EP3317888B1 - Method of producing an electric component - Google Patents

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EP3317888B1 EP16735609.6A EP16735609A EP3317888B1 EP 3317888 B1 EP3317888 B1 EP 3317888B1 EP 16735609 A EP16735609 A EP 16735609A EP 3317888 B1 EP3317888 B1 EP 3317888B1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements, insbesondere zur Herstellung eines elektrischen Bauelements mit einer temperaturabhängigen Widerstandscharakteristik. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektrisches Bauelement, insbesondere ein elektrisches Bauelement mit einer temperaturabhängigen Widerstandscharakteristik.The invention relates to a method for producing an electrical component, in particular for producing an electrical component with a temperature-dependent resistance characteristic. The invention further relates to an electrical component, in particular an electrical component with a temperature-dependent resistance characteristic.

Zur Messung von Temperaturen können elektrische Bauelemente mit einem temperaturabhängigen Widerstandsverhalten eingesetzt werden. Bei NTC-Bauelementen nimmt der elektrische Widerstand beispielsweise mit steigender Temperatur ab. Derartige elektrische Bauelemente weisen ein Material auf, dessen Widerstandswert von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Das temperaturempfindliche Widerstandsmaterial ist üblicherweise in einem Gehäuse des Bauteils, beispielsweise einem SMD-Gehäuse, angeordnet. Zum Messen einer Temperatur eines Körpers werden die Bauelemente üblicherweise mit ihrem Gehäuse auf der Oberfläche des Körpers angeordnet.Electrical components with temperature-dependent resistance behavior can be used to measure temperatures. For example, with NTC components, the electrical resistance decreases as the temperature rises. Such electrical components have a material whose resistance value depends on the ambient temperature. The temperature-sensitive resistance material is usually arranged in a housing of the component, for example an SMD housing. To measure the temperature of a body, the components are usually arranged with their housing on the surface of the body.

Der Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, dass die thermische Ankopplung des Materials mit der temperaturabhängigen Widerstandscharakteristik an den Körper, dessen Temperatur ermittelt werden soll, aufgrund des umgebenden Gehäuses des Bauelements nicht optimal ist. Beispielsweise ist zwischen dem temperaturempfindlichen Material und dem Gehäuse des Bauelements ein Luftspalt vorhanden, durch den die Wärmeübertragung von der Oberfläche des Körpers auf das temperaturempfindliche Material beeinflusst und die Temperaturmessung letztendlich verfälscht wird.The disadvantage of such an arrangement is that the thermal coupling of the material with the temperature-dependent resistance characteristic to the body whose temperature is to be determined is not optimal due to the surrounding housing of the component. For example, there is an air gap between the temperature-sensitive material and the housing of the component, through which the heat transfer from the surface of the body to the temperature-sensitive material and the temperature measurement is ultimately distorted.

Die Druckschrift DE 10 2013 226 294 A1 beschreibt ein Widerstandsbauelement mit einem Keramiksubstrat, auf dessen Oberfläche eine Widerstandsschicht aufgebracht ist. Die Widerstandsschicht ist drahtbondbar ausgebildet und aus einer Dickfilmpaste gefertigt. Dabei wird die Dickfilmpaste zunächst mittels eines Siebdrucks auf die Oberfläche des Keramiksubstrats aufgetragen. Anschließend wird die Dickfilmpaste auf der Oberfläche des Keramiksubstrats getrocknet und nachfolgend gesintert.The publication EN 10 2013 226 294 A1 describes a resistance component with a ceramic substrate on whose surface a resistance layer is applied. The resistance layer is designed to be wire-bondable and is made from a thick film paste. The thick film paste is first applied to the surface of the ceramic substrate using screen printing. The thick film paste is then dried on the surface of the ceramic substrate and subsequently sintered.

Die Druckschrift WO 2012 111386 A1 offenbart einen PTC-Thermistor umfassend ein isolierendes Keramiksubstrat und einen darin eingebetteten Thermistor-Dickfilm, der PTC-Eigenschaften aufweist und somit als Widerstandsschicht betrachtet werden kann. Der Thermistor-Dickfilm besteht aus einem gesinterten Halbleiterkeramikkörper und wird von einem Paar metallischer Elektroden, die einander gegenüberliegen, sandwichartig umschlossen.The publication WO 2012 111386 A1 discloses a PTC thermistor comprising an insulating ceramic substrate and a thermistor thick film embedded therein, which has PTC properties and can thus be considered as a resistance layer. The thermistor thick film consists of a sintered semiconductor ceramic body and is sandwiched by a pair of metallic electrodes which are opposite to each other.

Die Druckschrift CN103943290 A offenbart weiterhin ein Widerstandsbauelement mit negativem Widerstandstemperaturkoeffizienten, das im Wesentlichen eine Isolationsgrundschicht, eine Elektrode und eine Dickfilmwiderstandsschicht umfasst, wobei die Isolationsgrundschicht aus einem mit Mullit-Fasern verstärkten Mullit-Verbundmaterial besteht.The publication CN103943290 A further discloses a resistance component with a negative temperature coefficient of resistance, which essentially comprises an insulating base layer, an electrode and a thick film resistance layer, wherein the insulating base layer consists of a mullite composite material reinforced with mullite fibers.

Die Druckschrift EP 0895252 A1 offenbart ferner eine Dickfilmzusammensetzung umfassend 60-80 Gew.% Silberpulver und 0,1-15 Gew.% feine Partikel aus Glasbindemittel mit einem Erweichungspunkt von 400 bis 650°C.The publication EP0895252A1 further discloses a thick film composition comprising 60-80 wt.% silver powder and 0.1-15 wt.% fine particles of glass binder having a softening point of 400 to 650°C.

Die Druckschrift US2010039211A1 offenbart ein Widerstandsbauteil, das Folgendes umfasst: ein Substrat; eine Widerstandsschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und eine Kupferlegierung umfasst; eine Elektrodeneinheit, die elektrisch mit der Widerstandsschicht verbunden ist; und eine Schutzschicht, die mindestens einen Teil der oberen Oxidschicht bedeckt. Die Kupferlegierung ist eine Nickel-Kupfer-Mangan-LegierungThe publication US2010039211A1 discloses a resistance component comprising: a substrate; a resistance layer disposed on the substrate and comprising a copper alloy; an electrode unit electrically connected to the resistance layer; and a protective layer covering at least a portion of the upper oxide layer. The copper alloy is a nickel-copper-manganese alloy

Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements anzugeben, bei dem die Ankopplung eines in Bezug auf seinen Widerstand temperaturempfindlichen Materials an eine Oberfläche eines Körpers, dessen Temperatur ermittelt werden soll, verbessert ist. Es soll des Weiteren ein elektrisches Bauelement angegeben werden, bei dem die Ankopplung des in Bezug auf seinen Widerstand temperaturempfindlichen Materials an die Oberfläche eines Körpers, dessen Temperatur bestimmt werden soll, verbessert ist.An aim of the present invention is to provide a method for producing an electrical component in which the coupling of a material that is temperature-sensitive in terms of its resistance to a surface of a body whose temperature is to be determined is improved. Furthermore, an electrical component is to be provided in which the coupling of the material that is temperature-sensitive in terms of its resistance to the surface of a body whose temperature is to be determined is improved.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen elektrischen Bauelements ist im Patentanspruch 1 angegeben. Das Verfahren sieht das Bereitstellen eines Trägerelements und das Bereitstellen eines Materials, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist, als ein nichtgesintertes, kalziniertes Metalloxid vor. Das Material umfasst eines von Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid und Zinkoxid oder Kombinationen davon. Das Material wird auf einer Oberfläche des Trägerelements zum Erzeugen einer Widerstandschicht aufgebracht. Zur Anbindung der Widerstandsschicht an das Trägerelement wird die Widerstandsschicht nachfolgend gesintert.An embodiment of a method for producing such an electrical component is specified in claim 1. The method provides for the provision of a carrier element and the provision of a material having a temperature-dependent resistance as a non-sintered, calcined metal oxide. The material comprises one of nickel oxide, manganese oxide, copper oxide and zinc oxide or combinations thereof. The material is applied to a surface of the carrier element to produce a resistance layer. To bond the resistance layer to the carrier element, the resistance layer is subsequently sintered.

Wenn die Oberflächentemperatur eines Körpers, beispielsweise die Oberflächentemperatur eines Behälters, gemessen werden soll, ist es erforderlich, dass zwischen dem Körper und der temperaturabhängigen Widerstandsschicht des Bauelements eine elektrische Isolation vorliegt. Des Weiteren soll zwischen der Oberfläche des Körpers, dessen Temperatur gemessen werden soll, und dem temperaturempfindlichen Material der Widerstandsschicht eine gute thermische Wärmleitfähigkeit vorhanden sein. Vorzugsweise wird daher für das Trägerelement ein nichtelektrisch leitfähiges Material verwendet. Für die Widerstandsschicht kann eine elektrisch leitfähige Keramik, beispielsweise im Falle eines NTC-Bauelements ein NTC-Thermistormaterial, verwendet werden.If the surface temperature of a body, for example the surface temperature of a container, is to be measured, it is necessary that there is electrical insulation between the body and the temperature-dependent resistance layer of the component. Furthermore, there should be good thermal conductivity between the surface of the body whose temperature is to be measured and the temperature-sensitive material of the resistance layer. Preferably, a non-electrically conductive material is therefore used for the carrier element. For the resistance layer An electrically conductive ceramic, for example an NTC thermistor material in the case of an NTC component, can be used.

Durch Kombination eines nichtelektrisch leitfähigen Trägermaterials mit einer elektrisch leitfähigen Keramik wird mit dem angegebenen Verfahren ein neues Herstellungsverfahren für temperaturempfindliche elektrische Bauelemente bereitgestellt, mit dem sich Bauelemente fertigen lassen, dessen Widerstandsschicht über das Trägerelement gut an einen Untergrund angekoppelt werden kann.By combining a non-electrically conductive carrier material with an electrically conductive ceramic, the specified method provides a new manufacturing process for temperature-sensitive electrical components, with which components can be manufactured whose resistance layer can be well coupled to a substrate via the carrier element.

Für die Widerstandsschicht wird wie oben beschrieben ein nichtgesintertes Material verwendet. Es kann beispielsweise ein kalziniertes Metalloxidpulver verwendet werden. Aus diesem Ausgangsmaterial wird eine siebdruckfähige Keramikpaste hergestellt. Die Paste kann auf das Trägerelement in Form von beliebigen Strukturen aufgebracht werden. Die Strukturen können beispielsweise auf das Material des Trägerelements gedruckt werden. Zum Zeitpunkt der Bedruckung besitzt das temperaturempfindliche Material der Widerstandsschicht noch nicht seine Endeigenschaften. Die Endeigenschaften nimmt das Material erst nach dem Sinterprozess an.As described above, a non-sintered material is used for the resistance layer. For example, a calcined metal oxide powder can be used. A screen-printable ceramic paste is made from this starting material. The paste can be applied to the carrier element in the form of any structure. The structures can, for example, be printed onto the material of the carrier element. At the time of printing, the temperature-sensitive material of the resistance layer does not yet have its final properties. The material only takes on its final properties after the sintering process.

Die Stabilität einer derartigen Anordnung aus einem nichtgesinterten Material, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist, und einem Trägerelement, an das das Material erst nach dem Aufdrucken der Paste durch einen Sinterprozess fest angebunden ist, weist eine deutlich höhere Stabilität auf, als wenn Pasten, insbesondere gesinterte Pasten, verwendet würden, die bereits beim Aufbringen auf das Trägerelement ihre Endeigenschaften besitzen. Durch das Aufdrucken des Materials mit dem temperaturabhängigen Widerstand auf das Trägerelement können komplexe Widerstandsstrukturen realisiert werden. Des Weiteren bietet das Verfahren den Vorteil der Miniaturisierung.The stability of such an arrangement made of a non-sintered material that has a temperature-dependent resistance and a carrier element to which the material is only firmly bonded by a sintering process after the paste has been printed on is significantly higher than if pastes, in particular sintered pastes, were used that already have their final properties when applied to the carrier element. By printing the material Complex resistance structures can be realized with the temperature-dependent resistance on the carrier element. The process also offers the advantage of miniaturization.

Mittels des angegebenen Herstellungsverfahrens lässt sich somit ein Temperatursensorelement realisieren, dessen sensitive Keramikschicht über einen Sinterprozess an das elektrisch nicht leitfähige, jedoch thermisch hochleitfähige Material des Trägerelements fest angebunden wird. Damit können Temperaturmessapplikationen bedient werden, bei denen die Ankopplung eines Temperatursensorelements über flächige Oberflächen erfolgt, wobei eine maximale thermische Ankopplung erfolgt und die thermische Masse minimiert werden kann.Using the specified manufacturing process, a temperature sensor element can be produced whose sensitive ceramic layer is firmly bonded to the electrically non-conductive but thermally highly conductive material of the carrier element via a sintering process. This can be used for temperature measurement applications in which a temperature sensor element is coupled via flat surfaces, whereby maximum thermal coupling is achieved and the thermal mass can be minimized.

Eine Ausführungsform eines derartigen elektrischen Bauelements ist im Patentanspruch 9 angegeben. Das elektrische Bauelement umfasst ein Trägerelement und eine Widerstandsschicht aus einem Material, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist. Das Material enthält ein kalziniertes Metalloxid umfassend eines von Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid und Zinkoxid oder Kombinationen davon. Die Widerstandsschicht ist auf einer Oberfläche des Trägerelements angeordnet und durch einen Sinterprozess an das Trägerelement angebunden.An embodiment of such an electrical component is specified in claim 9. The electrical component comprises a carrier element and a resistance layer made of a material that has a temperature-dependent resistance. The material contains a calcined metal oxide comprising one of nickel oxide, manganese oxide, copper oxide and zinc oxide or combinations thereof. The resistance layer is arranged on a surface of the carrier element and bonded to the carrier element by a sintering process.

Weitere Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung des elektrischen Bauelements sowie des elektrischen Bauelements sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the method for producing the electrical component and of the electrical component can be found in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Herstellung des elektrischen Bauelements sowie Ausführungsformen des elektrischen Bauelements zeigen, näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements,
Figur 2A
eine Ausführungsform eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements,
Figur 2B
eine weitere Ausführungsform eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements,
Figur 3A
eine weitere Ausführungsform eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements,
Figur 3B
eine weitere Ausführungsform eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements.
The invention is explained below with reference to figures which show embodiments of the method for producing the electrical Component and embodiments of the electrical component are explained in more detail. They show:
Figure 1
an embodiment of a method for producing a temperature-sensitive electrical component,
Figure 2A
an embodiment of a temperature-sensitive electrical component,
Figure 2B
another embodiment of a temperature-sensitive electrical component,
Figure 3A
another embodiment of a temperature-sensitive electrical component,
Figure 3B
another embodiment of a temperature-sensitive electrical component.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements 1. Verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Bauelements 1 sind in den nachfolgenden Figuren 2A, 2B, 3A und 3B gezeigt. Das Verfahren wird im Folgenden anhand von Figur 1 erläutert, wobei dabei auch auf die in den Figuren 2A bis 3B gezeigten Ausführungsformen des Verfahrens Bezug genommen wird. Figure 1 shows an embodiment of a method for producing a temperature-sensitive electrical component 1. Various embodiments of the electrical component 1 are shown in the following Figures 2A, 2B , 3A and 3B The procedure is shown below using Figure 1 explained, also referring to the Figures 2A to 3B shown embodiments of the method.

In einem Verfahrensschritt A wird zunächst ein Trägerelement 10 bereitgestellt. In einem Verfahrensschritt B wird des weiteren ein Material, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist, bereitgestellt. In einem Verfahrensschritt C wird das Material auf einer Oberfläche O10 des Trägerelements 10 zum Erzeugen einer Widerstandsschicht 20 auf dem Trägerelement aufgebracht. Nachfolgend erfolgt in einem Verfahrensschritt D das Sintern der Widerstandsschicht 20 zur Anbindung der Widerstandsschicht 20 an das Trägerelement 10. In einem Verfahrensschritt E erfolgt das Aufbringen von Elektroden 30a, 30b an das bis dahin gefertigte elektrische Bauelement zum Anlegen einer Spannung an die Widerstandsschicht 20 des Bauelements. Mindestens eine der Elektroden 30a und 30b kann auf einer Oberfläche O20 der Widerstandsschicht 20 oder auf einer weiteren Oberfläche U10 des Trägerelements 10 angeordnet werden.In a process step A, a carrier element 10 is first provided. In a process step B, a material that has a temperature-dependent resistance is also provided. In a process step C, the material is applied to a surface O10 of the carrier element 10 to produce a resistance layer 20 on the carrier element. Subsequently, in a process step D, the resistance layer 20 is sintered to connect the resistance layer 20 to the carrier element 10. In a method step E, electrodes 30a, 30b are applied to the electrical component manufactured up to that point in order to apply a voltage to the resistance layer 20 of the component. At least one of the electrodes 30a and 30b can be arranged on a surface O20 of the resistance layer 20 or on a further surface U10 of the carrier element 10.

In den Figuren 2A, 2B, 3A und 3B sind verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Bauelements 1, das mit dem in Figur 1 skizzierten Verfahrensablauf hergestellt worden ist, dargestellt. Das temperaturempfindliche elektrische Bauelement 1 umfasst das Trägerelement 10 sowie die Widerstandsschicht 20 aus einem Material, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist. Die Widerstandsschicht 20 ist auf der Oberfläche O10 des Trägerelements 10 angeordnet und durch einen Sinterprozess an das Trägerelement 10 angebunden.In the Figures 2A, 2B , 3A and 3B are various embodiments of the electrical component 1, which is provided with the Figure 1 The temperature-sensitive electrical component 1 comprises the carrier element 10 and the resistance layer 20 made of a material that has a temperature-dependent resistance. The resistance layer 20 is arranged on the surface O10 of the carrier element 10 and is bonded to the carrier element 10 by a sintering process.

Zum Anlegen einer Spannung an die Widerstandsschicht 20 umfasst das temperaturempfindliche elektrische Bauelement der Figuren 2A bis 3B des weiteren die Elektroden 30a und 30b. Mindestens eine der Elektroden 30a und 30b ist auf der Oberfläche O20 der Widerstandsschicht 20 oder auf einer weiteren Oberfläche U10 des Trägerelements 10 angeordnet.To apply a voltage to the resistance layer 20, the temperature-sensitive electrical component of the Figures 2A to 3B furthermore the electrodes 30a and 30b. At least one of the electrodes 30a and 30b is arranged on the surface O20 of the resistance layer 20 or on a further surface U10 of the carrier element 10.

Im Verfahrensschritt A wird das Trägerelement 10 vorzugsweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material bereitgestellt. Die Trägerschicht 10 des in den Figuren 2A bis 3B gezeigten elektrischen Bauelements weist daher vorzugsweise für das Trägerelement 10 ein Material auf, das nicht elektrisch leitfähig ist. Des Weiteren kann das Trägerelement 10 im Verfahrensschritt A vorzugsweise aus einem Material bereitgestellt werden, das thermisch hochleitfähige Eigenschaften aufweist. Das Trägerelement 10 kann beispielsweise aus einem Material bereitgestellt werden, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 15 W/K aufweist. Das in den Figuren 2A bis 3B gezeigte elektrische Bauelement 1 weist daher vorzugsweise ein thermisch hochleitfähiges Material, beispielsweise ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 15 W/K auf.In process step A, the carrier element 10 is preferably made of a non-electrically conductive material. The carrier layer 10 of the Figures 2A to 3B The electrical component shown therefore preferably has a material for the carrier element 10 that is not electrically conductive. Furthermore, the carrier element 10 in method step A can preferably be provided from a material which has highly thermally conductive properties. The carrier element 10 can, for example, be made of a material which has a thermal conductivity of at least 15 W/K. The Figures 2A to 3B The electrical component 1 shown therefore preferably comprises a highly thermally conductive material, for example a material with a thermal conductivity of at least 15 W/K.

Im Verfahrensschritt A kann das Trägerelement 10 beispielsweise aus einem Material aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid oder Kombinationen davon bereitgestellt werden. Entsprechend dem Verfahrensschritt A kann das in den Figuren 2A bis 3B gezeigte elektrische Bauelement daher ein Material aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid oder aus Kombinationen davon aufweisen. Das Trägerelement 10 kann eine Dicke zwischen 100 µm und 2 mm aufweisen.In process step A, the carrier element 10 can be provided, for example, from a material made of aluminum oxide or aluminum nitride or combinations thereof. According to process step A, the material in the Figures 2A to 3B The electrical component shown can therefore comprise a material made of aluminum oxide or aluminum nitride or combinations thereof. The carrier element 10 can have a thickness between 100 µm and 2 mm.

Im Verfahrensschritt B wird das Material der Widerstandsschicht 20 vor dem Aufbringen der Widerstandsschicht auf dem Trägerelement 10 beispielsweise als ein Material, das nicht gesintert ist, bereitgestellt. Das Material der Widerstandsschicht 20 kann als ein kalziniertes Metalloxid, das nicht gesintert ist, bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Widerstandsschicht 20 im Verfahrensschritt B aus einem Material aus Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Zinkoxid oder aus Kombinationen davon bereitgestellt werden.In method step B, the material of the resistance layer 20 is provided, for example, as a material that is not sintered, before the resistance layer is applied to the carrier element 10. The material of the resistance layer 20 can be provided as a calcined metal oxide that is not sintered. In particular, the resistance layer 20 in method step B can be provided from a material made of nickel oxide, manganese oxide, copper oxide, zinc oxide or combinations thereof.

Entsprechend dem Verfahrensschritt B weist das in den Figuren 2A bis 3B gezeigte temperaturempfindliche elektrische Bauelement 1 als Material für die Widerstandsschicht 20 vorzugsweise ein nicht gesintertes Material auf. Die Widerstandsschicht 20 kann beispielsweise ein kalziniertes Metalloxid, das nicht gesintert ist, enthalten. Insbesondere kann die Widerstandsschicht 20 Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Zinkoxid oder Kombinationen davon enthalten. Die Widerstandsschicht 20 kann eine Schichtstärke zwischen 5 µm und 15 µm aufweisen.According to process step B, the Figures 2A to 3B The temperature-sensitive electrical component 1 shown preferably has a non-sintered material as the material for the resistance layer 20. The resistance layer 20 can, for example, be a calcined metal oxide which is not sintered. In particular, the resistance layer 20 can contain nickel oxide, manganese oxide, copper oxide, zinc oxide or combinations thereof. The resistance layer 20 can have a layer thickness between 5 µm and 15 µm.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens kann zunächst im Verfahrensschritt B vor dem Aufbringen der Widerstandsschicht 20 auf das Trägerelement 10 das Material der Widerstandschicht 20 als eine siebdruckfähige Keramikpaste bereitgestellt werden, die noch nicht gesintert ist und daher noch nicht ihre Endeigenschaften aufweist. Im nachfolgenden Verfahrensschritt C kann vor dem eigentlichen Sintern der Widerstandsschicht 20 eine Struktur der Widerstandsschicht 20 auf das Trägerelement 10 gedruckt werden. Die Struktur der Widerstandsschicht 20 kann insbesondere mittels eines Siebdruckverfahrens auf das Trägerelement 10 gedruckt werden, bevor die Widerstandsschicht gesintert wird und dadurch fest an das Trägerelement angebunden wird.According to a possible embodiment of the method, in method step B, before applying the resistance layer 20 to the carrier element 10, the material of the resistance layer 20 can first be provided as a screen-printable ceramic paste that is not yet sintered and therefore does not yet have its final properties. In the subsequent method step C, before the actual sintering of the resistance layer 20, a structure of the resistance layer 20 can be printed onto the carrier element 10. The structure of the resistance layer 20 can be printed onto the carrier element 10 in particular by means of a screen printing process before the resistance layer is sintered and is thereby firmly bonded to the carrier element.

Die druckfähige Paste kann als eine Metalloxid-Keramik-Pulvermischung mit einer NTC-Charakteristik ausgebildet sein. Da die Paste beim Aufbringen auf das Trägerelement noch nicht gesintert ist, besitzt das Material der Widerstandsschicht 20 zum Zeitpunkt der Bedruckung noch nicht seine Endeigenschaften, die es erst nach dem Sinterprozess annimmt. Die Stabilität des temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements ist daher höher als wenn Pasten verwendet würden, die bereits beim Aufbringen auf das Trägerelement 10 ihre Endeigenschaften besitzen, beispielsweise Pasten, die ein gesintertes Material enthalten. Die Herstellung der siebdruckfähigen Keramikpaste ermöglicht es, beliebige Strukturen auf das Material des Trägerelements 10 zu drucken und diese thermisch und mechanisch an das Material des Trägerelements 10 anzubinden.The printable paste can be designed as a metal oxide-ceramic powder mixture with an NTC characteristic. Since the paste is not yet sintered when applied to the carrier element, the material of the resistance layer 20 does not yet have its final properties at the time of printing, which it only assumes after the sintering process. The stability of the temperature-sensitive electrical component is therefore higher than if pastes were used that already have their final properties when applied to the carrier element 10, for example pastes that contain a sintered material. The production of the screen-printable ceramic paste makes it possible to print any structures onto the material of the carrier element 10 and to bond them thermally and mechanically to the material of the carrier element 10.

Durch die Verwendung des Trägerelements als Substrat, auf das die temperaturabhängige Widerstandsschicht aufgebracht wird, weist das temperaturempfindliche elektrische Bauelement eine hohe mechanische Stabilität auf. Des Weiteren besitzt das elektrische Bauelement eine hohe thermische Wärmeleitfähigkeit und gewährleistet zugleich eine elektrische Isolation zwischen dem Material der Widerstandsschicht 20 und einem Untergrund, auf den das Trägerelement 10 aufgebracht wird.By using the carrier element as a substrate onto which the temperature-dependent resistance layer is applied, the temperature-sensitive electrical component has a high level of mechanical stability. Furthermore, the electrical component has a high level of thermal conductivity and at the same time ensures electrical insulation between the material of the resistance layer 20 and a substrate onto which the carrier element 10 is applied.

Bei der in Figur 2A gezeigten Ausführungsform des elektrischen Bauelements sind die Elektroden 30a und 30b zum Anlegen einer Spannung an die Widerstandsschicht 20 auf der Oberfläche O20 der Widerstandsschicht 20 aufgebracht. Die beiden Elektroden 30a und 30b können beispielsweise auf der Oberseite der Widerstandsschicht 20 angeordnet sein. Bei der in Figur 2B gezeigten Ausführungsform des elektrischen Bauelements 1 ist eine der Elektroden 30a auf der Oberfläche O20 der Widerstandsschicht 20 und eine weitere Elektrode 30b auf einer Oberfläche U10 des Trägerelements 10 angeordnet. Die Elektrode 30a kann beispielsweise auf der Oberseite der Widerstandsschicht 20 aufgebracht sein. Die Elektrode 30b kann auf der Unterseite des Trägerelements 10 angeordnet sein. Die Elektrode 30b kann beispielsweise über eine Durchkontaktierung 60 durch das Trägerelement 10 mit der Widerstandsschicht 20 verbunden sein. Die Elektroden 30a und 30b können mittels eines Siebdruck- oder Sputterverfahrens auf die Oberfläche O20 der Widerstandsschicht 20 oder auf die Oberfläche U10 des Trägerelements 10 aufgebracht sein.At the Figure 2A In the embodiment of the electrical component shown, the electrodes 30a and 30b for applying a voltage to the resistance layer 20 are applied to the surface O20 of the resistance layer 20. The two electrodes 30a and 30b can be arranged, for example, on the upper side of the resistance layer 20. In the embodiment of the electrical component 1 shown in Figure 2B, one of the electrodes 30a is arranged on the surface O20 of the resistance layer 20 and a further electrode 30b is arranged on a surface U10 of the carrier element 10. The electrode 30a can be applied, for example, on the upper side of the resistance layer 20. The electrode 30b can be arranged on the underside of the carrier element 10. The electrode 30b can be connected to the resistance layer 20, for example, via a via 60 through the carrier element 10. The electrodes 30a and 30b can be applied to the surface O20 of the resistance layer 20 or to the surface U10 of the carrier element 10 by means of a screen printing or sputtering process.

Figur 3A zeigt die in Figur 2A gezeigte Ausführungsform des temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements 1, wobei zusätzlich auf der Unterseite U10 des Trägerelements 10 eine Klebeschicht 40 zum Aufkleben des elektrischen Bauelements 1 auf einen Untergrund angeordnet ist. Die Klebeschicht 40 kann beispielsweise ein hochwärmeleitfähiger Kleber sein, mit dem die Unterseite U10 des Trägerelements 10 beschichtet ist. Ein Anwender kann bei Verwendung des temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements 1 der in Figur 3A gezeigten Ausführungsform das Trägerelement 10 mittels der unterseitig an dem Trägerelement 10 angebrachten Klebeschicht 40 direkt auf die Oberfläche eines Körpers, dessen Temperatur zu messen ist, aufkleben. Alternativ dazu kann ein Anwender die Unterseite U10 des Trägerelements 10 auch selbst mit einer Klebeschicht 40 versehen. Figure 3A shows the Figure 2A shown embodiment of the temperature-sensitive electrical component 1, wherein additionally on the underside U10 of the carrier element 10 an adhesive layer 40 for gluing the electrical component 1 on a substrate. The adhesive layer 40 can be, for example, a highly thermally conductive adhesive with which the underside U10 of the carrier element 10 is coated. When using the temperature-sensitive electrical component 1 of the type described in Figure 3A In the embodiment shown, the carrier element 10 can be glued directly to the surface of a body whose temperature is to be measured by means of the adhesive layer 40 attached to the underside of the carrier element 10. Alternatively, a user can also provide the underside U10 of the carrier element 10 with an adhesive layer 40 himself.

Figur 3B zeigt eine Ausführungsform des temperaturempfindlichen elektrischen Bauelements 1 entsprechend der in Figur 2B gezeigten Ausgestaltungsform, wobei die Unterseite U10 des Trägerelements 10 mit einer Silberschicht 50 beschichtet ist. Die Silberschicht 50 ermöglicht es, das Trägerelement 10 auf einen Untergrund aufzulöten, um die Temperatur des Untergrundes zu ermitteln. Figure 3B shows an embodiment of the temperature-sensitive electrical component 1 according to the Figure 2B shown embodiment, wherein the underside U10 of the carrier element 10 is coated with a silver layer 50. The silver layer 50 makes it possible to solder the carrier element 10 onto a substrate in order to determine the temperature of the substrate.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
elektrisches Bauelementelectrical component
1010
TrägerelementSupport element
2020
WiderstandsschichtResistance layer
30a, 30b30a, 30b
ElektrodenElectrodes
4040
KlebeschichtAdhesive layer
5050
SilberschichtSilver layer
6060
DurchkontaktierungThrough-hole plating

Claims (13)

  1. Method for producing an electrical component, comprising:
    - providing a carrier element (10),
    - providing a material having a temperature-dependent resistance, as a non-sintered, calcined metal oxide comprising one out of nickel oxide, manganese oxide, copper oxide and zinc oxide or combinations thereof,
    - applying the material on a surface (O10) of the carrier element (10) for producing a resistance layer (20) on the carrier element (10),
    - subsequently sintering the resistance layer (20) for linking the resistance layer (20) to the carrier element (10) .
  2. Method according to Claim 1, comprising:
    applying electrodes (30a, 30b) for applying a voltage to the resistance layer (20), wherein at least one of the electrodes (30a, 30b) is arranged on a surface (O20) of the resistance layer (20) or on a further surface (U10) of the carrier element (10).
  3. Method according to either of Claims 1 and 2, comprising:
    providing the carrier element (10) composed of a non-electrically conductive material having a thermal conductivity of at least 15 W/K.
  4. Method according to any of Claims 1 to 3, comprising:
    providing the carrier element (10) composed of a material composed of aluminum oxide or aluminum nitride or combinations thereof.
  5. Method according to any of Claims 1 to 4, comprising:
    - providing the material of the resistance layer (20) as a screen-printable ceramic paste before applying the resistance layer (20) onto the carrier element (10),
    - printing a structure of the resistance layer (20) onto the carrier element (10) before sintering the resistance layer (20) by means of a screen printing method.
  6. Method according to any of Claims 2 to 5, comprising:
    applying the electrodes (30a, 30b) by means of a screen printing or sputtering method onto the surface (O20) of the resistance layer (20) or onto the further surface (U10) of the carrier element (10).
  7. Method according to any of Claims 1 to 6, comprising:
    - applying the resistance layer (20) onto a top side (O10) of the carrier element (10),
    - applying an adhesive layer (40) onto an underside (U10) of the carrier element (10) in order to adhesively bond the electrical component (1) onto a support.
  8. Method according to any of Claims 1 to 6, comprising:
    - applying the resistance layer (20) onto a top side (O10) of the carrier element (10),
    - applying a silver layer (50) onto an underside (U10) of the carrier element (10) in order to solder the electrical component (1) onto a support.
  9. Electrical component produced according to the method according to Claim 1, comprising:
    - a carrier element (10),
    - a resistance layer (20) composed of a material having a temperature-dependent resistance, wherein the material contains a calcined metal oxide comprising one out of nickel oxide, manganese oxide, copper oxide and zinc oxide or combinations thereof,
    - wherein the resistance layer (20) is arranged on a surface (O10) of the carrier element (10) and is linked to the carrier element (10) by a sintering process.
  10. Electrical component according to Claim 9, comprising:
    - electrodes (30a, 30b) for applying a voltage to the resistance layer (20),
    - wherein at least one of the electrodes (30a, 30b) is arranged on a surface (O20) of the resistance layer (20) or on a further surface (U10) of the carrier element (10) .
  11. Electrical component according to either of Claims 9 and 10,
    wherein the material of the carrier element (10) is not electrically conductive and has a thermal conductivity of at least 15 W/K.
  12. Electrical component according to any of Claims 9 to 11,
    - wherein the carrier element (10) has a thickness of between 100 µm and 2 mm,
    - wherein the resistance layer (20) has a layer thickness of between 5 µm and 15 µm.
  13. Electrical component according to any of Claims 9 to 12, wherein the carrier element (10) contains a material composed of aluminum oxide or aluminum nitride or combinations thereof.
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