传感器装置和用于制造传感器装置的方法制造方法及图纸

技术编号:18584966 阅读:83 留言:0更新日期:2018-08-01 17:12
描述一种用于温度测量的传感器装置(10)。该传感器装置具有:传感器元件(1),该传感器元件具有至少一个电极(2、3);和至少一个接触元件(4),其中该接触元件(4)被构造和布置用于传感器元件(1)的无线接触。此外描述一种用于制造传感器装置(10)的方法。

Sensor device and method for manufacturing sensor device

A sensor device (10) for temperature measurement is described. The sensor device has: a sensor element (1), which has at least one electrode (2, 3), and at least one contact element (4), in which the contact element (4) is configured and arranged for wireless contact of the sensor element (1). In addition, a method for manufacturing a sensor device (10) is described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器装置和用于制造传感器装置的方法
说明一种传感器装置。该传感器装置尤其是可以用于测量温度。此外,说明一种用于制造传感器装置的方法。
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,另外的优点在于,突出的负电阻温度特性。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。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、钎焊或者粘接被装配在下侧上并且经由接合导线来接触其上侧。由于关于使用温度和可靠性方面的提高的要求,存在对NTC温度传感器的要求,这些温度传感器可以在无钎焊装配的情况下施加到电路板/DCB板上并且具有高的长期稳定性以及适合于更高的使用温度的。同时,这种新型的传感器必须能够通过低成本生产来制造。
技术实现思路
待解决的任务在于,说明一种传感器装置,该传感器装置具有经改善的特性。所述任务通过根据独立权利要求的传感器装置和方法得以解决。根据一方面,说明用于温度测量的传感器装置。该传感器装置优选地具有传感器元件。该传感器元件优选具有陶瓷的传感器材料。该传感器元件优选是芯片NTC热敏电阻。该传感器元件具有至少一个电极。优选地,该传感器元件具有两个电极。优选地,电极被布置在传感器元件的不同侧上,例如上侧和下侧。对此可替代地,电极也可以被布置在一侧上,例如上侧上。传感器装置另外具有至少一个接触元件。该接触元件具有能够导电的材料。该传感器装置可以具有恰好一个接触元件。该传感器装置也可以具有多于一个的接触元件,例如两个接触元件。该接触元件被构造和布置用于传感器元件的无线接触。换言之,该接触元件具有如下的外部的结构/性质,其使得传感器元件能够无线接触。此外,该接触元件被布置在一个确定的位置和/或取向上,其使得传感器元件能够无线接触。这样选择传感器元件和接触元件的相对位置,使得能够无线接触。此外,该接触元件被构造和布置用于,提高传感器元件或传感器装置的稳定性。优选地,在具有在印刷电路板上对传感器装置的装配的工艺步骤中进行传感器元件的接触。根据一种实施例,该接触元件具有平放面。该接触元件具有至少一个第一平放面和至少一个第二平放面。平放面其中至少之一,也即第一平放面至少部分地被布置在传感器元件的外面上。优选地,第一平放面平放在外面的一部分上。因此,接触元件用于保护传感器元件。压力负荷,例如在Ag烧结的范围内的压力负荷可以通过接触元件被补偿。因此,提供特别稳定的传感器装置。根据一种实施例,这些平放面其中的另一个,也即第二平放面被构造和布置用于,将传感器元件与印刷电路板连接。例如,接触元件的第二平放面位于印刷电路板上或者被固定在该印刷电路板上。因此,以简单的方式和方法,实现传感器元件的无线接触。根据一种实施例,这些平放面分别具有水平伸展的区域。这些平放面的所述水平伸展的区域构成接触元件的上侧和/或下侧。换言之,接触元件的上侧可以具有两个限定的水平区域,这些限定的水平区域用作平放面。对此可替代地,接触元件的下侧可以具有两个限定的水平区域,这些限定的水平区域用作平放面。对此可替代地,该上侧可以具有至少一个限定的水平区域并且该下侧可以具有至少一个限定的水平区域,其中这些水平区域用作平放面。这些平放面优选地通过接触元件的垂直伸展的区域彼此连接。例如,该接触元件构造为阶梯状。尤其是,该接触元件可以具有金属托架。该金属托架优选以阶梯形式构造,使得借助于该金属托架可以进行传感器元件和印刷电路板的连接。对此可替代地,该接触元件可以构造为波浪状。换言之,该接触元件可以具有隆起的形状。该金属托架优选构造为波浪状,使得借助于该金属托架进行传感器元件和印刷电路板的连接。尤其是,该接触元件这样构造,使得其不仅可以平放在传感器元件的表面或外面而且也可以平放在其他表面上,例如电路板的表面上。在此,该接触元件完全地或者也可以部分地覆盖传感器元件的上侧。所选择的结构形式使得能够以较小的电气和热学容差加工传感器元件。同时,通过具有托架状的接触元件的设计来提高芯片NTC热敏电阻的机械稳定性,其方式为,芯片NTC热敏电阻自身在压力烧结的过程中被保护。构件的压力烧结由此被实现,而并不诱发可能的损坏、例如微裂纹等,或者不引起构件的甚至断裂。以这种方式,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。温度传感器的接触应该在一个工艺步骤中与其他构件一起被装配。在功率模块的情况下,这是借助Ag压力烧结的接触。该构件在此经历在直至300℃的温度下直至30MPa或更高的压力负荷。根据一种实施例,该传感器元件具有上侧。优选地,该传感器元件的上侧在其到印刷电路板上的装配之后构成传感器元件的与该印刷电路板背离的表面。该接触元件至少部分地与上侧连接。该接触元件例如被烧结到上侧上。优选地,该接触元件以无压力的方式利用Ag膏被烧结到上侧上。但是,对此可替代地,接触元件可以借助钎焊方法或通过粘接来固定在上侧上。根据一种实施例,该传感器装置具有另一接触元件。该另一接触元件被构造用于,在传感器元件和印刷电路板之间建立另一连接。具有两个接触元件的传感器装置的好处不仅是在印刷电路板上容易实现的水平均衡,而且也是在装配到接触元件的(表)面之上期间经改善的适配。另一好处在于如下可能性:在Ag烧结、钎焊或粘合期间,将传感器元件压紧到接触元件的这两个面上,而无需在此被压到NTC芯片自身上。传感器元件具有下侧。所述另一接触元件至少部分地布置在传感器元件的下侧处。优选地,传感器元件的下侧在其到印刷电路板上的装配之后构成传感器元件的面向该印刷电路板的表面。所述另一接触元件至少部分地与下侧连接。该接触元件例如被烧结到下侧上。优选地,该接触元件以无压力的方式利用Ag膏被烧结到下侧上。但是,对此可替代地,接触元件也可以借助钎焊方法或通过粘接来固定在下侧处。根据一方面,描述一种用于制造传感器装置的方法。优选地,通过该方法来制造上面所描述的传感器装置。关于该传感器元件、接触元件、传感器装置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膜,用于构造陶瓷基体。-烧结经堆叠的、挤压的和脱碳的绿膜。优选地,陶瓷的基体具有钙钛矿结构。尤其是,该陶瓷可以基于具有不同掺杂的Y-Ca-Cr-Al-O系。可替代地,该陶瓷可以具有尖晶石结构。例如,该陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于温度测量的传感器装置(10),所述传感器装置具有:‑ 传感器元件(1),所述传感器元件具有至少一个电极(2、3),‑ 至少一个接触元件(4);其中所述接触元件(4)被构造和布置用于所述传感器元件(1)的无线接触。

【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装置(10),所述传感器装置具有:-传感器元件(1),所述传感器元件具有至少一个电极(2、3),-至少一个接触元件(4);其中所述接触元件(4)被构造和布置用于所述传感器元件(1)的无线接触。2.根据权利要求1所述的传感器装置(10),其中所述接触元件(4)具有第一平放面(4a)和第二平放面(4b),其中所述平放面(4a、4b)其中至少之一至少部分地布置在所述传感器元件(1)的外面上。3.根据权利要求2所述的传感器装置(10),其中所述平放面(4a、4b)其中的另一个平放面被构造和布置用于,将所述传感器元件(1)与印刷电路板连接。4.根据权利要求2或3之一所述的传感器装置(10),其中,所述平放面(4a、4b)构成所述接触元件(4)的上侧和/或下侧的水平伸展的区域,并且其中所述平放面(4a、4b)通过所述接触元件(4)的垂直伸展的区域(4c)相互连接。5.根据权利要求1至4之一所述的传感器装置(10),其中,所述接触元件(4)构造为阶梯状。6.根据权利要求1至4之一所述的传感器装...

【专利技术属性】
技术研发人员:J伊勒A魏登费尔德
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

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