传感器元件和用于制造传感器元件的方法技术

本发明专利技术描述了一种用于温度测量的传感器元件。该传感器元件（1）被设置用于借助压力烧结而固定在印刷电路板上，其中传感器元件（1）的结构形式被构造为，使得在压力烧结期间，到传感器元件（1）的压力加载被补偿。还描述一种用于制造传感器元件（1）的方法。

【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、钎焊或者粘接被安装在底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AG烧结和钎焊连接。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。目前，在功率模块的情况下的温度测量利用钎焊上的SMDNTC传感器来进行。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上并且具有高的长期稳定性以及适合于较高的使用温度。合适的装配是以细分散的银膏进行的Ag烧结，然而其通过活负荷在压力下进行。对此，在倒装芯片装配的情况下要求器件的足够的机械稳定性，以便使出现的弯曲应力不导致断裂或者以便不发生损坏（裂纹）。传统的NTC传感器陶瓷大多具有过小的抗弯强度来经受住出现的负荷。
技术实现思路
待解决的任务在于，说明一种传感器元件，其具有经改善的特性。该任务通过按照独立权利要求的传感器元件来解决。按照一个方面，说明一种用于温度测量的传感器元件。该传感器元件具有陶瓷传感器材料。该传感器材料是NTC陶瓷。例如，该陶瓷具有钙钛矿结构。尤其是，所述陶瓷基于具有不同掺杂的Y-Ca-Cr-Al-O系。可替代地，该传感器元件可以具有带有尖晶石结构的陶瓷。例如，该陶瓷可以基于具有不同掺杂的Ni-Co-Mn-O系。传感器元件是NTC传感器芯片。该传感器元件被设置用于，借助Ag压力烧结来固定在印刷电路板或DCB板上。尤其是，传感器元件被构造用于借助Ag烧结来装配在印刷电路板上。传感器元件的结构形式被构造为，使得在压力烧结期间到传感器元件上的压力加载被补偿。通过根据本专利技术的结构形式，提高传感器元件的机械稳定性。该构件的压力烧结由此能够实现：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。由此，提供特别稳定的传感器元件，其可以在无钎焊装配的情况下施加在印刷电路板上。按照一种实施例，传感器元件具有至少一个电极。优选，传感器元件具有两个电极。此外，传感器元件也可以还具有陶瓷增强部或陶瓷载体。这些电极布置在陶瓷传感器材料上。优选地，这些电极在空间上相互分离。这意味着，在电极之间存在间隔。例如，在电极之间布置有陶瓷传感器材料。该传感器元件被构造为，使在Ag压力烧结情况下出现的压力负荷在电极之间的中间区域中被导出到印刷电路板上。尤其是，在Ag压力烧结情况下作用的力借助在电极之间的中间区域得以补偿。由此，提供具有适合于Ag烧结的电极的NTC温度传感器，其中该传感器被成型为，使得在Ag烧结情况下的压力负荷最大部分地在电极之间的中间区域中被导出到电路板上并且避免在装配中由于弯曲负荷导致的损坏。按照一种实施例，该传感器元件具有T形结构形式。尤其是，该传感器元件具有如下区段，该区段相应于“T”的水平的线条或梁。此外，传感器元件还具有如下区段，该区段相应于“T”的竖直的线条或梁。这两个区段相互不可松开地连接。这两个区段优选一件式地实施。通过T形的结构形式提高传感器元件的机械稳定性。构件的Ag压力烧结由此能够实现：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。按照一种实施例，该传感器元件具有陶瓷的基体。该陶瓷基体具有陶瓷传感器材料。这些电极布置在基体的外面。这些电极优选布置在传感器元件或基体的共同外面上。该共同外面优选是传感器元件或基体的底侧。基体具有凸起。该凸起构成基体的整体组成部分。换句话说，凸起和基体一件式构造。尤其是，该凸起具有陶瓷传感器材料。该凸起布置在电极之间。该凸起构成在电极之间的中间区域。优选地，该凸起构造为基座状。该凸起例如是“T”的竖直的线条，而基体剩余部分则是“T”的水平的线条或梁。该凸起在电极之间从传感器元件的外面或底侧突出。通过在电极之间的中间区域中布置的凸起或基座，在Ag压力烧结时出现的力被导出到印刷电路板上。传感器元件通过弯曲负荷引起的损坏因此可以被防止。按照一种实施例，该传感器元件具有陶瓷基体。该陶瓷基体具有陶瓷传感器材料。这些电极布置在传感器元件的不同的端面上。这些电极布置在相对置的端面上。优选，这些电极在端面上作为帽盖来施加。该传感器元件还具有陶瓷载体材料。该基体构造在载体材料上。优选地，该基体完全覆盖载体材料的外面，例如载体材料的上侧。该载体材料具有凸起。该凸起构成载体材料的整体组成部分。换句话说，载体材料和凸起一件式地构造。尤其是，该凸起具有陶瓷载体材料。该凸起布置在电极之间。该凸起构成在电极之间的中间区域。该凸起被构造为基座状。该凸起在电极之间并且从传感器元件的外面突出。如上所述，传感器元件具有T状的结构形式。尤其是，传感器元件拥有凸起或基座。该凸起或基座从传感器元件的表面突出。该凸起或基座优选构造在电极之间。该凸起或基座可以具有陶瓷传感器材料和/或陶瓷增强部的材料。传感器元件的结构形式被协调或构造为，使得在制造或装配过程期间到传感器元件上的压力加载被补偿。此外，将机械弯曲负荷减至最小。按照一个方面，描述一种用于制造传感器元件的方法。优选，通过相应的方法来制造上述的传感器元件。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或者反之亦然，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。该方法具有下面的步骤：-制造用于构造陶瓷基体的NTC粉末。-挤压该NTC粉末。为此，使用压模。该压模被构造为，使得被挤压的基体具有凸起。该压模被构造为，使得被挤压的基体具有T形的结构形式。-烧结该被挤压的基体。-将电极施加到基体的底侧上。这可以借助薄层技术或厚层技术来进行。这些电极通过凸起相互分离。按照另一方面，该方法具有下面的步骤：-提供陶瓷载体材料。该载体材料具有凸起。-至少部分地用NTC膏对该载体材料进行印刷，以用于构造NTC层。优选，用NTC膏来印刷载体材料的表面，该表面与基座对置。例如，载体材料的上侧用NTC膏来印刷。例如，凸起布置在相对侧、也即载体材料的底侧上。可替代地，载体材料的凸起也可以在用NTC膏来印刷载体材料之后才被构造。-烧结由载体材料和NTC膏组成的系统。-施加电极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于温度测量的传感器元件（1），其中所述传感器元件（1）被设置用于，借助压力烧结而固定在印刷电路板上，以及其中所述传感器元件（1）的结构形式被构造为，使得在所述压力烧结的期间，到所述传感器元件（1）的压力加载被补偿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 DE 102015118720.5;2016.01.25 DE 10201611.一种用于温度测量的传感器元件（1），其中所述传感器元件（1）被设置用于，借助压力烧结而固定在印刷电路板上，以及其中所述传感器元件（1）的结构形式被构造为，使得在所述压力烧结的期间，到所述传感器元件（1）的压力加载被补偿。2.如权利要求1所述的传感器元件（1），其中，所述传感器元件（1）具有至少两个电极（2），以及其中所述传感器元件（1）被构造为，使得在所述压力烧结中出现的压力负荷在所述电极（2）之间的中间区域中被导出到所述印刷电路板上。3.如权利要求1或2所述的传感器元件（1），其中，所述传感器元件（1）具有T形的结构形式。4.如权利要求2或3之一所述的传感器元件（1），其中，所述传感器元件具有陶瓷的基体（7），其中所述电极（2）布置在所述基体（7）的外面上，其中所述基体（7）具有凸起（3），并且其中所述凸起（3）布置在所述电极（2）之间。5.如权利要求4所述的传感器元件（1），其中，所述电极（2）布置在所述传感器元件（1）的共同的外面上，其中所述共同的外面是所述传感器元件（1）的底侧。6.如权利要求4或5所述的传感器元件（1），其中，所述凸起（3）构造为基座状，以及其中所述凸起（3）在所述电极（2）之间从所述传感器元件（1）的所述外面突出。7.如权利要求4至6之一所述的传感器元件（1），其中，所述凸起（3）构成所述基体（7）的整体组...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊勒，A魏登费尔德，CL米德，
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