材料和NTC膏组成的系统。-将薄层电极溅射到NTC层上。对此可替代地，也可以将电极加印到NTC层上（厚层电极）。-通过激光剥蚀来局部去除NTC层，用于调整预先确定的电阻值。根据一方面，说明用于温度测量的传感器元件，该传感器元件具有：-陶瓷载体；-至少两个电极；-至少一个NTC层，其中该载体用NTC层来印刷，其中该NTC层覆盖载体的表面的至少一部分；其中在NTC层上布置电极，其中电极空间上相互分离，并且其中，传感器元件被构造为，使得实现传感器元件的无线接触。附图说明该传感器元件在下文中根据实施例和所属图进一步阐述。接下来所描述的附图并不是以符合比例的方式来理解的。而是可以为了更好地示出而以被放大、缩小的方式或者也可以以被扭曲的方式来示出各个尺寸。彼此相同的元件或者承担相同功能的元件用相同的附图标记来表示。其中:图1示出第一实施方式中的传感器元件；图2示出在另一种实施方式中的传感器元件；图3示出在另一种实施方式中的传感器元件；图4示出在另一种实施方式中的传感器元件。具体实施方式图1示出传感器元件1，尤其是传感器芯片。传感器元件1优选被构造用于测量温度。传感器元件1具有陶瓷传感器材料。陶瓷的传感器材料以NTC层3的形式来构造。传感器元件1优选是NTC厚层传感器。NTC层可以具有5μm至200μm的厚度。优选地，层厚度处于10μm至100μm之间。传感器材料是NTC陶瓷。该陶瓷例如具有钙钛矿结构。尤其是，该陶瓷可以基于具有不同掺杂的Y-Ca-Cr-Al-O系。这样的传感器元件1特别适合于高温应用。可替代地，传感器元件1尤其在较低应用温度的情况下可以具有带尖晶石结构的陶瓷。例如，该陶瓷可以基于具有不同掺杂的Ni-Co-Mn-O系。NTC厚层传感器由陶瓷载体2组成，NTC层3被印刷（drucken）到本文档来自技高网...

【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NTC层（3），其中所述载体（2）用所述NTC层（3）来印刷，其中所述NTC层（3）覆盖所述载体（2）的表面的至少一部分，并且其中所述传感器元件（1）被构造用于无线接触。

【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NTC层（3），其中所述载体（2）用所述NTC层（3）来印刷，其中所述NTC层（3）覆盖所述载体（2）的表面的至少一部分，并且其中所述传感器元件（1）被构造用于无线接触。2.根据权利要求1所述的传感器元件（1），其中所述传感器元件具有至少两个电极（4），其中所述电极（4）被布置在所述NTC层（3）上，并且其中所述电极（4）通过自由区域（5）空间上相互分离。3.根据权利要求1或2所述的传感器元件（1），其中所述NTC层（3）完全地覆盖所述载体（2）的第一表面。4.根据权利要求1至3之一所述的传感器元件（1），其中所述NTC层（3）的电阻通过印刷过程的数目来被确定。5.根据权利要求1至4之一所述的传感器元件（1），其中相应的所述电极（4）具有至少一个已溅射的...

【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