DE102016107496A1 - Process for product control and product body - Google Patents

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    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

Abstract

In einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Produktkontrolle eingerichtet und umfasst die Schritte:
– Bereitstellen mindestens eines anorganischen Leuchtstoffs (2),
– Anbringen des Leuchtstoffs (2) an und/oder Einbringen des Leuchtstoffs (2) in einen Produktkörper (1),
– Bestrahlen des Leuchtstoffs (2) mit einer ionisierenden Bestrahlung (R) und damit gezielte Veränderung einer Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs (2), wobei die Veränderung der Lumineszenzlebensdauer bei Überschreiten einer Schwellentemperatur (Ts) mindestens teilweise aufgehoben wird, und
– Auslesen der Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs (2) und damit Feststellen, ob die Schwellentemperatur (Ts) an und/oder in dem Produktkörper (1) zwischen der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer und dem Auslesen überschritten wurde.In one embodiment, the product control method is arranged and includes the steps of:
Providing at least one inorganic phosphor (2),
Attaching the phosphor (2) to and / or introducing the phosphor (2) into a product body (1),
- Irradiating the phosphor (2) with an ionizing radiation (R) and thus targeted change a luminescence lifetime of the phosphor (2), wherein the change in the luminescence lifetime is exceeded when a threshold temperature (Ts) is exceeded at least partially, and
- Reading the luminescence lifetime of the phosphor (2) and thus determining whether the threshold temperature (Ts) was exceeded on and / or in the product body (1) between the change in Lumineszenzlebensdauer and reading.

Figure DE102016107496A1_0001
Figure DE102016107496A1_0001

Description

Es wird ein Verfahren zur Produktkontrolle angegeben. Darüber hinaus wird ein Produktkörper angegeben. A method of product control is given. In addition, a product body is specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und einen Produktkörper anzugeben, mit denen eine Temperaturhistorie von Baugruppen im Nachhinein durch Auslesen eines passiven Sensormaterials ermöglicht ist. An object to be solved is to provide a method and a product body with which a temperature history of assemblies is made possible in retrospect by reading a passive sensor material.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch einen Produktkörper mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche. This object is achieved inter alia by a method and by a product body with the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the other claims.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Produktkontrolle. Kontrolliert werden insbesondere Prozessbedingungen während der Herstellung des Produkts und/oder Benutzungsbedingungen während des Gebrauchs des entsprechenden Produkts. Insbesondere können Temperaturen kontrolliert werden, speziell die Einhaltung von Maximaltemperaturen und/oder von Minimaltemperaturen. In at least one embodiment, the method is for product control. In particular, process conditions during production of the product and / or conditions of use during use of the corresponding product are checked. In particular, temperatures can be controlled, especially compliance with maximum temperatures and / or minimum temperatures.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens von einem oder von mehreren Leuchtstoffen. Bei dem zumindest einen Leuchtstoff handelt es sich bevorzugt um einen anorganischen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung enthält bevorzugt einen oder mehrere der folgenden Leuchtstoffe oder besteht hieraus: Eu2+-dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+, Sr(Ca,Sr)Si2Al2N6:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3·Si2N2O:Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ca)[LiA13N4]:Eu2+; Granate aus dem allgemeinen System (Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = drei- oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie Lu3(All-xGax)5O12:Ce3+, Y3(Al1-xGax)5O12:Ce3+; Eu2+-dotierte Sulfide wie (Ca,Sr,Ba)S:Eu2+; Eu2+-dotierte SiONe wie (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+; SiAlONe etwa aus dem System LixMyLnzSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n mit M = Erdalkalimetall und Ln = Lanthanidmetall; beta-SiAlONe aus dem System Si6-xAlzOyN8-y:REz; Nitrido-Orthosilikate wie AE2-x-aRExEuaSiO4-xNx, AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+; Chlorosilikate wie Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+; Chlorophosphate wie (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaOMgO-Al2O3-System wie BaMgAl10O17:Eu2+; Halophosphate wie M5(PO4)3(Cl,F):(Eu2+,Sb3+,Mn2+), M = Erdalkalimetall; SCAP-Leuchtstoffe wie (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+; bevorzugt Halide oder Oxyhalide insbesondere mit Fluor wie NaYF4:Er,Yb, BaY2F8:Er,Yb, YF3:Er,Yb, YF3:Tm,Yb oder ((Er,Tm,Yb)Cl3)0,25(BaCl2)0,75. Alle vorgenannten Leuchtstoffe umfassen besonders bevorzugt als zusätzliche Dotierung Yb, soweit nicht bereits angeführt.In accordance with at least one embodiment, the method comprises the step of providing one or more phosphors. The at least one phosphor is preferably an inorganic phosphor. The phosphor or the phosphor mixture preferably contains or consists of one or more of the following phosphors: Eu 2+ -doped nitrides such as (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , Sr (Ca, Sr) Si 2 Al 2 N 6 : Eu 2+ , (Sr, Ca) AlSiN 3 .Si 2 N 2 O: Eu 2+ , (Ca, Ba, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Sr, Ca) [LiAl 3 N 4 ]: Eu 2+ ; Garnets from the general system (Gd, Lu, Tb, Y) 3 (Al, Ga, D) 5 (O, X) 12 : RE with X = halide, N or divalent element, D = tri- or tetravalent element and RE = rare earth elements such as Lu 3 (Al lx Ga x) 5 O 12: Ce 3+, Y 3 (Al 1-x Ga x) 5 O 12: Ce 3+; Eu 2+ -doped sulfides such as (Ca, Sr, Ba) S: Eu 2+ ; Eu 2+ doped SiONs such as (Ba, Sr, Ca) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+ ; SiAlONe approximately from the system Li x M y Ln z Si 12- (m + n) Al (m + n) O n N 16-n with M = alkaline earth metal and Ln = lanthanide metal; beta-SiAlONs from the system Si 6-x Al z O y N 8-y : RE z ; Nitrido-orthosilicates such as AE 2-xa RE x Eu a SiO 4-x N x , AE 2-xa RE x Eu a Si 1-y O 4-x-2y N x where RE = rare earth metal and AE = alkaline earth metal; Orthosilicates such as (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ ; Chlorosilicates such as Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu 2+ ; Chlorophosphates such as (Sr, Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ ; BAM phosphors from the BaOMgO-Al 2 O 3 system such as BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ ; Halophosphates such as M 5 (PO 4 ) 3 (Cl, F) :( Eu 2+ , Sb 3+ , Mn 2+ ), M = alkaline earth metal; SCAP phosphors such as (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ ; preferably halides or oxyhalides, especially with fluorine such as NaYF 4 : Er, Yb, BaY 2 F 8 : Er, Yb, YF 3 : Er, Yb, YF 3 : Tm, Yb or ((Er, Tm, Yb) Cl 3 ) 0 , 25 (BaCl 2 ) 0.75 . All the abovementioned phosphors particularly preferably comprise Yb as additional doping, if not already stated.

Außerdem können auch sogenannte Quantenpunkte als Konvertermaterial eingebracht werden. Quantenpunkte in der Form nanokristalliner Materialien, welche eine Gruppe II-VI-Verbindung und/oder eine Gruppe III-V-Verbindungen und/oder eine Gruppe IV-VI-Verbindung und/oder Metall-Nanokristalle beinhalten, sind hierbei bevorzugt.In addition, so-called quantum dots can be introduced as a converter material. Quantum dots in the form of nanocrystalline materials which include a Group II-VI compound and / or a Group III-V compounds and / or a Group IV-VI compound and / or metal nanocrystals are preferred herein.

Der Leuchtstoff kann zu einer Verkürzung der Wellenlänge einer Anregungsstrahlung, auch als Upconversion bezeichnet, eingerichtet sein und dann beispielsweise infrarotes Licht in sichtbares Licht umwandeln. Alternativ kann der Leuchtstoff kurzwelliges Licht in langwelliges Licht umwandeln. Eine Anregung des Leuchtstoffs erfolgt im nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereich. Ein Auslesen des Leuchtstoffs erfolgt bevorzugt im sichtbaren oder im nahen ultravioletten Spektralbereich. The phosphor can be designed to shorten the wavelength of an excitation radiation, also referred to as upconversion, and then convert, for example, infrared light into visible light. Alternatively, the phosphor can convert short wavelength light into long wavelength light. Excitation of the phosphor occurs in the near ultraviolet, visible and / or near-infrared spectral region. A reading out of the phosphor is preferably carried out in the visible or in the near ultraviolet spectral range.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens des Leuchtstoffs an und/oder des Einbringens des Leuchtstoffs in einen Produktkörper. Der Produktkörper ist ein Teil des zu kontrollierenden Produkts oder bildet das zu kontrollierende Produkt. Beispielsweise wird der zumindest eine Leuchtstoff auf Außenflächen des Produktkörpers angebracht, bevorzugt großflächig. Dies bedeutet beispielsweise, dass der zumindest eine Leuchtstoff Außenflächen des Produktkörpers zu mindestens 1 % oder 5 % oder 10 % oder 50 % oder 80 % oder 95 % oder als vollständige Beschichtung die Außenfläche zu 100 % bedeckt, bevorzugt als geschlossene, lückenlose Schicht. Ebenso kann der zumindest eine Leuchtstoff in ein Volumen des Produktkörpers eingebracht sein. Dabei erstreckt sich der Leuchtstoff bevorzugt über einen Großteil des Volumens des Produktkörpers, insbesondere ist der Leuchtstoff über mindestens 50 % oder 80 % oder 95 % des Volumens des Produktkörpers verteilt. In accordance with at least one embodiment, the method comprises the step of attaching the phosphor to and / or introducing the phosphor into a product body. The product body is part of the product to be controlled or forms the product to be controlled. For example, the at least one phosphor is applied to outer surfaces of the product body, preferably over a large area. This means, for example, that the at least one phosphor covers outer surfaces of the product body to at least 1% or 5% or 10% or 50% or 80% or 95% or as a complete coating the outer surface to 100%, preferably as a closed, gapless layer. Likewise, the at least one phosphor can be introduced into a volume of the product body. In this case, the phosphor preferably extends over a large part of the volume of the product body, in particular the phosphor is distributed over at least 50% or 80% or 95% of the volume of the product body.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Leuchtstoff mit einer ionisierenden Bestrahlung bestrahlt. Bei der ionisierenden Bestrahlung handelt es sich insbesondere um eine Bestrahlung mit Elektronen, Ionen, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung oder ultravioletter Strahlung. Die Bestrahlung erfolgt derart, sodass bevorzugt der gesamte Leuchtstoff oder ein überwiegender Teil des Leuchtstoffs, beispielsweise mindestens 60 % oder 80 % oder 95 %, von der Bestrahlung betroffen sind. Insbesondere wird der gesamte von außerhalb des Produktkörpers optisch und/oder manuell zugängliche Bereich des Produktkörpers entsprechend bestrahlt. According to at least one embodiment, the phosphor is irradiated with an ionizing radiation. The ionizing radiation is in particular an irradiation with electrons, ions, X-rays, gamma radiation or ultraviolet radiation. The irradiation takes place in such a way that preferably the entire phosphor or a predominant part of the phosphor, for example at least 60% or 80% or 95%, is affected by the irradiation. In particular, the entire area of the product body that is optically and / or manually accessible from outside the product body is correspondingly irradiated.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit der Bestrahlung gezielt eine Lumineszenzlebensdauer des zumindest einen Leuchtstoffs verändert und eingestellt. Alternativ oder zusätzlich zur Lumineszenzlebensdauer können die spektralen Lumineszenzeigenschaften des zumindest einen Leuchtstoffs durch die Bestrahlung manipuliert werden. Das Ausmaß der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer oder der spektralen Lumineszenzeigenschaften ist besonders bevorzugt abhängig von einer Dosis und/oder einer Intensität und/oder einer mittleren Energie und/oder einer Dauer der Bestrahlung. In accordance with at least one embodiment, a luminescence lifetime of the at least one phosphor is specifically changed and set with the irradiation. Alternatively or in addition to the luminescence lifetime, the spectral luminescence properties of the at least one phosphor can be manipulated by the irradiation. The extent of the change in the luminescence lifetime or the spectral luminescence properties is particularly preferably dependent on a dose and / or an intensity and / or an average energy and / or a duration of the irradiation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Veränderung der Lumineszenzeigenschaften bei einem Überschreiten einer Schwellentemperatur teilweise oder vollständig aufhebbar. Das heißt, durch eine Temperatureinwirkung wird die Veränderung speziell der Lumineszenzlebensdauer durch die Bestrahlung teilweise oder vollständig rückgängig gemacht. Dabei hängt die Schwellentemperatur insbesondere von der Dosis und/oder der Energie der Bestrahlung ab. In accordance with at least one embodiment, the change in the luminescence properties can be partially or completely canceled when a threshold temperature is exceeded. That is, by a temperature effect, the change especially the luminescence lifetime is partially or completely reversed by the irradiation. The threshold temperature depends in particular on the dose and / or the energy of the irradiation.

Eine dosisabhängige Veränderung der Lumineszenzeigenschaften eines Leuchtstoffs ist beispielsweise in der Druckschrift H. N. Hersh et al. in dem Artikel „X-Ray-Induced Variation of Time Constant of Yb+3 Sensitizer“ in Applied Physics Letters, Volume 20, Februar 1972, Seiten 101 bis 102 , angegeben. Entsprechende Zusammenhänge finden sich auch in der Druckschrift G. Ban et al., „Degradation of some IR upconverting phosphors by ionizing radiation“ in Journal of Electronic Materials, Volume 1, Mai 1972, Seiten 320 bis 332 . Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften hinsichtlich der Leuchtstoffe und der Bestrahlungsbedingungen wird durch Rückbezug mit aufgenommen. A dose-dependent change in the luminescence properties of a phosphor is described, for example, in the document HN Hersh et al. by doing Article "X-Ray-Induced Variation of Time Constant of Yb + 3 Sensitizer" in Applied Physics Letters, Volume 20, February 1972, pages 101 to 102 , stated. Corresponding relationships can also be found in the document Ban et al., "Degradation of some IR up-converting phosphors by ionizing radiation" in Journal of Electronic Materials, Volume 1, May 1972, pages 320-332 , The disclosure of these publications with regard to the phosphors and the irradiation conditions is included by reference back.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Auslesens der Lumineszenzeigenschaften, speziell der Lumineszenzlebensdauer, des zumindest einen Leuchtstoffs. Das Auslesen erfolgt durch Anregung des Leuchtstoffs zur Lumineszenz und durch Vermessung der zeitlichen und/oder spektralen Abstrahlcharakteristik. Mit dem Auslesen etwa der Lumineszenzlebensdauer wird festgestellt, ob die Schwellentemperatur an und/oder in dem Produktkörper zwischen der Bestrahlung und dem Auslesen überschritten wurde. Überschreiten kann sich dabei sowohl auf ein Übertreten der Schwellentemperatur zu niedrigeren als auch zu höheren Temperaturen hin beziehen.In accordance with at least one embodiment, the method comprises the step of reading out the luminescence properties, in particular the luminescence lifetime, of the at least one phosphor. The reading takes place by excitation of the phosphor for luminescence and by measuring the temporal and / or spectral radiation characteristic. By reading about the luminescence lifetime, it is determined whether the threshold temperature at and / or in the product body has been exceeded between the irradiation and the readout. Exceeding can refer both to a crossing of the threshold temperature to lower and higher temperatures.

In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Produktkontrolle eingerichtet und umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:

  • – Bereitstellen mindestens eines anorganischen Leuchtstoffs,
  • – Anbringen des Leuchtstoffs an und/oder Einbringen des Leuchtstoffs in einen Produktkörper,
  • – Bestrahlen des Leuchtstoffs mit einer ionisierenden Strahlung und damit gezielte Veränderung einer Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs, wobei die Veränderung der Lumineszenzlebensdauer bei Überschreiten einer Schwellentemperatur mindestens teilweise aufgehoben wird, und
  • – Auslesen der Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs und damit Feststellen, ob die Schwellentemperatur an und/oder in dem Produktkörper zwischen der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer mittels Bestrahlung und dem Auslesen überschritten wurde.
In at least one embodiment, the method for product control is set up and comprises the following steps, in particular in the order given:
  • Providing at least one inorganic phosphor,
  • Attaching the phosphor to and / or introducing the phosphor into a product body,
  • Irradiating the luminescent substance with an ionizing radiation and thus a targeted change in a luminescence lifetime of the luminescent substance, wherein the change in the luminescence lifetime is at least partially canceled when a threshold temperature is exceeded, and
  • - Reading the luminescence lifetime of the phosphor and thus determining whether the threshold temperature was exceeded on and / or in the product body between the change in the luminescence lifetime by means of irradiation and reading.

Die Mehrzahl der heutzutage eingesetzten technischen Baugruppen ist für den Einsatz innerhalb eines genau definierten Temperaturbereichs spezifiziert. In vielen Fällen kann es im Betrieb jedoch schnell zu einer Überschreitung einer Maximaltemperatur kommen. Als Beispiel wird hier der Bereich der hochwertigen Elektronik, insbesondere der Bereich der Leistungselektronik, angeführt. In diesem technischen Gebiet liegt eine maximal zulässige Betriebstemperatur beispielsweise bei 150 °C. Eine längerfristige Überschreitung der Maximaltemperatur, auch in geringfügigem Maße, führt im Falle von Leiterplatten und Elektronikbaugruppen oft zu Schäden, etwa zu Delaminationen, Schäden an Lötkontakten und/oder an Klebestellen. Most of the technical assemblies used today are specified for use within a well-defined temperature range. In many cases, however, it can quickly come to a maximum temperature during operation. As an example, the field of high-quality electronics, in particular the field of power electronics, is cited here. In this technical field, for example, a maximum permissible operating temperature is 150 ° C. A long-term exceeding of the maximum temperature, even to a small extent, often leads to damage in the case of printed circuit boards and electronic assemblies, for example to delaminations, damage to solder contacts and / or to splices.

Im Nachhinein ist bei bislang üblichen Produkten meist nicht feststellbar, ob der Schaden aus einer Nichteinhaltung von Spezifikationen des Herstellers oder aus einem Fertigungsfehler resultiert. In der Folge kann es zu ungerechtfertigten Reklamationsfällen kommen, welche mit erheblichen Kosten, Fragestellungen der Haftung sowie einem Imageverlust des Herstellers einhergehen können. Als finale Lieferanten in verschiedenen Wertschöpfungsketten sind dabei kleine und mittlere Unternehmen im Vergleich zu Großunternehmen deutlich öfters von Reklamationsfällen betroffen, wodurch Reklamationsfälle für kleine und mittlere Unternehmen größere wirtschaftliche Risiken darstellen. Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Fertigungskontrolle effizient durchzuführen und Fertigungsfehler von einer Nichteinhaltung von Herstellerspezifikationen zu unterscheiden, insbesondere im Bereich der Elektronik und im Bereich der Leiterplatten. In retrospect, it is usually not possible to determine with conventional products whether the damage results from non-compliance with manufacturer specifications or from a manufacturing defect. As a result, there may be unjustified complaints, which can be associated with considerable costs, issues of liability and a loss of image of the manufacturer. As final suppliers in various value chains, small and medium-sized companies are more often affected by complaints cases than large companies, which means that complaints for small and medium-sized companies pose greater economic risks. The method described herein makes it possible to efficiently carry out production control and to distinguish manufacturing defects from non-compliance with manufacturer specifications, in particular in the field of electronics and printed circuit boards.

Weiterhin ist das hier beschriebene Verfahren im Gebiet der Metallverarbeitung anwendbar. Beispielsweise stellt sich im Rahmen einer Herstellung eines Bauteils die Frage nach einer Dauer einer Wärmebehandlung, beispielsweise nach einer Maximaltemperatur in einem Ofen oder nach einer Dauer einer Temperatureinwirkung. Speziell bei der Metallverarbeitung liegen oft relativ hohe Temperaturen von mehreren 100 °C vor, die das Anbringen von kostengünstigen elektronischen Temperatursensoren und Temperaturloggern verhindern. Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es möglich, auch bei relativ hohen Temperaturen zu bestimmen, ob bestimmte Schwellentemperaturen eingehalten werden. Furthermore, the method described here is applicable in the field of metalworking. For example, in the context of a production of a component, the question arises of a duration of a heat treatment, for example after a maximum temperature in an oven or after a period of a temperature effect. Especially at the Metalworking often has relatively high temperatures of several hundred degrees Celsius, which prevent the mounting of low-cost electronic temperature sensors and temperature loggers. With the method described here, it is possible to determine whether certain threshold temperatures are maintained even at relatively high temperatures.

Eine andere Möglichkeit, neben elektronischen Temperaturloggern, besteht im Prinzip darin, thermochrome Farben zu verwenden, um das Überschreiten von Schwellentemperaturen anzuzeigen. Diese Farben sind jedoch nur bis zu einer Maximaltemperatur von ungefähr 280 °C verfügbar, was eine Anwendung insbesondere in der Metallverarbeitung und bei anderen Hochtemperaturanwendungen ausschließt. Für die Anwendung etwa im Leiterplattenbereich besteht ferner der Nachteil, dass irreversible Änderungen der Farbwirkung bereits bei der Herstellung, beispielsweise bei einem Lötprozess, ausgelöst werden. Ein vorteilhaftes, dauerhaftes Einbringen einer solchen Farbe zum Beispiel in Vergussmaterialien, Klebstoffe oder direkt in eine Leiterplatte ist daher in der Regel nicht möglich. Ebenso ist oft ein Farbeindruck solcher thermochromer Farben am Produkt nicht gewünscht. Diese Nachteile sind durch die hier beschriebene Verwendung der Leuchtstoffe als beispielsweise reversibler Indikator für die Schwellentemperatur behebbar. Another possibility, in addition to electronic temperature loggers, is in principle to use thermochromic colors to indicate that threshold temperatures have been exceeded. However, these colors are available only up to a maximum temperature of about 280 ° C, which precludes use, particularly in metalworking and other high temperature applications. For the application in the circuit board area, for example, there is also the disadvantage that irreversible changes in the color effect are already triggered during production, for example during a soldering process. An advantageous, permanent introduction of such a color, for example, in potting materials, adhesives or directly into a circuit board is therefore not possible in the rule. Likewise, often a color impression of such thermochromic colors on the product is not desired. These disadvantages can be remedied by the use of the phosphors described here as, for example, a reversible indicator for the threshold temperature.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Schwellentemperatur, die durch die ionisierende Bestrahlung gezielt eingestellt ist, bei mindestens –50 °C oder –20 °C oder 80 °C oder 120 °C oder 200 °C oder 800 °C. Alternativ oder zusätzlich liegt die Schwellentemperatur bei höchstens 1500 °C oder 1200 °C oder 1050 °C oder 200 °C oder 160 °C oder 0 °C oder –10 °C oder –40 °C. Insbesondere der Bereich relativ hoher Temperaturen von um 1000 °C ist durch anorganische, insbesondere keramische Leuchtstoffe erreichbar. According to at least one embodiment, the threshold temperature targeted by the ionizing radiation is at least -50 ° C or -20 ° C or 80 ° C or 120 ° C or 200 ° C or 800 ° C. Alternatively or additionally, the threshold temperature is at most 1500 ° C or 1200 ° C or 1050 ° C or 200 ° C or 160 ° C or 0 ° C or -10 ° C or -40 ° C. In particular, the range of relatively high temperatures of around 1000 ° C can be achieved by inorganic, in particular ceramic phosphors.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schwellentemperatur eine maximale bestimmungsgemäße Betriebstemperatur des Produktkörpers, beispielsweise 150 °C etwa im Falle von Elektronikanwendungen. Damit ist mit dem Auslesen feststellbar, ob der Produktkörper nach der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer zeitweise Temperaturen oberhalb der bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur ausgesetzt war.In accordance with at least one embodiment, the threshold temperature is a maximum intended operating temperature of the product body, for example 150 ° C., for instance in the case of electronic applications. Thus, it can be determined by reading whether the product body was temporarily exposed to temperatures above the intended operating temperature after the change in the luminescence lifetime.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schwellentemperatur eine minimale bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers. Mit dem Auslesen der Fotolumineszenzeigenschaften ist somit etwa feststellbar, ob der Produktkörper oberhalb der bestimmungsgemäßen Verarbeitungstemperatur verarbeitet wurde.In accordance with at least one embodiment, the threshold temperature is a minimum intended processing temperature of the product body. With the readout of the photoluminescence properties, it is therefore possible to ascertain whether the product body has been processed above the intended processing temperature.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Leuchtstoffmischung mit zwei oder mit mehr als zwei verschiedenen Leuchtstoffen verwendet. Die Leuchtstoffe werden entweder unterschiedlich ionisierend bestrahlt oder weisen nach derselben ionisierenden Bestrahlung aufgrund ihrer Materialeigenschaften voneinander verschiedene Schwellentemperaturen auf. Mit unterschiedlichen Schwellentemperaturen von Leuchtstoffen ist feststellbar, ob ein durch die beiden Schwellentemperaturen vorgegebener Temperaturbereich etwa bei einer Bearbeitung eingehalten wurde. In accordance with at least one embodiment, a phosphor mixture with two or more than two different phosphors is used. The phosphors are either irradiated differently ionizing or have different threshold temperatures on the same ionizing radiation due to their material properties. With different threshold temperatures of phosphors, it can be determined whether a temperature range predetermined by the two threshold temperatures has been maintained, for example, during processing.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die erste Schwellentemperatur unterhalb der bestimmungsgemäßen Verarbeitungstemperatur und die zweite Schwellentemperatur oberhalb oder bei einer maximalen Verarbeitungstemperatur. Dadurch kann überprüft werden, ob während der Herstellung oder im Gebrauch des Produktkörpers ein vorgegebenes Temperaturfenster eingehalten wurde. In accordance with at least one embodiment, the first threshold temperature is below the intended processing temperature and the second threshold temperature is above or at a maximum processing temperature. This makes it possible to check whether a predetermined temperature window has been observed during manufacture or during use of the product body.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff als Dotierung und/oder als Bestandteil des Kristallgitters oder des Wirtsgitters eines oder mehrere der folgenden Elemente: Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. Insbesondere handelt es sich in diesem Fall um einen keramischen Leuchtstoff. According to at least one embodiment, the phosphor comprises as doping and / or as part of the crystal lattice or the host lattice one or more of the following elements: Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. In particular, it is in this case a ceramic phosphor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff als Wirtsgitterbestandteil oder als Dotierung Yb auf. Insbesondere handelt es sich um einen keramischen Leuchtstoff, der sowohl Er als auch Yb beinhaltet. Weiter bevorzugt umfasst das Wirtsgitter des Leuchtstoffs zumindest ein Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall sowie außerdem Y und zusätzlich F. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Leuchtstoff um NaYF4:Er,Yb.In accordance with at least one embodiment, the luminescent substance has Yb as host lattice constituent or as doping. In particular, it is a ceramic phosphor including both Er and Yb. More preferably, the host lattice of the phosphor comprises at least one alkali metal and / or alkaline earth metal and also Y and additionally F. The phosphor is particularly preferably NaYF 4 : Er, Yb.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine Leuchtstoff mit Beleuchtungsbedingungen, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produktkörpers vorliegen, nicht oder nicht signifikant zur Fotolumineszenz anregbar. Mit anderen Worten ist insbesondere für das freie menschliche Auge im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produktkörpers keine Fotolumineszenz vom Leuchtstoff wahrnehmbar. In diesem Fall ist der oder sind die Leuchtstoffe bevorzugt ausschließlich mit ultravioletter Strahlung oder mit Infrarotstrahlung zur Fotolumineszenz anregbar. In accordance with at least one embodiment, the at least one phosphor with illumination conditions that are present in the intended use of the product body can not or not significantly be excited for photoluminescence. In other words, no photoluminescence from the phosphor is perceptible especially for the free human eye in the intended use of the product body. In this case, the phosphor or phosphors are preferably excitable exclusively with ultraviolet radiation or with infrared radiation for photoluminescence.

Darüber hinaus wird ein Produktkörper angegeben. Der Produktkörper wird mit einem Verfahren kontrolliert, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Produktkörpers sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. In addition, a product body is specified. The product body is controlled by a method as specified in connection with one or more of the above embodiments. Features of the product body are therefore also disclosed for the process and vice versa.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Produktkörper einen oder mehrere Leuchtstoffe, der oder die durch ionisierende Bestrahlung in der Lumineszenzlebensdauer und/oder in spektralen Lumineszenzeigenschaften verändert ist oder sind. Dabei wird etwa die Lumineszenzlebensdauer auf einen ursprünglichen Wert zurückgesetzt, wenn eine Temperatur des Leuchtstoffs eine bestimmungsgemäße maximale Betriebstemperatur des Produktkörpers überschreitet und/oder wenn eine bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers erreicht wird. In at least one embodiment, the product body comprises one or more phosphors which is or are modified by ionizing radiation in the luminescence lifetime and / or in spectral luminescence properties. In this case, for example, the luminescence lifetime is reset to an original value if a temperature of the luminescent substance exceeds a specified maximum operating temperature of the product body and / or if a predetermined processing temperature of the product body is reached.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Produktkörper um eine Leiterplatte und/oder ein Elektronikboard. Bevorzugt umfasst die Leiterplatte eine Faserverstärkung und ein Matrixmaterial. In accordance with at least one embodiment, the product body is a printed circuit board and / or an electronic board. Preferably, the printed circuit board comprises a fiber reinforcement and a matrix material.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Leuchtstoff in Form von Leuchtstoffpartikeln vor. Der Leuchtstoff ist in diesem Fall bevorzugt in das Matrixmaterial eingebettet, insbesondere homogen in dem Matrixmaterial verteilt. Beispielsweise liegt ein Masseanteil des Leuchtstoffs, bezogen auf das gesamte Matrixmaterial, bei mindestens 0,01 % oder 0,1 % oder 0,3 % und/oder bei höchstens 15 % oder 10 % oder 5 % oder 3 % oder 0,5 %.In accordance with at least one embodiment, the phosphor is in the form of phosphor particles. In this case, the phosphor is preferably embedded in the matrix material, in particular distributed homogeneously in the matrix material. For example, a mass fraction of the phosphor, based on the total matrix material, is at least 0.01% or 0.1% or 0.3% and / or at most 15% or 10% or 5% or 3% or 0.5%. ,

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Matrixmaterial um ein Silikon, ein Harz, ein Epoxid oder ein Hybridmaterial aus diesen oder mit diesen Materialklassen. In accordance with at least one embodiment, the matrix material is a silicone, a resin, an epoxide or a hybrid material made of these or with these classes of materials.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Produktkörper um einen warmumgeformten Metallkörper, um einen warmgepressten Metallkörper oder um einen gegossenen Metallkörper. Der zumindest eine Leuchtstoff ist insbesondere während der Herstellung des Metallkörpers, also insbesondere während des Gießens und/oder während der Warmumformung, bereits an und/oder in dem Produktkörper vorhanden. Hierdurch sind Temperaturen durch den Leuchtstoff, die während des Warmumformens oder während des Gießens auftreten, nachträglich feststellbar oder zumindest eingrenzbar.In accordance with at least one embodiment, the product body is a hot-formed metal body, a hot-pressed metal body, or a cast metal body. The at least one phosphor is already present on and / or in the product body, in particular during the production of the metal body, that is to say in particular during the casting and / or during the hot forming. As a result, temperatures through the phosphor, which occur during hot forming or during casting, subsequently detected or at least limited.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der zumindest eine Leuchtstoff an einer Verpackung für ein kalt zu lagerndes, ein gefrorenes, ein zu gefrierendes oder ein zu gefriertrocknendes Produkt und/oder der der Produktkörper selbst wird kalt gelagert, gefroren oder gefriergetrocknet. Beispielsweise ist der Produktkörper in dieser Konstellation durch eine Kunststoffverpackung, eine Papierverpackung und/oder eine Mehrschichtverpackung oder durch das Produkt an sich gebildet. Die Schwellentemperatur liegt hierbei bevorzugt bei mindestens –50 °C oder –20 °C und/oder bei höchstens –10 °C oder –40 °C. Beispielsweise ist durch den Leuchtstoff dann sicherstellbar, dass eine Kühlkette eingehalten und die Schwellentemperatur zu keiner Zeit überschritten wurde.In accordance with at least one embodiment, the at least one phosphor is attached to a package for a product that is to be stored cold, frozen, frozen or frozen, and / or the product body itself is stored cold, frozen or freeze-dried. For example, the product body is formed in this constellation by a plastic packaging, a paper package and / or a multi-layer packaging or by the product itself. The threshold temperature is preferably at least -50 ° C or -20 ° C and / or at -10 ° C or -40 ° C. For example, it can then be ensured by the phosphor that a cooling chain has been maintained and the threshold temperature has not been exceeded at any time.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff nach einer Bestrahlung reversibel durch Temperaturbehandlung auf seine ursprünglichen Lumineszenzeigenschaften zurücksetzbar und erneut durch Bestrahlung in seinen Lumineszenzeigenschaften veränderbar. Mit anderen Worten kann der Leuchtstoff zyklisch bestrahlt, temperaturbehandelt, bestrahlt, temperaturbehandelt und so weiter werden.According to at least one embodiment, the phosphor can be reversibly reset to its original luminescence properties by irradiation after irradiation and can be changed again by irradiation in its luminescence properties. In other words, the phosphor can be cyclically irradiated, heat-treated, irradiated, temperature-treated and so on.

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und ein hier beschriebener Produktkörper unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Hereinafter, a method described herein and a product body described herein with reference to the drawings using exemplary embodiments are explained in more detail. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.

Es zeigen: Show it:

1 und 2 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verfahren, 1 and 2 schematic representations of embodiments of methods described herein,

3 und 4 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Produktkörpern, und 3 and 4 schematic sectional views of embodiments of product bodies described herein, and

5 schematische Darstellungen einer Abhängigkeit einer Veränderung einer Lumineszenzlebensdauer von der Temperatur für hier beschriebene Produktkörper. 5 schematic representations of a dependence of a change in a luminescence lifetime of the temperature for product body described here.

In 1 ist in schematischen Schnittdarstellungen ein Verfahren zur Produktkontrolle beschrieben. Gemäß 1A wird eine Rohmasse 10 für einen Produktkörper 1 bereitgestellt. In der Rohmasse 10 sind homogen Partikel eines Leuchtstoffs 2 verteilt. In 1 is a schematic sectional views of a method for product control described. According to 1A becomes a raw mass 10 for a product body 1 provided. In the raw mass 10 are homogeneous particles of a phosphor 2 distributed.

In 1B ist dargestellt, dass der Produktkörper 1 geformt wird, beispielsweise durch Gießen, Pressen und/oder Spritzen und alternativ oder zusätzlich durch spanende Verarbeitung. Der Leuchtstoff 2 befindet sich somit bevorzugt homogen verteilt im gesamten Volumen des Produktkörpers 1.In 1B is shown that the product body 1 is formed, for example, by casting, pressing and / or spraying and alternatively or additionally by machining. The phosphor 2 is thus preferably homogeneously distributed throughout the volume of the product body 1 ,

Gemäß 1C wird der Produktkörper 1 mit einer ionisierenden Bestrahlung R, insbesondere mit Röntgenstrahlung, bestrahlt. Durch diese Bestrahlung, die bevorzugt von mehrere Seiten her erfolgt um den Leuchtstoff 2 gleichmäßig zu bestrahlen, werden Lumineszenzeigenschaften des Leuchtstoffs 2, insbesondere dessen Lumineszenzlebensdauer, dauerhaft verändert. Dauerhaft bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass sich im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produktkörpers dann die Lumineszenzeigenschaften nicht oder nicht signifikant ändern. According to 1C becomes the product body 1 irradiated with an ionizing radiation R, in particular with X-radiation. By this irradiation, which preferably takes place from several sides around the phosphor 2 to uniformly irradiate become luminescent characteristics of the phosphor 2 , in particular its luminescence lifetime, permanently changed. In this context, permanent means, in particular, that in the intended use of the product body, the luminescence properties do not change or do not change significantly.

In 1D ist dargestellt, dass eine Einbaukomponente 3 an dem Produktkörper 1 angebracht wird. Die Einbaukomponente 3 wird beispielsweise aufgeklebt, angeschweißt oder angelötet. In 1D is shown that a built-in component 3 on the product body 1 is attached. The installation component 3 For example, it is glued, welded or soldered.

Im Schritt der 1E ist zu sehen, dass der Produktkörper 1 mit der Einbaukomponente 3 mit einer Anregungsstrahlung A bestrahlt wird, beispielsweise mit ultravioletter Strahlung oder mit infraroter Strahlung. Durch die Anregungsstrahlung A wird von dem Leuchtstoff 2 eine Lumineszenzstrahlung L emittiert. Diese Lumineszenzstrahlung L wird detektiert und vermessen. Anhand der Lumineszenzstrahlung L ist feststellbar, ob eine vorgegebene Schwellentemperatur Ts etwa im Schritt der 1D oder im der 1D nachfolgenden Gebrauch des Produktkörpers 1 überschritten wurde. In the step of 1E is to see that the product body 1 with the built-in component 3 is irradiated with an excitation radiation A, for example with ultraviolet radiation or with infrared radiation. By the excitation radiation A is from the phosphor 2 emits a luminescence radiation L. This luminescence radiation L is detected and measured. On the basis of the luminescence L it can be determined whether a predetermined threshold temperature Ts approximately in the step of 1D or in the 1D subsequent use of the product body 1 was exceeded.

Abweichend von der Darstellung in 1 können die Verfahrensschritte der 1C und 1D auch vertauscht werden. Beispielsweise erfolgt eine Montage der Einbaukomponente 3 mit Löten bei relativ hohen Temperaturen, die die Veränderung der Lumineszenzeigenschaften durch die Bestrahlung R zurücksetzen. Durch die anschließende Bestrahlung R ist nachfolgend feststellbar, ob im Betrieb des Verbunds aus der Einbaukomponente 3 und dem Produktkörper 1 unzulässig hohe Temperaturen aufgetreten sind. Ferner ist es möglich, dass der Schritt der 1C, also das Bestrahlen, mehrmals erfolgt und dem Schritt der 1D sowohl vorgelagert als auch nachgelagert ist. Damit lassen sich einerseits eine Kontrolle der Temperatur beim Anbringen der Einbaukomponente 3 und andererseits die Temperaturbedingungen im nachfolgenden Gebrauch dokumentieren. Deviating from the illustration in 1 can the process steps of 1C and 1D also be reversed. For example, a mounting of the installation component 3 with soldering at relatively high temperatures, which reset the change in the luminescence properties by the irradiation R. By the subsequent irradiation R is subsequently determined whether in operation of the composite of the built-in component 3 and the product body 1 Inadmissibly high temperatures have occurred. Furthermore, it is possible that the step of 1C , ie the irradiation, is done several times and the step of 1D both upstream and downstream. This allows on the one hand a control of the temperature when attaching the built-in component 3 and, on the other hand, document the temperature conditions in subsequent use.

In 2 ist in perspektivischen Darstellungen ein weiteres Verfahren angegeben. Gemäß 2A ist der Produktkörper 1 mit zwei Leuchtstoffen 2a, 2b versehen, etwa analog zu 1. Der Produktkörper 1 wird über ein Förderband 5 in einen Ofen 4, beispielsweise einen Röhrenofen, eingebracht. Insbesondere im Röhrenofen können vergleichsweise starke Temperaturgradienten auftreten. Über das nachfolgende Vermessen der Lumineszenzstrahlung L, siehe 2B, ist feststellbar, ob der Produktkörper 1 die vorgesehenen Temperaturen erreicht hat oder ob Teile des Produktkörpers 1 bei zu niedrigen oder zu hohen Temperaturen behandelt wurden. Durch die Verwendung solcher Produktkörper 1 ist es zudem möglich, eine zeitliche und/oder räumliche Temperaturverteilung in einem solchen Ofen 4 auszumessen. In 2 is shown in perspective views another method. According to 2A is the product body 1 with two phosphors 2a . 2 B provided, similar to 1 , The product body 1 is via a conveyor belt 5 in an oven 4 , For example, a tube furnace introduced. Especially in the tube furnace, comparatively high temperature gradients can occur. About the subsequent measurement of the luminescence radiation L, see 2 B , it is ascertainable whether the product body 1 has reached the intended temperatures or whether parts of the product body 1 were treated at too low or too high temperatures. By using such product bodies 1 it is also possible, a temporal and / or spatial temperature distribution in such a furnace 4 measure.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Produktkörpers 1 dargestellt. Bei dem Produktkörper 1 handelt es sich um eine Leiterplatte, in die der Leuchtstoff 2 insbesondere homogen verteilt über das gesamte Volumen eingebracht ist, insbesondere in ein Matrixmaterial für eine Faserverstärkung. Auf dem Produktkörper 1 sind Einbaukomponenten 3a, 3b, 3c angebracht. Bei den Einbaukomponenten 3a, 3b, 3c handelt es sich etwa um elektronische Komponenten, die Abwärme produzieren. In 3 is another embodiment of a product body 1 shown. In the product body 1 it is a circuit board into which the phosphor 2 is introduced in particular homogeneously distributed over the entire volume, in particular in a matrix material for a fiber reinforcement. On the product body 1 are built-in components 3a . 3b . 3c appropriate. For the installation components 3a . 3b . 3c These are electronic components that produce waste heat.

In 3 ist illustriert, dass durch die Einbaukomponente 3b lokal an dem Produktkörper 1 erhöhte Temperaturen auftreten, veranschaulicht durch eine Schraffur. In diesem Bereich, der unzulässig hoch erwärmt wurde, wird eine Lumineszenzstrahlung L2 nach Anregung emittiert, die sich von der Lumineszenzstrahlung L1 etwa in einer Lumineszenzlebensdauer unterscheidet. Somit ist durch die Vermessung der Lumineszenzstrahlungen L1, L2 feststellbar, ob und gegebenenfalls welche Einbaukomponenten 3a, 3b, 3c hinsichtlich der Temperaturentwicklung problematisch sind. In 3 is illustrated by the built-in component 3b locally on the product body 1 elevated temperatures occur, illustrated by hatching. In this region, which has been heated to an impermissibly high degree, a luminescence radiation L2 is emitted after excitation, which differs from the luminescence radiation L1 approximately in a luminescence lifetime. Thus, by measuring the luminescence radiation L1, L2 can be determined whether and, if so, which built-in components 3a . 3b . 3c are problematic in terms of temperature development.

Gemäß 4 handelt es sich bei dem Produktkörper 1 um ein metallisches Werkstück, auf dem die Leuchtstoffe 2a, 2b flächig aufgebracht sind. Dabei ist es möglich, dass sich die Leuchtstoffe 2a, 2b nur auf Teilgebieten einer Außenfläche des Produktkörpers 1 befinden, beispielsweise lediglich an einer Unterseite, wie in 4 illustriert. According to 4 it is the product body 1 around a metallic workpiece on which the phosphors 2a . 2 B are applied flat. It is possible that the phosphors 2a . 2 B only on subregions of an outer surface of the product body 1 located, for example, only on a bottom, as in 4 illustrated.

Beispielsweise sind die Leuchtstoffe 2a, 2b in einer Mulde des Produktkörpers 1 angebracht, die von außen relativ schlecht zugänglich ist. Über die Lumineszenzstrahlungen L1, L2 ist nachträglich auswertbar, ob die benötigten Temperaturen etwa während einer Herstellung des Produktkörpers 1 auch im Bereich der Mulde ordnungsgemäß eingehalten wurden. For example, the phosphors 2a . 2 B in a hollow of the product body 1 attached, which is relatively difficult to access from the outside. About the luminescence radiation L1, L2 can be evaluated later, whether the required temperatures during a production of the product body 1 were well respected in the area of the trough.

Zulässige Temperaturen sind beispielsweise bei einem Härten oder Anlassen in Öfen oder bei einem Laserhärten kritisch. Üblicherweise wird bei solchen Prozessen eine Anlassfarbe als Indikator für die erreichte Temperatur herangezogen. Durch die hier beschriebene Verwendung der Leuchtstoffe als Temperaturindikatoren ist auch eine nachträgliche Auswertung der Temperaturen und somit eine verbesserte Dokumentation möglich. Permissible temperatures are critical, for example, in hardening or tempering in ovens or during laser hardening. Usually in such processes a tempering color is used as an indicator of the temperature reached. The use of the phosphors as temperature indicators described here also permits a subsequent evaluation of the temperatures and thus improved documentation.

Wie in allen anderen Ausführungsbeispielen auch ist es zudem möglich, den oder die Leuchtstoffe 2a, 2b zusätzlich oder alternativ als Markierungen anzubringen, die aufgrund der Lumineszenzeigenschaften des Leuchtstoffs dauerhaft und mit hohem Kontrast auslesbar sein kann. Beispielsweise können individualisiert Bauteilnummern oder sonstige Informationen etwa in Form eines Strichcodes oder eines Matrixcodes über den zumindest einen Leuchtstoff stellenweise angebracht sein. As in all other embodiments, it is also possible, the or the phosphors 2a . 2 B additionally or alternatively to be applied as markers, which can be read permanently and with high contrast due to the luminescence properties of the phosphor. For example, individualized component numbers or other information such as in the form of a bar code or a Matrix codes over the at least one phosphor be placed in places.

In 5 ist schematisch eine Veränderung der Lumineszenzlebensdauer Δτ gegenüber der Temperatur T aufgetragen. Gemäß 5A liegt einer der Leuchtstoffe 2 vor, dessen Lumineszenzlebensdauer sich bei der Schwellentemperatur Ts signifikant ändert. Ein Überschreiten der Schwellentemperatur Ts ist somit über die Lumineszenzlebensdauer feststellbar. In 5 schematically a change in the luminescence lifetime Δτ against the temperature T is plotted. According to 5A is one of the phosphors 2 whose luminescence lifetime changes significantly at the threshold temperature Ts. Exceeding the threshold temperature Ts is thus detectable over the luminescence lifetime.

Gemäß 5B sind zwei Leuchtstoffe 2a, 2b vorhanden, die unterschiedliche Schwellentemperaturen Ts1, Ts2 aufweisen. Über eine solche Leuchtstoffkombination ist ein definiertes Temperaturfenster festlegbar, wenn beispielsweise gemessen wird, dass eine der Schwellentemperaturen überschritten wurde und die andere Schwellentemperatur hingegen nicht überschritten wurde. Entsprechend sind bei drei oder mehr als drei Leuchtstoffen auch mehrere Temperaturfenster definierbar.According to 5B are two phosphors 2a . 2 B present, the different threshold temperatures Ts1, Ts2 have. About such a combination of phosphor a defined temperature window can be determined, for example, if it is measured that one of the threshold temperatures has been exceeded and the other threshold temperature, however, has not been exceeded. Accordingly, with three or more than three phosphors, a plurality of temperature windows can also be defined.

Wie in 5B schematisch illustriert, können die Kurven im Bereich der Schwellentemperatur Ts1, Ts2 unterschiedliche Steigungen aufweisen. Liegt beispielsweise eine Prozesstemperatur im Bereich der vergleichsweise flach verlaufenden Schwellentemperatur Ts1 des Leuchtstoffs 2a, so kann die genau anliegende Temperatur T vergleichsweise exakt bestimmt werden. Ebenso ist es insbesondere bei solchen Abhängigkeiten der Änderung der Lumineszenzlebensdauer Δτ von der Temperatur T, wie beim Leuchtstoff 2a, möglich, auch auf eine Dauer der anliegenden Temperatur T im Bereich der Schwellentemperatur Ts1 rückzuschließen. As in 5B schematically illustrated, the curves in the range of the threshold temperature Ts1, Ts2 may have different slopes. If, for example, a process temperature lies in the region of the comparatively flat threshold temperature Ts1 of the phosphor 2a , so the accurate temperature T can be determined relatively accurately. Likewise, it is particularly in such dependencies of the change of the luminescence lifetime Δτ of the temperature T, as in the phosphor 2a , possible, also on a duration of the applied temperature T in the range of the threshold temperature Ts1 infer.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Produktkörper product body
22
Leuchtstoff fluorescent
33
Einbaukomponente mounting version
44
Ofen oven
55
Förderband conveyor belt
1010
Rohmasse Gross mass
AA
Anregungsstrahlung excitation radiation
LL
Lumineszenzstrahlung des Leuchtstoffs Luminescence radiation of the phosphor
RR
ionisierende Bestrahlung ionizing radiation
TT
Temperatur temperature
Tsts
Schwellentemperatur threshold temperature
ΔτΔτ
Änderung der Lumineszenzlebensdauer Change in luminescence lifetime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Artikel „X-Ray-Induced Variation of Time Constant of Yb+3 Sensitizer“ in Applied Physics Letters, Volume 20, Februar 1972, Seiten 101 bis 102 [0012] Article "X-Ray-Induced Variation of Time Constant of Yb + 3 Sensitizer" in Applied Physics Letters, Volume 20, February 1972, pages 101 to 102 [0012]
  • G. Ban et al., „Degradation of some IR upconverting phosphors by ionizing radiation“ in Journal of Electronic Materials, Volume 1, Mai 1972, Seiten 320 bis 332 [0012] Ban et al., "Degradation of some IR upconverting phosphors by ionizing radiation" in Journal of Electronic Materials, Volume 1, May 1972, pages 320 to 332 [0012]

Claims (12)

Verfahren zur Produktkontrolle mit den Schritten: – Bereitstellen mindestens eines anorganischen Leuchtstoffs (2), – Anbringen des Leuchtstoffs (2) an und/oder Einbringen des Leuchtstoffs (2) in einen Produktkörper (1), – Bestrahlen des Leuchtstoffs (2) mit einer ionisierenden Bestrahlung (R) und damit gezielte Veränderung einer Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs (2), wobei die Veränderung der Lumineszenzlebensdauer bei Überschreiten einer Schwellentemperatur (Ts) mindestens teilweise aufgehoben wird, und – Auslesen der Lumineszenzlebensdauer des Leuchtstoffs (2) und damit Feststellen, ob die Schwellentemperatur (Ts) an und/oder in dem Produktkörper (1) zwischen den Schritten der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer und dem Auslesen überschritten wurde.Product control method comprising the steps of: providing at least one inorganic phosphor ( 2 ), - attaching the phosphor ( 2 ) and / or introduction of the phosphor ( 2 ) into a product body ( 1 ), - irradiating the phosphor ( 2 ) with an ionizing radiation (R) and thus a targeted change in a luminescence lifetime of the phosphor ( 2 ), wherein the change of the luminescence lifetime is at least partially canceled when a threshold temperature (Ts) is exceeded, and - reading the luminescence lifetime of the phosphor ( 2 ) and thus determining whether the threshold temperature (Ts) at and / or in the product body ( 1 ) has been exceeded between the steps of changing the luminescence lifetime and reading. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Schwellentemperatur (Ts) durch eine Intensität und/oder Energie der ionisierenden Bestrahlung (R) gezielt eingestellt wird, wobei die Schwellentemperatur (Ts) zwischen einschließlich –50 °C und 1500 °C liegt.Method according to the preceding claim, wherein the threshold temperature (Ts) is set by an intensity and / or energy of the ionizing radiation (R) targeted, wherein the threshold temperature (Ts) is between -50 ° C and 1500 ° C inclusive. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schwellentemperatur (Ts) eine maximale bestimmungsgemäße Betriebstemperatur des Produktkörpers (1) ist, sodass mit dem Auslesen festgestellt wird, ob der Produktkörper (1) nach der Veränderung der Lumineszenzlebensdauer zeitweise Temperaturen oberhalb der bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur ausgesetzt war. Method according to one of the preceding claims, in which the threshold temperature (Ts) has a maximum intended operating temperature of the product body ( 1 ), so that the read-out determines whether the product body ( 1 ) was temporarily exposed to temperatures above the normal operating temperature after the change in the luminescence lifetime. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schwellentemperatur (Ts) eine minimale bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers (1) ist, sodass mit dem Auslesen festgestellt wird, ob der Produktkörper (1) oberhalb der bestimmungsgemäßen Verarbeitungstemperatur verarbeitet wurde.Method according to Claim 1 or 2, in which the threshold temperature (Ts) has a minimum intended processing temperature of the product body ( 1 ), so that the read-out determines whether the product body ( 1 ) was processed above the intended processing temperature. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Leuchtstoffmischung mit zumindest zwei Leuchtstoffen (2) verwendet wird, wobei die Leuchtstoffe (2) nach der Veränderung einer Lumineszenzlebensdauer mit der ionisierenden Bestrahlung (R) unterschiedliche Schwellentemperaturen (Ts) aufweisen, wobei eine erste der Schwellentemperaturen (Ts) unterhalb der bestimmungsgemäßen Verarbeitungstemperatur und eine zweite der Schwellentemperaturen (Ts) oberhalb einer maximalen Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers (1) liegt.Method according to the preceding claim, wherein a phosphor mixture with at least two phosphors ( 2 ), the phosphors ( 2 ) after the change of a luminescence lifetime with the ionizing radiation (R) have different threshold temperatures (Ts), wherein a first of the threshold temperatures (Ts) below the intended processing temperature and a second of the threshold temperatures (Ts) above a maximum processing temperature of the product body ( 1 ) lies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem oder bei zumindest einem der Leuchtstoffe (2) um einen keramischen Leuchtstoff handelt, der als Dotierung und/oder als Wirtsgitterbestandteil eines oder mehrere der folgenden Elemente beinhaltet: Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb.Method according to one of the preceding claims, wherein the or at least one of the phosphors ( 2 ) is a ceramic phosphor containing as doping and / or as a host lattice constituent one or more of the following elements: Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem oder bei zumindest einem der Leuchtstoffe (2) um NaYF4:Er,Yb handelt. Method according to one of the preceding claims, wherein the or at least one of the phosphors ( 2 ) to NaYF 4 : He, Yb is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die Leuchtstoffe (2) mit Beleuchtungsbedingungen, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produktkörpers (1) vorliegen, nicht oder nicht signifikant zur Fotolumineszenz anregbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the phosphor or phosphors ( 2 ) with lighting conditions which, when the product body is used as intended ( 1 ), is not or not significantly excitable to photoluminescence. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine Leuchtstoff (2) auf mindestens 1 %, insbesondere mindestens 50 % einer Außenfläche des Produktkörpers (1) aufgebracht wird und/oder in zumindest 50 % eines Volumens des Produktkörpers (1) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one phosphor ( 2 ) to at least 1%, in particular at least 50% of an outer surface of the product body ( 1 ) and / or in at least 50% of a volume of the product body ( 1 ) is introduced. Produktkörper (1), umfassend zumindest einen Leuchtstoff (1), der durch ionisierenden Bestrahlung (R) in seiner Lumineszenzlebensdauer verändert ist, wobei die Lumineszenzlebensdauer auf einen ursprünglichen Wert zurückgesetzt wird, wenn eine Temperatur des Leuchtstoffs (1) – eine bestimmungsgemäße maximale Betriebstemperatur des Produktkörpers (1) überschreitet, und/oder – eine bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers (1) erreicht.Product body ( 1 ) comprising at least one phosphor ( 1 ) which is changed by ionizing radiation (R) in its luminescence lifetime, wherein the luminescence lifetime is reset to an original value when a temperature of the phosphor ( 1 ) - an intended maximum operating temperature of the product body ( 1 ), and / or - an intended processing temperature of the product body ( 1 ) reached. Produktkörper (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, der eine Leiterplatte mit einer Faserverstärkung und einem Matrixmaterial ist, wobei der mindestens eine Leuchtstoff (2) mit einem Masse-Anteil zwischen einschließlich 0,1 % und 10 % in dem Matrixmaterial vorliegt und das Matrixmaterial ein Silikon, ein Harz und/oder ein Epoxid ist, und wobei die Lumineszenzlebensdauer auf einen ursprünglichen Wert zurückgesetzt wird, wenn die Temperatur des Leuchtstoffs (1) die bestimmungsgemäße maximale Betriebstemperatur des Produktkörpers (1) überschreitet und die bestimmungsgemäße maximale Betriebstemperatur zwischen einschließlich 120 °C und 200 °C liegt.Product body ( 1 ) according to the preceding claim, which is a printed circuit board with a fiber reinforcement and a matrix material, wherein the at least one phosphor ( 2 ) is present at a mass fraction between 0.1% and 10% inclusive in the matrix material and the matrix material is a silicone, a resin and / or an epoxide, and wherein the luminescence lifetime is reset to an original value when the temperature of the phosphor ( 1 ) the intended maximum operating temperature of the product body ( 1 ) and the intended maximum operating temperature is between 120 ° C and 200 ° C. Produktkörper (1) nach Anspruch 10, der ein warmumgeformter Metallkörper ist, wobei die Lumineszenzlebensdauer auf einen ursprünglichen Wert zurückgesetzt wird, wenn eine Temperatur des Leuchtstoffs (1) die bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur des Produktkörpers (1) erreicht und die bestimmungsgemäße Verarbeitungstemperatur zwischen einschließlich 800 °C und 1200 °C liegt.Product body ( 1 ) according to claim 10, which is a hot-formed metal body, wherein the luminescence lifetime is reset to an original value when a temperature of the phosphor ( 1 ) the intended processing temperature of the product body ( 1 ) and the intended Processing temperature is between 800 ° C and 1200 ° C.
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