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DE102022005060B4 - Sensor element and method for producing a sensor element - Google Patents

Sensor element and method for producing a sensor element

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Publication number
DE102022005060B4
DE102022005060B4 DE102022005060.9A DE102022005060A DE102022005060B4 DE 102022005060 B4 DE102022005060 B4 DE 102022005060B4 DE 102022005060 A DE102022005060 A DE 102022005060A DE 102022005060 B4 DE102022005060 B4 DE 102022005060B4
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DE
Germany
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sensor element
functional layer
electrode fingers
electrodes
carrier
Prior art date
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DE102022005060.9A
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German (de)
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Inventor
Anke Weidenfelder
Jan Ihle
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TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
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Publication date
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    • G01K7/22Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/226Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor using microstructures, e.g. silicon spreading resistance
    • GPHYSICS
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

Sensorelement (100) zur Messung einer Temperatur aufweisend
- wenigstens einen Träger (2) mit einer Oberseite (11) und einer Unterseite (12), wobei eine elektrisch isolierende Schicht (3) auf der Oberseite (11) des Trägers (12) ausgebildet ist, wobei die elektrisch isolierende Schicht (3) die Oberseite (11) des Trägers (2) vollständig bedeckt,
- wenigstens eine Funktionsschicht (7) aufweisend ein Material mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, wobei die Funktionsschicht (7) auf der elektrisch isolierenden Schicht (3) angeordnet ist,
- wenigstens zwei Elektroden (4a, 4b), die zueinander beabstandet auf dem Träger (2) ausgebildet sind, wobei die jeweilige Elektrode (4a, 4b) eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (5) aufweist, wobei die Elektrodenfinger (5) der beiden Elektroden (4a, 4b) alternierend zueinander angeordnet sind und wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) einen kammförmigen Bereich aufweist, wobei der kammförmige Bereich eine Mehrzahl von Zähnen (20) aufweist, die in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers (5) zeigen,
und wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) eine andere Form aufweist als die übrigen Elektrodenfinger und wobei der wenigstens eine Elektrodenfinger (5) trapezförmig oder dreieckig ausgebildet ist,
- wenigstens zwei Kontaktpads (10a, 10b) zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements (100), wobei jeweils ein Kontaktpad (10a, 10b) unmittelbar auf einem Teilbereich einer der Elektroden (4a, 4b) angeordnet ist,
wobei das Sensorelement (100) eine maximale Kantenlänge von
< 500 µm und eine Dicke < 50 µm aufweist, wobei das Sensorelement (100) dazu ausgebildet ist als diskretes Bauelement direkt in ein elektrisches System integriert zu werden, wobei das Sensorelement (100) zur direkten Integration in eine MEMS Struktur und / oder in eine SESUB Struktur ausgebildet ist, wobei das Sensorelement (100) eine enge Widerstandstoleranz aufweist.
Sensor element (100) for measuring a temperature comprising
- at least one carrier (2) having a top side (11) and a bottom side (12), wherein an electrically insulating layer (3) is formed on the top side (11) of the carrier (12), wherein the electrically insulating layer (3) completely covers the top side (11) of the carrier (2),
- at least one functional layer (7) comprising a material with a temperature-dependent electrical resistance, wherein the functional layer (7) is arranged on the electrically insulating layer (3),
- at least two electrodes (4a, 4b) which are formed on the carrier (2) at a distance from one another, wherein the respective electrode (4a, 4b) has a plurality of electrode fingers (5), wherein the electrode fingers (5) of the two electrodes (4a, 4b) are arranged alternately with one another and wherein at least one of the electrode fingers (5) has a comb-shaped region, wherein the comb-shaped region has a plurality of teeth (20) which point in the direction of the subsequent electrode finger (5),
and wherein at least one of the electrode fingers (5) has a different shape than the other electrode fingers and wherein the at least one electrode finger (5) is trapezoidal or triangular,
- at least two contact pads (10a, 10b) for electrically contacting the sensor element (100), wherein each contact pad (10a, 10b) is arranged directly on a partial area of one of the electrodes (4a, 4b),
wherein the sensor element (100) has a maximum edge length of
< 500 µm and a thickness < 50 µm, wherein the sensor element (100) is designed as a discrete component to be integrated directly into an electrical system, wherein the sensor element (100) is designed for direct integration into a MEMS structure and/or into a SESUB structure, wherein the sensor element (100) has a narrow resistance tolerance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement, insbesondere einen Temperatursensor. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Sensorelements, vorzugsweise eines Temperatursensors.The present invention relates to a sensor element, in particular a temperature sensor. The present invention further relates to a method for producing at least one sensor element, preferably a temperature sensor.

Um passive Bauelemente, wie zum Beispiel Sensoren, Kondensatoren, Schutzbauelemente oder Heizer in elektrische Systeme zu integrieren, müssen die Dimensionen für moderne Packaging-Designs angepasst sein, die im mikrometer- und sogar nanometerskaligen Bereich liegen. Um diesen Miniaturisierungsgrad zu erreichen, werden die Bauelemente als dünne Filme auf Trägerstrukturen mit elektrischen Anschlüssen abgeschieden und als diskretes Bauelement beschrieben. Diese neuartigen Bauelemente lassen sich unter anderem in MEMS (Mikro Elektro Mechanisches System) oder SESUB (Semiconductor Embedded in Substrate) Strukturen integrieren.To integrate passive components such as sensors, capacitors, protective devices, or heaters into electrical systems, the dimensions must be adapted to modern packaging designs, which are in the micrometer and even nanometer range. To achieve this level of miniaturization, the components are deposited as thin films on carrier structures with electrical connections and described as discrete components. These novel components can be integrated into MEMS (Micro Electro Mechanical System) or SESUB (Semiconductor Embedded in Substrate) structures, among others.

Die steigenden Anforderungen an die Genauigkeit der Temperaturmessung erfordern enge Toleranzen in der Widerstandsstreuung solcher Sensorelemente. Jedoch haben mit immer kleiner werdenden Strukturen die Fertigungstoleranzen einen immer größer werdenden Einfluss, wodurch die resultierende Streuung der Widerstände die geforderten Toleranzen überschreitet. Über die Prozessführung ist die Widerstandsstreuung nur begrenzt reduzierbar.The increasing demands on temperature measurement accuracy require tight tolerances in the resistance variation of such sensor elements. However, with ever-smaller structures, manufacturing tolerances have an increasingly greater influence, causing the resulting resistance variation to exceed the required tolerances. Resistance variation can only be reduced to a limited extent through process control.

Nach dem Stand der Technik werden Temperaturen für die Überwachung und Regelung in unterschiedlichsten Anwendungen vorwiegend mit keramischen Heißleiter-Thermistorelementen (NTC), Silizium-Temperatursensoren (KTY), Platin-Temperatursensoren (PRTD) oder Thermoelementen (TC) gemessen. Dabei sind auf Grund der geringen Herstellungskosten die NTC- Thermistoren am weitesten verbreitet. Ein weiterer Vorteil gegenüber Thermoelementen und metallischen Widerstandselementen, wie z.B. Pt-Elementen, besteht in der ausgeprägten negativen Widerstands-Temperatur-Charakteristik.Current technology primarily uses ceramic thermistor elements (NTCs), silicon temperature sensors (KTYs), platinum temperature sensors (PRTDs), or thermocouples (TCs) to measure temperatures for monitoring and control in a wide variety of applications. NTC thermistors are the most widely used due to their low manufacturing costs. A further advantage over thermocouples and metallic resistance elements, such as Pt elements, is their pronounced negative resistance-temperature characteristic.

Für den Einsatz in Leistungsmodulen werden vorwiegend SMD („surface mounted device“ - oberflächenmontierte) NTC-Temperatursensoren verwendet, die aufgelötet werden. Bei Steuermodulen für geringe Leistungen werden alternativ dazu auch NTC-Chips eingesetzt, die an der Unterseite mittels Ag-Sinterpaste, Löten oder Kleben montiert sind und die Oberseite über einen Bonddraht kontaktiert wird.For use in power modules, SMD (surface-mounted device) NTC temperature sensors are primarily used. For low-power control modules, NTC chips are also used. These are mounted on the underside using Ag sintering paste, soldering, or adhesive, and the top side is contacted via a bonding wire.

Für eine elektrische Kontaktierung der NTC-Chips müssen metallische Elektroden aufgebracht werden. Nach dem Stand der Technik werden dazu Dickschichtelektroden vorwiegend aus Silber- bzw. Gold-Pasten über einen Siebdruckprozess mit anschließendem Einbrand aufgebracht.To electrically connect the NTC chips, metallic electrodes must be applied. Current technology involves applying thick-film electrodes, primarily made of silver or gold pastes, using a screen-printing process followed by firing.

Für die Integration von elektronischen Bauelementen in beispielsweise MEMS oder SESUB Strukturen sind sehr kleine Elemente notwendig, die darüber hinaus noch mit geeigneten Kontaktierungsverfahren integrierbar sein müssen. Klassische Montagetechnologien für SMD Bauformen oder NTC Chips können dafür nicht verwendet werden.The integration of electronic components into structures such as MEMS or SESUB requires very small elements, which must also be integrated using suitable contacting techniques. Conventional assembly technologies for SMD packages or NTC chips cannot be used for this purpose.

Das Dokument US 2003/0 062 984 A1 beschreibt einen Dünnfilm-Thermistor mit einem Schneidabschnitt eines metallischen Musters zur Widerstandseinstellung.The document US 2003/0 062 984 A1 describes a thin-film thermistor with a cut section of a metallic pattern for resistance adjustment.

Das Dokument US 2016/0 093 423 A1 beschreibt einen Phasenregelkreis zur Schätzung des Phasenwinkels eines dreiphasigen Referenzsignals.The document US 2016/0 093 423 A1 describes a phase-locked loop for estimating the phase angle of a three-phase reference signal.

Das Dokument JP 2013 - 197 367 A beschreibt einen Dünnfilm-Thermistor, der in einem Infrarotsensor verwendet wird und der zur Temperaturerfassung, Sensoren zur Erkennung von Menschen und dergleichen verwendet wird.The document JP 2013 - 197 367 A describes a thin-film thermistor used in an infrared sensor and used for temperature detection, human detection sensors, and the like.

Das Dokument WO 2013 / 147 290 A1 beschreibt ein Thermistormaterial, das für einen Temperatursensor oder ähnliches verwendet wird, das eine hohe B-Konstante für hohe Genauigkeit und hohe Empfindlichkeit aufweist.The document WO 2013 / 147 290 A1 describes a thermistor material used for a temperature sensor or similar that has a high B constant for high accuracy and high sensitivity.

Das Dokument DE 10 2014 104 219 A1 beschreibt einen Keramikträger, auf dem eine Dünnschichtstruktur aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist, wobei der Träger und/oder die Dünnschichtstruktur zur Verringerung mechanischer Spannungen auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten angepasst sind.The document DE 10 2014 104 219 A1 describes a ceramic carrier on which a thin-film structure made of platinum or a platinum alloy is arranged, wherein the carrier and/or the thin-film structure are adapted to reduce mechanical stresses due to different thermal expansion coefficients.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2020 122 923 A1 , deren Inhalt durch Referenz Bestandteil dieser Anmeldung ist, beschreibt ein Sensorelement zur Temperaturmessung mit einem Dünnfilm NTC Thermistor.The German patent application DE 10 2020 122 923 A1 , the content of which is incorporated by reference into this application, describes a sensor element for temperature measurement using a thin-film NTC thermistor.

Bislang konnten Dünnfilm NTC Temperatursensoren nicht mit ähnlich engen Toleranzen wie klassische Bauformen (SMD NTC und NTC Chips) gefertigt werden.Until now, thin-film NTC temperature sensors could not be manufactured with tolerances as tight as classic designs (SMD NTC and NTC chips).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Sensorelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements zu beschreiben, welche die oben stehenden Probleme lösen.The object of the present invention is to describe a sensor element and a method for producing a sensor element which solve the above problems.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensorelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved by a sensor element and a method for producing a sensor element according to the independent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Sensorelement beschrieben. Das Sensorelement 1 ist zur Messung einer Temperatur geeignet. Das Sensorelement ist ein Temperatursensor. Bevorzugt ist das Sensorelement ein Dünnfilm NTC Temperatursensor.According to one aspect, a sensor element is described. The sensor element 1 is suitable for measuring a temperature. The sensor element is a temperature sensor. Preferably, the sensor element is a thin-film NTC temperature sensor.

Das Sensorelement weist wenigstens einen Träger auf. Vorzugsweise weist das Sensorelement genau einen Träger auf. Der Träger weist ein Trägermaterial auf, vorzugsweise Silicium, Siliciumcarbid, GaN oder Glas (silicatisches oder borosilicatisches Glas). Alternativ dazu kann das Trägermaterial auch Si3N4, AlN oder Al2O3 aufweisen.The sensor element has at least one carrier. Preferably, the sensor element has exactly one carrier. The carrier has a carrier material, preferably silicon, silicon carbide, GaN, or glass (silica or borosilicate glass). Alternatively, the carrier material can also comprise Si 3 N 4 , AlN, or Al 2 O 3 .

Der Träger weist eine Oberseite und eine Unterseite auf. Die Oberseite ist elektrisch isolierend ausgebildet. Vorzugsweise ist eine isolierende Schicht, beispielsweise Al2O3, AlN, SiO2 oder Si3N4 oder Kombinationen von Schichten dieser Materialien, auf der Oberseite des Trägers ausgebildet. Die isolierende Schicht ist unmittelbar auf der Oberseite des Trägers ausgebildet und kann aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut sein.The carrier has a top side and a bottom side. The top side is electrically insulating. Preferably, an insulating layer, for example Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 or Si 3 N 4 or combinations of layers of these materials, is formed on the top side of the carrier. The insulating layer is formed directly on the top side of the carrier and can be composed of one or more layers.

Das Sensorelement weist ferner wenigstens eine Funktionsschicht auf. Die Funktionsschicht ist auf dem Träger angeordnet. Insbesondere ist die Funktionsschicht auf der elektrisch isolierenden Oberseite des Trägers angeordnet.The sensor element further comprises at least one functional layer. The functional layer is arranged on the carrier. In particular, the functional layer is arranged on the electrically insulating upper side of the carrier.

Der Träger stabilisiert die Funktionsschicht mechanisch. Die Funktionsschicht kann unmittelbar auf dem Träger ausgebildet sein. Alternativ dazu können auch weitere Komponenten des Sensorelements, beispielsweise Elektroden, zwischen dem Träger und der Funktionsschicht ausgebildet sein.The carrier mechanically stabilizes the functional layer. The functional layer can be formed directly on the carrier. Alternatively, additional components of the sensor element, such as electrodes, can be formed between the carrier and the functional layer.

Eine Dicke der Funktionsschicht liegt zwischen 50 nm und 1 µm, bevorzugt zwischen 100 nm und 500 nm, besonders bevorzugt zwischen 250 nm und 400 nm. Die Funktionsschicht weist ein Material auf (Funktionsmaterial), das eine spezielle elektrische Charakteristik aufweist. Die Funktionsschicht weist ein Material mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand auf. Vorzugsweise weist die Funktionsschicht eine NTC Keramik auf. Bevorzugt ist die Funktionsschicht ein Dünnfilm mit NTC Charakteristik.The thickness of the functional layer is between 50 nm and 1 µm, preferably between 100 nm and 500 nm, particularly preferably between 250 nm and 400 nm. The functional layer comprises a material (functional material) that has a specific electrical characteristic. The functional layer comprises a material with a temperature-dependent electrical resistance. The functional layer preferably comprises an NTC ceramic. The functional layer is preferably a thin film with NTC characteristics.

Bevorzugt basiert die NTC Keramik auf einem oxidischen Material im Perowskit oder Spinell Strukturtyp. Alternativ dazu kann die Funktionsschicht basierend auf einem carbidischen oder einem nitridischen Material aufgebaut sein. Eine weitere Alternative stellen Dünnschichten aus Vanadiumoxid oder SiC dar.The NTC ceramic is preferably based on an oxide material with a perovskite or spinel structure. Alternatively, the functional layer can be based on a carbide or nitride material. Thin films of vanadium oxide or SiC are another alternative.

Das Sensorelement weist ferner wenigstens zwei Elektroden auf. Die Elektroden sind vorzugsweise als Dünnschichtelektroden ausgebildet. Die Elektroden sind zueinander beabstandet auf dem Träger ausgebildet. Vorzugsweise ragen die Elektroden nicht bis zu einem Randbereich des Trägers. Insbesondere sind die Elektroden bevorzugt in einem Mittel- bzw. Innenbereich auf dem Träger ausgebildet. Die jeweilige Elektrode weist eine Mehrzahl von Elektrodenfingern auf. Die Elektrodenfinger der beiden Elektroden sind alternierend zueinander angeordnet. Die Elektroden bilden folglich eine Interdigitalstruktur.The sensor element further comprises at least two electrodes. The electrodes are preferably formed as thin-film electrodes. The electrodes are formed on the carrier at a distance from one another. Preferably, the electrodes do not extend to an edge region of the carrier. In particular, the electrodes are preferably formed in a central or inner region on the carrier. Each electrode has a plurality of electrode fingers. The electrode fingers of the two electrodes are arranged alternately with one another. The electrodes thus form an interdigital structure.

Das Sensorelement weist ferner wenigstens zwei Kontaktpads zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements auf. Vorzugsweise weist das Sensorelement genau zwei Kontaktpads auf. Die Kontaktpads sind direkt elektrisch und mechanisch mit den Elektroden verbunden. Jeweils ein Kontaktpad ist unmittelbar auf einem Teilbereich einer der Elektroden angeordnet.The sensor element further comprises at least two contact pads for electrically contacting the sensor element. Preferably, the sensor element comprises exactly two contact pads. The contact pads are directly electrically and mechanically connected to the electrodes. Each contact pad is arranged directly on a portion of one of the electrodes.

Das Sensorelement ist sehr kompakt ausgeführt. Insbesondere ist das Sensorelement dazu ausgebildet als diskretes Bauelement direkt in ein elektrisches bzw. elektronisches System eingebettet zu werden. Beispielsweise weist das Sensorelement eine maximale Kantenlänge von 1000 µm, bevorzugt < 800 µm, besonders bevorzugt < 500 µm auf. Eine Dicke des Sensorelements ist < 100 µm, bevorzugt < 80 µm, besonders bevorzugt < 50 µm. Bevorzugt ist das Bauelement zur direkten Integration in eine MEMS Struktur und / oder in eine SESUB Struktur ausgebildet.The sensor element is very compact. In particular, the sensor element is designed to be embedded as a discrete component directly into an electrical or electronic system. For example, the sensor element has a maximum edge length of 1000 µm, preferably <800 µm, particularly preferably <500 µm. The thickness of the sensor element is <100 µm, preferably <80 µm, particularly preferably <50 µm. The component is preferably designed for direct integration into a MEMS structure and/or a SESUB structure.

Das Sensorelement weist ferner eine enge Widerstandstoleranz auf. Das bedeutet, dass das Sensorelement einen sehr geringen Abweichungsbereich von einem Sollwiderstand (Nennwert des Widerstands) aufweist.The sensor element also features a narrow resistance tolerance. This means that the sensor element has a very small deviation range from a nominal resistance (nominal resistance value).

Die wenigstens eine Funktionsschicht und / oder wenigstens eine der wenigstens zwei Elektroden sind zur Einstellung des Widerstandswerts strukturiert ausgebildet. Die wenigstens eine Funktionsschicht und / oder wenigstens eine der wenigstens zwei Elektroden sind zur Einstellung des Widerstandswerts trimmbar. Insbesondere ist zumindest ein Teilbereich der wenigstens einen Funktionsschicht und / oder zumindest ein Teilbereich wenigstens einer der beiden Elektroden zur Widerstandseinstellung durchtrennt.The at least one functional layer and/or at least one of the at least two electrodes are structured to adjust the resistance value. The at least one functional layer and/or at least one of the at least two electrodes are trimmable to adjust the resistance value. In particular, at least a partial region of the at least one functional layer and/or at least a partial region of at least one of the two electrodes is severed to adjust the resistance.

Sofern der Widerstand bei dem zu trimmenden Bauelement bereits dem Zielwert entspricht, erfolgt keine Durchtrennung der strukturierten / trimmbaren Bereiche.If the resistance of the component to be trimmed already corresponds to the target value, the structured / trimmable areas are not severed.

Durch die Erzielung einer engen Widerstandstoleranz weist das Sensorelement eine sehr hohe Genauigkeit bei der Temperaturmessung auf. Bevorzugt weist das Sensorelement eine Widerstandstoleranz auf, die vergleichbar ist zur engen Widerstandstoleranz klassischer Bauformen wie SMD NTCs oder NTC Chips.By achieving a tight resistance tolerance, the sensor element exhibits very high temperature measurement accuracy. Preferably, the sensor element has a resistance tolerance comparable to the tight resistance tolerance of conventional designs such as SMD NTCs or NTC chips.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel bedeckt die Funktionsschicht den Träger bzw. die isolierende Schicht auf der Oberseite des Trägers nur teilweise. Ferner überdeckt die Funktionsschicht die Elektrodenfinger der beiden Elektroden nur teilweise.According to one embodiment, the functional layer only partially covers the carrier or the insulating layer on top of the carrier. Furthermore, the functional layer only partially covers the electrode fingers of the two electrodes.

Eine Geometrie / Anordnung der Funktionsschicht ist zunächst so gewählt, dass die Funktionsschicht den Träger / die isolierende Schicht nur im Bereich der Fingerstruktur der Elektroden abdeckt. Vorzugsweise ist die Funktionsschicht lediglich in einem Mittelbereich des Trägers ausgebildet. Insbesondere ragt die Funktionsschicht nicht bis zu einem Randbereich des Trägers. Ferner ist die Struktur der Funktionsschicht so gewählt, dass damit ein bestimmter Widerstand (Sollwert) des Sensorelements eingestellt werden kann. Damit ist das Sensorelement besonders flexibel einsetzbar und besonders präzise.The geometry/arrangement of the functional layer is initially selected such that the functional layer covers the carrier/insulating layer only in the area of the finger structure of the electrodes. Preferably, the functional layer is formed only in a central region of the carrier. In particular, the functional layer does not extend to an edge region of the carrier. Furthermore, the structure of the functional layer is selected such that a specific resistance (setpoint) of the sensor element can be set. This makes the sensor element particularly flexible and particularly precise.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Funktionsschicht eine Mehrzahl von Streifen auf. Mit anderen Worten, die Funktionsschicht besteht aus diskreten Einzelelementen. Die Streifen sind beabstandet zueinander angeordnet. Die Streifen sind parallel zueinander angeordnet.According to one embodiment, the functional layer comprises a plurality of strips. In other words, the functional layer consists of discrete individual elements. The strips are arranged at a distance from one another. The strips are arranged parallel to one another.

Der Aufbau des Sensorelements basiert auf dem Prinzip einer Parallelschaltung einzelner Widerstände. Die Streifen sind senkrecht zu den Elektrodenfingern ausgeführt und werden über diese kontaktiert. Damit ergeben sich mehrere Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern parallelgeschalten sind.The sensor element's design is based on the principle of a parallel connection of individual resistors. The strips are perpendicular to the electrode fingers and are contacted via them. This results in several individual resistors connected in parallel between the electrode fingers.

Eine Breite der Streifen kann für alle Streifen der Funktionsschicht gleich sein. Alternativ dazu kann die Breite der Streifen aber auch variieren. Beispielsweise können sehr schmale, mittlere und breite Streifen kombiniert vorhanden sein. Dadurch ist eine größere Varianz in der Widerstandseinstellung gegeben. Bei einer Parallelschaltung, bei der die einzelnen Widerstände als Kehrwerte addiert werden, bedeutet dies, dass das Trimmen größerer Widerstände eine kleine Widerstandsänderung am gesamten Sensorelement bewirkt. Damit ist eine Feineinstellung des Sollwerts des Widerstands auf einfache Weise möglich.The strip width can be the same for all strips of the functional layer. Alternatively, the strip width can also vary. For example, very narrow, medium, and wide strips can be combined. This allows for greater variance in the resistance setting. In a parallel circuit, where the individual resistors are added as reciprocals, this means that trimming larger resistors results in a small change in resistance across the entire sensor element. This allows for easy fine-tuning of the resistance setpoint.

Das Trimmen kann auf zwei Weisen erfolgen. Es können entweder die Funktionsschicht oder die Elektrodenfinger durchtrennt werden. Insbesondere ist zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements wenigstens ein Streifen der Funktionsschicht und / oder wenigstens ein Elektrodenfinger durchtrennt, bevorzugt mittels eines Lasers (Lasertrimmen).Trimming can be performed in two ways. Either the functional layer or the electrode fingers can be severed. In particular, to adjust the resistance value of the sensor element, at least one strip of the functional layer and/or at least one electrode finger is severed, preferably by means of a laser (laser trimming).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Funktionsschicht oder zumindest ein Teilbereich der Funktionsschicht treppenförmig, trapezförmig oder dreieckig ausgebildet. Die Funktionsschicht weist folglich keine diskrete Einzelelemente auf, sondern ist einstückig ausgebildet. Die Funktionsschicht bedeckt die Elektroden, insbesondere die Elektrodenfinger, dabei aber nur teilweise.According to one embodiment, the functional layer or at least a portion of the functional layer is stepped, trapezoidal, or triangular. The functional layer therefore does not have any discrete individual elements, but is formed as a single piece. However, the functional layer only partially covers the electrodes, in particular the electrode fingers.

Durch die spezifische Struktur der Funktionsschicht und die nur teilweise Überdeckung der Elektrodenfinger ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern parallel geschaltet sind. Damit ist das Trimmen auf einen gewünschten Zielwiderstand (Sollwiderstand) auf einfache Art und Weise ermöglicht. Zur Einstellung des Widerstandswerts ist wenigstes ein Elektrodenfinger durchtrennt, insbesondere mittels eines Lasers (Lasertrimmen). Eine weitere mögliche Variante zur Einstellung des Widerstandswerts ist die Durchtrennung der Funktionsschicht entlang eines Elektrodenfingers (also zwischen den Elektrodenfingern) mittels eines Lasers.The specific structure of the functional layer and the only partial overlap of the electrode fingers result in different individual resistances, which are connected in parallel between the electrode fingers. This allows for easy trimming to a desired target resistance. To adjust the resistance value, at least one electrode finger is severed, particularly using a laser (laser trimming). Another possible method for adjusting the resistance value is to cut the functional layer along an electrode finger (i.e., between the electrode fingers) using a laser.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens ein Elektrodenfinger strukturiert ausgebildet. Insbesondere weist wenigstens einer der Elektrodenfinger eine andere Form auf als die übrigen Elektrodenfinger. Bevorzugt ist wenigstens einer der Elektrodenfinger trapezförmig oder dreieckig ausgebildet. Im Vergleich dazu weisen die übrigen Elektrodenfinger eine viereckige Form auf. Damit ergibt sich eine noch feinere Einstellungsmöglichkeit des Widerstands durch eine breitere Spreizung der trimmbaren Einzelwiderstände zwischen zwei benachbarten Elektrodenfingern.According to one embodiment, at least one electrode finger is structured. In particular, at least one of the electrode fingers has a different shape than the other electrode fingers. Preferably, at least one of the electrode fingers is trapezoidal or triangular. In comparison, the other electrode fingers have a square shape. This results in an even finer resistance adjustment option due to a wider spread of the trimmable individual resistors between two adjacent electrode fingers.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Elektrodenfinger wenigstens einer der wenigstens zwei Elektroden unterschiedlich lang ausgebildet. Anders ausgedrückt weist wenigstens eine, vorzugsweise genau eine, der beiden Elektroden Elektrodenfinger unterschiedlicher Länge auf.According to one embodiment, the electrode fingers of at least one of the at least two electrodes are configured to be of different lengths. In other words, at least one, preferably exactly one, of the two electrodes has electrode fingers of different lengths.

Damit ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände der Elektrodenfinger, die zwischen den Elektrodenfingern parallelgeschalten sind und damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen. Zur Einstellung des Widerstandswerts ist wenigstens einer der unterschiedlich langen Elektrodenfinger durchtrennt, insbesondere mit Hilfe eines Lasers.This results in different individual resistances of the electrode fingers, which are connected in parallel between the electrode fingers, thus allowing trimming to the desired target resistance. To adjust the resistance value, at least one of the electrode fingers of different lengths is severed, particularly with the aid of a laser.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel variiert ein Abstand zwischen benachbarten Elektrodenfingern. Damit sind zusätzliche Bereiche mit variiertem Abstand zum Trimmen verfügbar, wodurch sich eine noch feinere Abstufung der Widerstandseinstellung ergibt. Zur Einstellung des Widerstandswerts ist wenigstens einer der Elektrodenfinger durchtrennt, insbesondere mit Hilfe eines Lasers.According to one embodiment, the distance between adjacent electrode fingers varies. This provides additional areas with varying distances for trimming, resulting in even finer gradations in the resistance setting. To adjust the resistance value, at least one of the electrode fingers is severed, in particular with the aid of a laser.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist wenigstens einer der Elektrodenfinger einen kammförmigen Bereich auf. Der kammförmige Bereich weist eine Mehrzahl von Zähnen auf. Die Zähne zeigen in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers. Der kammförmige Bereich ist bevorzugt an einem der äußeren Elektrodenfinger ausgebildet.According to one embodiment, at least one of the electrode fingers has a comb-shaped region. The comb-shaped region has a plurality of teeth. The teeth point toward the subsequent electrode finger. The comb-shaped region is preferably formed on one of the outer electrode fingers.

Die Zähne des kammförmigen Bereichs können unterschiedlich lang und / oder unterschiedlich breit ausgebildet sein. The teeth of the comb-shaped area can be of different lengths and/or widths.

Dadurch ist eine größere Varianz in der Widerstandseinstellung gegeben. Insbesondere ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen. Zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements ist wenigstens einer der Zähne durchtrennt.This allows for greater variance in resistance adjustment. In particular, different individual resistances result, allowing trimming to the desired target resistance. To adjust the resistance value of the sensor element, at least one of the teeth is cut.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden unmittelbar auf einer Oberseite der Funktionsschicht ausgebildet. Mit anderen Worten, die Funktionsschicht ist zwischen den Elektroden und dem Träger ausgebildet. Diese Ausführung erlaubt ein Trimmen der Elektrode nach dem Aufbringen und einem Test des Sensorelements. Außerdem muss die Elektrode bei dieser Ausführung den Bedingungen des Sinterprozesses der Funktionsschicht nicht standhalten. Alternativ können die Elektroden aber auch unmittelbar an einer Unterseite der Funktionsschicht angeordnet sein.According to one embodiment, the electrodes are formed directly on a top side of the functional layer. In other words, the functional layer is formed between the electrodes and the carrier. This design allows trimming of the electrode after application and testing of the sensor element. Furthermore, in this design, the electrode does not have to withstand the conditions of the sintering process of the functional layer. Alternatively, the electrodes can also be arranged directly on a bottom side of the functional layer.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Sensorelement eine Schutzschicht auf. Die Schutzschicht kann als Material Oxide, Nitride, Keramiken, Gläser oder Kunststoff aufweisen. Die Schutzschicht bedeckt eine Oberseite des Sensorelements mit Ausnahme der Kontaktpads vollständig. Zu diesem Zweck weist die Schutzschicht Aussparungen an der Stelle der Kontaktpads auf. Die Schutzschicht weist eine Dicke < 10 µm, vorzugsweise < 5 µm, idealerweise < 1 µm auf. Durch die Schutzschicht wird die Langzeitstabilität des Sensorelements verbessert.According to one embodiment, the sensor element has a protective layer. The protective layer can be made of oxides, nitrides, ceramics, glasses, or plastic. The protective layer completely covers a top surface of the sensor element, with the exception of the contact pads. For this purpose, the protective layer has recesses at the location of the contact pads. The protective layer has a thickness of <10 µm, preferably <5 µm, ideally <1 µm. The protective layer improves the long-term stability of the sensor element.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Sensorelements, insbesondere einer Vielzahl von Sensorelementen, beschrieben. Es ist zu beachten, dass durch das Verfahren bevorzugt viele Sensorelemente parallel erzeugt und abschließend voneinander separiert werden. Der Einfachheit halber wird im Folgenden im Wesentlichen auf ein Sensorelement Bezug genommen.According to a further aspect, a method for producing at least one sensor element, in particular a plurality of sensor elements, is described. It should be noted that the method preferably involves producing many sensor elements in parallel and subsequently separating them from one another. For the sake of simplicity, reference will be made below primarily to one sensor element.

Vorzugsweise wird durch das Verfahren das oben beschriebene Sensorelement hergestellt. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Sensorelement oder das Verfahren offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf den jeweiligen anderen Aspekt offenbart und umgekehrt, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext des jeweiligen Aspekts erwähnt wird. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  1. A) Bereitstellung eines Trägermaterials zur Ausbildung eines Trägers. Vorzugsweise weist das Trägermaterial Si, SiC, GaN oder Glas auf. Alternativ dazu kann das Trägermaterial Si3N4, AlN oder Al2O3 aufweisen. Der Träger weist eine Oberseite und eine Unterseite auf. Auf der Oberseite des Trägermaterials kann ferner eine elektrisch isolierende Schicht, vorzugsweise SiO2, ausgebildet werden.
  2. B) Ausbilden bzw. Abscheiden von wenigstens zwei Elektroden auf dem Träger. Das Abscheiden erfolgt durch einen PVD („physical vapour deposition“) Prozess, einen CVD („chemical vapour deposition“) Prozess oder galvanisch. Alternativ dazu kann das Abscheiden auch durch ein ALD (Atomic Layer Deposition) Verfahren erfolgen.
Preferably, the method produces the sensor element described above. All properties disclosed with respect to the sensor element or the method are also disclosed correspondingly with respect to the respective other aspect, and vice versa, even if the respective property is not explicitly mentioned in the context of the respective aspect. The method comprises the following steps:
  1. A) Providing a carrier material for forming a carrier. The carrier material preferably comprises Si, SiC, GaN, or glass. Alternatively, the carrier material may comprise Si 3 N 4 , AlN, or Al 2 O 3 . The carrier has a top side and a bottom side. An electrically insulating layer, preferably SiO 2 , may also be formed on the top side of the carrier material.
  2. B) Forming or depositing at least two electrodes on the substrate. The deposition is carried out using a PVD (physical vapor deposition) process, a CVD (chemical vapor deposition) process, or electroplating. Alternatively, the deposition can also be carried out using an ALD (atomic layer deposition) process.

Die Elektroden werden zueinander beabstandet ausgebildet. Insbesondere sind die Elektroden räumlich und elektrisch voneinander isoliert. Die Elektroden weisen Elektrodenfinger auf. Die Elektroden greifen in Form von Interdigitalstrukturen ineinander. Bevorzugt werden die Elektroden direkt auf der Oberseite des Trägers bzw. auf der isolierenden Schicht ausgebildet. Alternativ können die Elektroden aber auch auf der Oberseite der Funktionsschicht ausgebildet werden. Die Elektroden sind derart ausgebildet, dass sie von einem Randbereich des Trägers beabstandet sind.The electrodes are formed spaced apart from one another. In particular, the electrodes are spatially and electrically insulated from one another. The electrodes have electrode fingers. The electrodes interlock in the form of interdigital structures. The electrodes are preferably formed directly on the upper side of the carrier or on the insulating layer. Alternatively, the electrodes can also be formed on the upper side of the functional layer. The electrodes are formed such that they are spaced apart from an edge region of the carrier.

Die Elektroden können strukturiert ausgebildet werden zur Einstellung des Widerstands des Sensorelements (siehe Schritt E)).The electrodes can be structured to adjust the resistance of the sensor element (see step E).

C) Aufbringen, vorzugsweise Aufsputtern, eines Funktionsmaterials auf einen Teilbereich der Elektroden zur Ausbildung einer Funktionsschicht. Das Funktionsmaterial weist vorzugsweise eine NTC Keramik basierend auf einem oxidischen Material im Perowskit oder Spinell Strukturtyp auf. Alternativ kann das Funktionsmaterial auch auf einem carbidischen oder einem nitridischen Material basieren. Alternativ kann das Funktionsmaterial eine Dünnschicht aus Vanadiumoxid oder SiC umfassen oder darstellen.C) Applying, preferably sputtering, a functional material to a portion of the electrodes to form a functional layer. The functional material preferably comprises an NTC ceramic based on an oxide material in the perovskite or spinel structure type. Alternatively, the functional material can also be based on a carbide or nitride material. Alternatively, the functional material can be a comprise or represent a thin film of vanadium oxide or SiC.

Die Funktionsschicht wird als Dünnfilm ausgebildet. Die Funktionsschicht bedeckt den Träger bzw. die Elektroden nur teilweise. Insbesondere wird die Funktionsschicht so ausgebildet, dass sie vom Randbereich des Trägers beabstandet und auf dem Bereich der Fingerstrukturen (Interdigitalstrukturen) der Elektrode ausgebildet ist. Die Funktionsschicht wird als vollflächige Dünnschicht abgeschieden und erst durch einen weiteren Prozessschritt z.B. mittels nasschemischem Ätzen oder Trockenätzen, strukturiert. Nach der Abscheidung ist die NTC Schicht noch nicht auskristallisiert.The functional layer is formed as a thin film. The functional layer only partially covers the substrate or the electrodes. Specifically, the functional layer is formed so that it is spaced from the edge region of the substrate and positioned in the area of the finger structures (interdigital structures) of the electrode. The functional layer is deposited as a full-surface thin film and is only structured in a subsequent process step, e.g., using wet-chemical etching or dry etching. After deposition, the NTC layer is not yet crystallized.

Die Funktionsschicht kann strukturiert ausgebildet werden zur Einstellung des Widerstands des Sensorelements (siehe Schritt E)).The functional layer can be structured to adjust the resistance of the sensor element (see step E).

D) Temperaturbehandlung der Funktionsschicht. Dies dient zur Ausbildung der NTC Eigenschaften des Funktionsmaterials und wird bei Temperaturen bis zu 1000°C durchgeführt.D) Temperature treatment of the functional layer. This serves to develop the NTC properties of the functional material and is carried out at temperatures up to 1000°C.

Anschließend wird die Funktionsschicht gemessen. Hierbei wird der initiale Toleranzbereich des Widerstandswerts ermittelt. Dieser liegt in diesem Verfahrensstadium beispielsweise beim Nennwert des Widerstands ± 5%.The functional layer is then measured. This determines the initial tolerance range of the resistance value. At this stage of the process, this tolerance range is, for example, the nominal resistance value ± 5%.

E) Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements. Dies erfolgt durch Trimmen wenigstens einer der Elektroden und / oder der Funktionsschicht mittels eines Lasers. Der Widerstandswert wird dabei auf einen vorbestimmten Nennwert (Sollwert) eingestellt. Durch das genaue Einstellen des Widerstandswerts weist das fertige Sensorelement eine sehr enge Widerstandstoleranz auf. Die Widerstandstoleranz des Nennwertes des fertigen Sensorelements ist maximal ± 5%, vorzugsweise maximal ± 1%, besonders bevorzugt maximal ± 0.5%.E) Adjusting the resistance value of the sensor element. This is done by trimming at least one of the electrodes and/or the functional layer using a laser. The resistance value is adjusted to a predetermined nominal value (target value). By precisely adjusting the resistance value, the finished sensor element has a very tight resistance tolerance. The resistance tolerance of the nominal value of the finished sensor element is a maximum of ± 5%, preferably a maximum of ± 1%, particularly preferably a maximum of ± 0.5%.

Die Funktionsschicht und / oder wenigstens eine der Elektroden, beispielsweise wenigstens ein Elektrodenfinger, werden zur Widerstandseinstellung strukturiert ausgebildet. Mit anderen Worten, die Funktionsschicht und / oder wenigstens ein Teilbereich der Elektroden weisen einen strukturierten Bereich auf. Ein initialer Widerstand der Funktionsschicht ist so gewählt, dass dieser sich in einem Toleranzfenster bei niedrigen Widerstandswerten befindet.The functional layer and/or at least one of the electrodes, for example, at least one electrode finger, are structured to adjust the resistance. In other words, the functional layer and/or at least a portion of the electrodes have a structured region. The initial resistance of the functional layer is selected such that it lies within a tolerance window at low resistance values.

Zur finalen Einstellung des Widerstandswerts erfolgt das Trimmen des strukturierten Bereichs. Insbesondere werden wenigstens einer der Elektrodenfinger und / oder wenigstens ein Teilbereich der Funktionsschicht mit Hilfe des Lasers durchtrennt. Mit anderen Worten, es wird Material von wenigstens einem Elektrodenfinger und / oder von wenigstens einem Teilbereich der Funktionsschicht abgetragen, wodurch sich der Widerstand der betreffenden Komponente und damit der Gesamtwiderstand des Sensorelements ändert. Der Widerstand des Sensorelements wird durch das Trimmen der strukturierten Bereiche auf den Sollwert erhöht.The final resistance value is adjusted by trimming the structured region. Specifically, at least one of the electrode fingers and/or at least a portion of the functional layer is severed using a laser. In other words, material is removed from at least one electrode finger and/or at least a portion of the functional layer, changing the resistance of the respective component and thus the overall resistance of the sensor element. The resistance of the sensor element is increased to the target value by trimming the structured regions.

Sofern der Widerstand des Sensorelements bereits dem Sollwert entspricht, erfolgt hingegen keine zusätzliche Einstellung des Widerstandswerts mehr.However, if the resistance of the sensor element already corresponds to the target value, no additional adjustment of the resistance value is required.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren die folgenden weiteren Schritte auf:

  • F) Aufbringen einer Schutzschicht auf die Oberseite des Sensorelements. Die Schutzschicht bedeckt die Oberseite bis auf zwei Teilbereiche vollständig. Die Teilbereiche sind über einen flächigen Endbereichen der Elektroden angeordnet, auf die im nachfolgenden Prozessschritt die Kontaktpads aufgebracht werden können. Die Schutzschicht wird zur Strukturierung entweder
    1. (a) vollflächig aufgebracht und die freien Teilbereiche durch einen Folgeprozess wie nasschemisches Ätzen oder Trockenätzen oder Laserstrukturierung erzeugt oder
    2. (b) durch Verwendung einer Maske beim Abscheidungsprozess direkt strukturiert aufgebracht.
  • G) Ausbilden von Kontaktpads in den von der Schutzschicht freien Teilbereichen zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements. Jeweils ein Kontaktpad wird dabei unmittelbar auf einem flächigen Endbereich einer der Elektroden ausgebildet. Die Kontaktpads können über die strukturierte Schutzschicht hinausragen.
According to one embodiment, the method comprises the following further steps:
  • F) Applying a protective layer to the top side of the sensor element. The protective layer completely covers the top side except for two partial areas. The partial areas are arranged over a flat end area of the electrodes, onto which the contact pads can be applied in the subsequent process step. The protective layer is structured either
    1. (a) applied over the entire surface and the free partial areas are created by a subsequent process such as wet chemical etching or dry etching or laser structuring or
    2. (b) directly applied in a structured manner by using a mask during the deposition process.
  • G) Forming contact pads in the areas free of the protective layer for electrically contacting the sensor element. One contact pad is formed directly on a flat end area of each of the electrodes. The contact pads can extend beyond the structured protective layer.

Die Kontaktpads können Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd oder Pt aufweisen. Wird das Sensorelement in eine SESUB Struktur integriert, weisen die Kontaktpads bevorzugt Cu auf. Vorzugsweise weisen die Kontaktpads dann eine Dicke von > 5 µm auf. Die Kontaktpads werden so ausgestaltet, dass die über eine Oberfläche des fertiggestellten Sensorelements hinausragen.The contact pads can be Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd, or Pt. If the sensor element is integrated into a SESUB structure, the contact pads preferably comprise Cu. The contact pads then preferably have a thickness of > 5 µm. The contact pads are designed such that they protrude beyond a surface of the finished sensor element.

Alternativ zu den Kontaktpads können auch Bumps oder dünne Elektroden vorgesehen werden. All diese möglichen Kontaktelemente weisen mindestens ein Metall, beispielsweise Cu, Au oder eine lötbare Legierung auf.As an alternative to contact pads, bumps or thin electrodes can also be used. All of these possible contact elements contain at least one metal, such as Cu, Au, or a solderable alloy.

H) Trennen bzw. Vereinzeln der Sensorelemente.H) Separating or isolating the sensor elements.

Das Vereinzeln erfolgt in zwei Schritten:

  1. (1) Vereinzeln in x-/y- Richtung (Länge & Breite). Dies kann beispielsweise durch Plasmaätzen oder Sägen erfolgen. Der Träger wird hierbei nicht durchgesägt, sondern nur bis auf eine definierte Dicke eingesägt.
  2. (2) Vereinzeln in z-Richtung (Höhe). Das Grinding erfolgt von der Rückseite. Durch einen Schleifprozess wird von der Unterseite des Trägers Material bis zu einer definierten finalen Bauteildicke abgetragen.
The separation takes place in two steps:
  1. (1) Slicing in the x/y direction (length & width). This can be done, for example, by plasma etching or sawing. The substrate is not sawn through, but only cut to a defined thickness.
  2. (2) Singling in the z-direction (height). Grinding takes place from the back side. Material is removed from the underside of the carrier through a grinding process until a defined final component thickness is reached.

I) Ist ein dickeres Design des Sensorelements gewünscht, ist das Abdünnen (Grinding) des Trägers nicht erforderlich. Das Trennen erfolgt in diesem Fall alleine durch Sägen oder Plasmaätzen.I) If a thicker sensor element design is desired, grinding the substrate is not necessary. In this case, separation is achieved solely by sawing or plasma etching.

J) Optionales Plasmaätzen der heruntergeschliffenen Unterseite des Trägers zur Reduktion von beispielsweise Mikrorissen.J) Optional plasma etching of the ground underside of the carrier to reduce, for example, microcracks.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Funktionsmaterial strukturiert aufgebracht. Mit anderen Worten, die Funktionsschicht wird zur Einstellung des Widerstandswerts strukturiert ausgebildet. Die Funktionsschicht kann eine Mehrzahl von Streifen aufweisen. Alternativ dazu kann ein Teilbereich der Funktionsschicht treppenförmig, trapezförmig oder dreieckig ausgebildet werden. Damit ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern parallelgeschalten sind und damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen.According to one embodiment, the functional material is applied in a structured manner. In other words, the functional layer is structured to adjust the resistance value. The functional layer can have a plurality of stripes. Alternatively, a portion of the functional layer can be stepped, trapezoidal, or triangular. This results in different individual resistances that are connected in parallel between the electrode fingers, thus enabling trimming to the desired target resistance.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Elektroden zur Einstellung des Widerstandswerts strukturiert ausgebildet. Die Elektrodenfinger wenigstens einer der beiden Elektroden können eine unterschiedliche Länge aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können benachbarte Elektrodenfinger einen unterschiedlichen Abstand zueinander aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Elektrodenfinger eine unterschiedliche Form aufweisen. Beispielsweise ist wenigstens einer der Elektrodenfinger trapezförmig ausgebildet oder wenigstens einer der Elektrodenfinger kann einen kammförmigen Bereich aufweisen. Der kammförmige Bereich kann eine Mehrzahl von Zähnen aufweisen, die bevorzugt in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers zeigen.According to one embodiment, the electrodes are structured for adjusting the resistance value. The electrode fingers of at least one of the two electrodes can have different lengths. Alternatively or additionally, adjacent electrode fingers can have different spacings from one another. Alternatively or additionally, the electrode fingers can have different shapes. For example, at least one of the electrode fingers is trapezoidal, or at least one of the electrode fingers can have a comb-shaped region. The comb-shaped region can have a plurality of teeth, which preferably point in the direction of the subsequent electrode finger.

Durch die strukturierte Ausbildung der Elektroden und / oder der Funktionsschicht entstehen einzelne lasertrimmbare Bereiche, wodurch die Möglichkeit zur Widerstandseinstellung gegeben ist. Durch das entsprechende Trimmen erfolgt eine Erhöhung des Widerstands auf den Sollwert. Die einzelnen trimmbaren / strukturierten Bereiche haben einen größeren Widerstand im Vergleich zu den nicht strukturierten Bereichen. Bei einer Parallelschaltung, bei der die einzelnen Widerstände als Kehrwerte addiert werden, bedeutet dies, dass das Trimmen größerer Widerstände eine kleine Widerstandsänderung am gesamten Sensorelement bewirkt. Damit kann ein Sensorelement mit einer besonders engen Widerstandstoleranz zur Verfügung gestellt werden.The structured design of the electrodes and/or the functional layer creates individual laser-trimmable regions, allowing for resistance adjustment. The corresponding trimming increases the resistance to the target value. The individual trimmable/structured regions have a higher resistance than the non-structured regions. In a parallel circuit, where the individual resistances are added as reciprocals, this means that trimming larger resistances results in a small change in resistance across the entire sensor element. This makes it possible to create a sensor element with a particularly tight resistance tolerance.

Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The drawings described below are not to be considered to scale. Rather, individual dimensions may be enlarged, reduced, or distorted for clarity.

Elemente, die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Elements that are identical or that perform the same function are designated by the same reference symbols.

Es zeigen:

  • 1 eine Explosions-Darstellung eines Sensorelements gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine Schnittdarstellung des Sensorelements nach 1 (Stand der Technik),
  • 3a eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3b eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 5 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 6 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 7 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sensorelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
They show:
  • 1 an exploded view of a sensor element according to the prior art,
  • 2 a sectional view of the sensor element according to 1 (State of the art),
  • 3a a plan view of a partial area of a sensor element according to a first embodiment,
  • 3b a plan view of a partial area of a sensor element according to a further embodiment,
  • 4 a plan view of a partial area of a sensor element according to a further embodiment,
  • 5 a plan view of a partial area of a sensor element according to a further embodiment,
  • 6 a plan view of a partial area of a sensor element according to a further embodiment,
  • 7 a plan view of a partial area of a sensor element according to a further embodiment.

Die 1 und 2 zeigen eine Darstellung eines Sensorelements 1 nach dem Stand der Technik. Das Sensorelement 1 dient zur Illustrierung eines Basisaufbaus des weiter unten beschriebenen Sensorelements 100. Hinsichtlich der wesentlichen Merkmale des Sensorelements 1 gemäß 1 und 2 wird auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2020 122 923 A1 Bezug genommen.The 1 and 2 show a representation of a sensor element 1 according to the prior art. The sensor element 1 serves to illustrate a basic structure of the sensor element 100 described below. With regard to the essential features of the sensor element 1 according to 1 and 2 will refer to the German patent application DE 10 2020 122 923 A1 Reference is made.

Das Sensorelement 1 ist ein NTC Dünnfilm Temperatursensor und weist einen Träger 2 mit einer Oberseite 11 und einer Unterseite 12 auf. Die Oberseite 11 des Trägers 2 weist eine isolierende Schicht 3 beispielsweise aufweisend SiO2 auf. Das Sensorelement 1 weist ferner wenigstens zwei Elektroden 4a, 4b auf. Die beiden Elektroden 4a, 4b sind zueinander beabstandet auf der isolierenden Schicht 3 des Trägers 2 ausgebildet und weisen dünne Metallfilme auf.The sensor element 1 is an NTC thin-film temperature sensor and has a carrier 2 with a top side 11 and a bottom side 12. The top side 11 of the carrier 2 has an insulating Layer 3, for example, comprising SiO 2 . The sensor element 1 further comprises at least two electrodes 4a, 4b. The two electrodes 4a, 4b are formed spaced apart from one another on the insulating layer 3 of the carrier 2 and comprise thin metal films.

Die Elektroden 4a, 4b sind als interdigitale Dünnschichtelektroden ausgebildet. Insbesondere weisen die Elektroden 4a, 4b jeweils einen flächigen Endbereich 6 sowie einen Bereich mit Elektrodenfingern 5 auf. Der Bereich mit den Elektrodenfingern 5 ist jeweils in einem Mittelbereich des Trägers 2 ausgebildet. Der flächige Endbereich 6 und der Bereich mit den Elektrodenfingern 5 gehen ineinander über. Die beiden Elektroden 4a, 4b greifen jeweils in dem Bereich der Elektrodenfinger 5 im Mittelbereich des Trägers 2 ineinander und bilden dort eine Interdigitalstruktur aus. Die Elektrodenfinger 5 der Elektroden 4a, 4b sind alternierend angeordnet.The electrodes 4a, 4b are designed as interdigital thin-film electrodes. In particular, the electrodes 4a, 4b each have a flat end region 6 and a region with electrode fingers 5. The region with the electrode fingers 5 is formed in a central region of the carrier 2. The flat end region 6 and the region with the electrode fingers 5 merge into one another. The two electrodes 4a, 4b each interlock in the region of the electrode fingers 5 in the central region of the carrier 2, forming an interdigital structure there. The electrode fingers 5 of the electrodes 4a, 4b are arranged alternately.

Das Sensorelement 1 weist ferner eine Funktionsschicht 7 mit einer Oberseite 14 und einer Unterseite 15 auf. Die Funktionsschicht 7 ist ein NTC Dünnfilm. Die Funktionsschicht 7 bedeckt die isolierende Schicht 3 auf der Oberseite 11 des Trägers 2 lediglich teilweise. Bevorzugt ist die Funktionsschicht 7 zumindest teilweise auf den Elektroden 4a, 4b aufgebracht. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Elektroden 4a, 4b dabei zwischen dem Träger 2 und der Funktionsschicht 7, insbesondere an einer Unterseite 15 der Funktionsschicht 7 ausgebildet. Die Funktionsschicht 7 liegt unmittelbar auf dem Bereich mit den Elektrodenfingern 5 auf.The sensor element 1 further comprises a functional layer 7 with a top side 14 and a bottom side 15. The functional layer 7 is an NTC thin film. The functional layer 7 only partially covers the insulating layer 3 on the top side 11 of the carrier 2. Preferably, the functional layer 7 is at least partially applied to the electrodes 4a, 4b. As can be seen from the 1 and 2 As can be seen, the electrodes 4a, 4b are formed between the carrier 2 and the functional layer 7, in particular on an underside 15 of the functional layer 7. The functional layer 7 lies directly on the area with the electrode fingers 5.

Das Sensorelement 1 weist ferner wenigstens zwei Kontaktpads 10a, 10b auf zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements 1.The sensor element 1 further comprises at least two contact pads 10a, 10b for electrically contacting the sensor element 1.

Das Sensorelement 1 kann ferner eine Schutzschicht 8 aufweisen. Die Schutzschicht 8 bedeckt eine Oberseite des Sensorelements 1 mit Ausnahme der Kontaktpads 10a, 10b vollständig. Die Schutzschicht 8 weist Aussparungen 9 auf, aus welchen die Kontaktpads 10a, 10b zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements 1 herausragen.The sensor element 1 can further comprise a protective layer 8. The protective layer 8 completely covers a top side of the sensor element 1, with the exception of the contact pads 10a, 10b. The protective layer 8 has recesses 9 from which the contact pads 10a, 10b protrude for electrically contacting the sensor element 1.

Durch die kompakte Bauweise der einzelnen Komponenten des Sensorelements 1 ist das Sensorelement 1 hervorragend zur Integration in MEMS oder SESUB Strukturen geeignet.Due to the compact design of the individual components of the sensor element 1, the sensor element 1 is ideally suited for integration into MEMS or SESUB structures.

Die Ausführung des Basisaufbaus gemäß der 1 und 2 basiert auf dem Prinzip einer Parallelschaltung einzelner Widerstände. Bei dem Aufbau des Sensorelements 1 gemäß den 1 und 2 kann der Widerstand jedoch nicht bauteilspezifisch angepasst werden. Die Streuung des Widerstands lässt sich daher nicht innerhalb der geforderten Toleranzen einstellen.The execution of the basic structure according to the 1 and 2 is based on the principle of a parallel connection of individual resistors. In the construction of the sensor element 1 according to the 1 and 2 However, the resistance cannot be adjusted to the specific component. Therefore, the resistance variation cannot be adjusted within the required tolerances.

Die 3a, 3b und 4 bis 7 zeigen jeweils einen Teilbereich eines Sensorelements 100. Das Sensorelement 100 weist im Wesentlichen die gleichen Komponenten auf wie das Sensorelement 1 gemäß der 1 und 2. Der Basisaufbau des Sensorelements 100 entspricht dem Aufbau des Sensorelements 1 der 1 und 2, wie bereits weiter oben erwähnt wurde. Bezüglich der Einzelheiten der Komponenten und der Funktionsweise des Sensorelements 100 wird daher auf obige Beschreibung bzw. auf das Dokument DE 10 2020 122 923 A1 verwiesen.The 3a, 3b and 4 to 7 each show a partial area of a sensor element 100. The sensor element 100 has essentially the same components as the sensor element 1 according to the 1 and 2 . The basic structure of the sensor element 100 corresponds to the structure of the sensor element 1 of the 1 and 2 , as already mentioned above. Regarding the details of the components and the functioning of the sensor element 100, please refer to the above description or to the document DE 10 2020 122 923 A1 referred to.

Im Gegensatz zu Sensorelement 1 lässt sich bei dem Sensorelement 100 gemäß der 3 bis 7 der Widerstand bauteilspezifisch einstellen. Dies kann durch verschiedene Varianten des Schichtaufbaus des Sensorelements 100 realisiert werden, die nachfolgend im Detail beschrieben werden. Insbesondere ist im Vergleich zu Sensorelement 1 die Struktur der Funktionsschicht 7 und / oder der Elektroden 4a, 4b angepasst / modifiziert. Durch die strukturierte Ausbildung der Elektroden 4a, 4b und / oder der Funktionsschicht 7 entstehen einzelne lasertrimmbare Bereiche, wodurch die Möglichkeit zur Widerstandseinstellung gegeben ist. Ein initialer Widerstand der Funktionsschicht 7 ist dabei so gewählt, dass dieser sich im Toleranzfenster bei niedrigen Widerstandswerten befindet. Durch das entsprechende Trimmen erfolgt eine Erhöhung des Widerstands auf den Sollwert.In contrast to sensor element 1, the sensor element 100 can be configured according to the 3 to 7 The resistance can be adjusted component-specifically. This can be achieved through various variants of the layer structure of the sensor element 100, which are described in detail below. In particular, compared to sensor element 1, the structure of the functional layer 7 and/or the electrodes 4a, 4b is adapted/modified. The structured design of the electrodes 4a, 4b and/or the functional layer 7 creates individual laser-trimmable regions, which provide the possibility of adjusting the resistance. An initial resistance of the functional layer 7 is selected such that it lies within the tolerance window for low resistance values. The corresponding trimming increases the resistance to the target value.

Die einzelnen trimmbaren / strukturierten Bereiche haben einen größeren Widerstand im Vergleich zu den nicht strukturierten Bereichen des Basisaufbaus (Sensorelement 1). Bei einer Parallelschaltung, bei der die einzelnen Widerstände als Kehrwerte addiert werden, bedeutet dies, dass das Trimmen größerer Widerstände eine kleine Widerstandsänderung am gesamten Sensorelement 100 bewirkt. Das Trimmen erfolgt dabei mit einem geeigneten Laser.The individual trimmable/structured areas have a higher resistance than the non-structured areas of the base structure (sensor element 1). In a parallel circuit, where the individual resistances are added as reciprocals, this means that trimming larger resistances results in a small change in resistance across the entire sensor element 100. Trimming is performed using a suitable laser.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a ist die Funktionsschicht 7 strukturiert ausgebildet. Insbesondere ist im Gegensatz zum Basisaufbau die Funktionsschicht 7 derart strukturiert, dass sich einzelne Streifen ergeben 7a, welche senkrecht zu den Elektrodenfingern 5 ausgeführt sind und über diese kontaktiert werden. Damit ergeben sich mehrere Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern 5 parallelgeschaltet sind.In the embodiment according to 3a The functional layer 7 is structured. In particular, in contrast to the basic structure, the functional layer 7 is structured in such a way that individual strips 7a are formed, which are perpendicular to the electrode fingers 5 and are contacted via them. This results in several individual resistors that are connected in parallel between the electrode fingers 5.

Eine Breite b der Streifen 7a kann für alle Streifen 7a gleich sein oder variieren, so dass z.B. (sehr) schmale, mittlere und breite Streifen 7a kombiniert vorhanden sind und damit eine größere Varianz in der Widerstandseinstellung gegeben ist.A width b of the strips 7a can be the same for all strips 7a or can vary, so that, for example, (very) narrow, medium and wide strips 7a are combined and thus a greater variance in the resistance setting is given.

Das Trimmen erfolgt mit Hilfe eines Lasers. Es kann auf zwei Arten erfolgen. Abhängig von der Art des verwendeten Lasers kann entweder die Funktionsschicht 7 (insbesondere einzelne Streifen 7a der Funktionsschicht 7) oder einer bzw. mehrere Elektrodenfinger 5 durchtrennt werden.Trimming is performed using a laser. It can be performed in two ways. Depending on the type of laser used, either the functional layer 7 (in particular, individual strips 7a of the functional layer 7) or one or more electrode fingers 5 can be severed.

Ein Durchtrennen der Elektrodenfinger 5 ist bei dieser Ausgestaltung sowohl im Übergangsbereich der Elektrodenfinger 5 zu den flächigen Endbereichen 6 der Elektrode 4a, 4b als auch in einem Bereich zwischen den einzelnen Streifen 7a der Funktionsschicht 7 möglich.In this embodiment, the electrode fingers 5 can be severed both in the transition region of the electrode fingers 5 to the flat end regions 6 of the electrode 4a, 4b and in a region between the individual strips 7a of the functional layer 7.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3b ist zusätzlich ein Elektrodenfinger 5 einer der Elektroden 4a, 4b strukturiert ausgebildet. Insbesondere ist in diesem Ausführungsbeispiel ein äußerer Elektrodenfinger 5 der Elektrode 4a trapezförmig ausgebildet. Ferner können auch mehrere Elektrodenfinger 5 strukturiert ausgebildet sein oder es kann alternativ oder zusätzlich einer der inneren Elektrodenfinger 5 strukturiert sein (nicht explizit dargestellt).In the embodiment according to the 3b Additionally, an electrode finger 5 of one of the electrodes 4a, 4b is structured. In particular, in this exemplary embodiment, an outer electrode finger 5 of the electrode 4a is trapezoidal. Furthermore, several electrode fingers 5 can also be structured, or alternatively or additionally, one of the inner electrode fingers 5 can be structured (not explicitly shown).

Durch die spezifische Ausgestaltung wenigstens eines Elektrodenfingers 5 ergibt sich eine noch feinere Einstellungsmöglichkeit des Widerstands durch eine breitere Spreizung der trimmbaren Einzelwiderstände zwischen benachbarten Elektrodenfingern 5.The specific design of at least one electrode finger 5 results in an even finer adjustment of the resistance through a wider spread of the trimmable individual resistors between adjacent electrode fingers 5.

Auch hier kann das Trimmen (anhängig vom verwendeten Laser) durch Durchtrennen einzelner Streifen 7a der Funktionsschicht 7 oder der Elektrodenfinger 5 erfolgen. Das Durchtrennen der Elektrodenfinger 5 ist sowohl im Übergangsbereich der Elektrodenfinger 5 zu den flächigen Endbereichen 6 der Elektrode 4a, 4b als auch in einem Bereich zwischen den einzelnen Streifen 7a der Funktionsschicht 7 möglich.Here, too, trimming (depending on the laser used) can be performed by severing individual strips 7a of the functional layer 7 or the electrode fingers 5. The electrode fingers 5 can be severed both in the transition region of the electrode fingers 5 to the flat end regions 6 of the electrode 4a, 4b and in an area between the individual strips 7a of the functional layer 7.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Funktionsschicht 7 strukturiert ausgebildet. Insbesondere weist die Funktionsschicht 7 eine treppenförmige Struktur auf. Alternativ dazu kann die Funktionsschicht auch trapezförmig oder dreieckig ausgebildet sein (nicht explizit dargestellt). Anders als in den Ausführungsbeispielen, die in den 3a und 3b dargestellt sind, weist die Funktionsschicht hierbei keine Mehrzahl an diskreten Einzelelementen auf, sondern ist einstückig ausgebildet.In the embodiment according to 4 The functional layer 7 is structured. In particular, the functional layer 7 has a stepped structure. Alternatively, the functional layer can also be trapezoidal or triangular (not explicitly shown). Unlike in the embodiments described in the 3a and 3b As shown, the functional layer does not have a plurality of discrete individual elements, but is formed in one piece.

Trotz der flächigen Ausgestaltung überdeckt die Funktionsschicht 7 lediglich einen Teilbereich, insbesondere unterschiedlich große Teilbereiche, der einzelnen Elektrodenfinger 5. Damit ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern 5 parallelgeschaltet sind und damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen. Das Trimmen erfolgt durch ein Trennen von wenigstens einem Elektrodenfinger 5 mittels eines Lasers.Despite the flat design, the functional layer 7 covers only a partial area, in particular partial areas of different sizes, of the individual electrode fingers 5. This results in different individual resistances, which are connected in parallel between the electrode fingers 5 and thus enable trimming to the desired target resistance. Trimming is performed by separating at least one electrode finger 5 using a laser.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist eine der Elektroden 4a, 4b strukturiert ausgebildet. Insbesondere weist hier die Elektrode 4a unterschiedlich lange Elektrodenfinger 5 auf, wobei die Strukturierung alternativ oder zusätzlich auch bei der Elektrode 4b ausgebildet sein kann.In the embodiment according to 5 One of the electrodes 4a, 4b is structured. In particular, the electrode 4a has electrode fingers 5 of different lengths, whereby the structuring can alternatively or additionally also be formed on the electrode 4b.

Dabei ist der in 5 ganz unten dargestellte Elektrodenfinger (unterer äußerer Elektrodenfinger 5) der kürzeste Elektrodenfinger 5. Der in 5 ganz oben dargestellte Elektrodenfinger (oberer äußerer Elektrodenfinger 5) ist der längste Elektrodenfinger 5. Selbstverständlich kann auch ein anderer Elektrodenfinger 5, beispielsweise ein mittlerer Elektrodenfinger 5 kürzer oder länger als die übrigen Elektrodenfinger 5 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, eine Länge der Elektrodenfinger 5 sowie eine Anordnung der unterschiedlich langen Elektrodenfinger 5 ist - abhängig vom gewünschten Widerstandswert - frei wählbar.The 5 The electrode finger shown at the very bottom (lower outer electrode finger 5) is the shortest electrode finger 5. The 5 The electrode finger shown at the very top (upper outer electrode finger 5) is the longest electrode finger 5. Of course, another electrode finger 5, for example, a middle electrode finger 5, can also be shorter or longer than the other electrode fingers 5. In other words, the length of the electrode fingers 5 as well as the arrangement of the different length electrode fingers 5 can be freely selected, depending on the desired resistance value.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Funktionsschicht 7 flächig bzw. rechteckig ausgebildet analog zu dem in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Basisaufbau.In this embodiment, the functional layer 7 is formed flat or rectangular analogously to the one used in connection with the 1 and 2 described basic structure.

Durch die unterschiedlich lange Ausgestaltung der Elektrodenfinger 5 ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern 5 parallelgeschalten sind und damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen.The different lengths of the electrode fingers 5 result in different individual resistances, which are connected in parallel between the electrode fingers 5 and thus enable trimming to the desired target resistance.

Auch hier erfolgt das Trimmen durch ein Trennen von wenigstens einem Elektrodenfinger 5 mittels eines Lasers. Anders als bei den Ausführungen mit strukturierter Funktionsschicht 7 ist das Durchtrennen der Elektrodenfinger 5 hierbei lediglich im Übergangsbereich der Elektrodenfinger 5 zu den flächigen Endbereichen 6 der Elektrode 4a, 4b möglich (nicht durch die Funktionsschicht 7 verdeckter Bereich der Elektrodenfinger 5).Here, too, trimming is performed by cutting at least one electrode finger 5 using a laser. Unlike the embodiments with a structured functional layer 7, cutting the electrode fingers 5 is only possible in the transition area between the electrode fingers 5 and the flat end regions 6 of the electrodes 4a, 4b (the area of the electrode fingers 5 not covered by the functional layer 7).

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 weisen die Elektrodenfinger 5 unterschiedliche Abstände zueinander auf. Insbesondere kann durch die spezifische Ausgestaltung der Elektroden 4a, 4b ein Abstand A zwischen benachbarten Elektrodenfingern 5 variiert werden.In the embodiment according to 6 The electrode fingers 5 have different distances from one another. In particular, the specific design of the electrodes 4a, 4b allows a distance A between adjacent electrode fingers 5 to be varied.

So weisen die Elektrodenfinger 5, die in 6 unten dargestellt sind, einen größeren Abstand A zueinander auf, als die übrigen Elektrodenfinger 5. Dabei beschränkt sich diese Ausgestaltung nicht auf diese spezielle Ausführung, sondern der Abstand A zwischen benachbarten Elektrodenfingern 5 kann beliebig vergrößert bzw. verkleinert sein, je nachdem welche Widerstandswerte erzielt werden sollen. Dabei kann der Abstand A nur eines benachbarten Elektrodenfingerpaares oder auch mehrerer Elektrodenfingerpaare variiert werden.Thus, the electrode fingers 5, which are in 6 shown below, have a greater distance A between each other than the other electrode fingers 5. This design is not limited to this specific embodiment, but the distance A between adjacent electrodes The distance A between the electrode fingers 5 can be increased or decreased as desired, depending on the desired resistance values. The distance A between just one adjacent pair of electrode fingers or between multiple pairs of electrode fingers can be varied.

Durch diese spezielle Ausgestaltung können zusätzliche Bereiche mit variiertem Abstand zum Trimmen geschaffen werden. Dadurch ergibt sich die Option einer noch feineren Abstufung der Widerstandseinstellung.This special design allows for additional trimming areas with varying distances, providing the option for even finer resistance adjustment.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist wenigstens ein Elektrodenfinger 5 strukturiert ausgebildet. Insbesondere weist ein Elektrodenfinger 5 (in diesem Ausführungsbeispiel ein äußerer Elektrodenfinger 5 der Elektrode 4b) einen kammförmigen Bereich auf. Ein entsprechender kammförmiger Bereich kann aber auch an weiteren oder anderen äußeren Elektrodenfingern 5 vorgesehen sein (nicht explizit dargestellt).In the embodiment according to 7 At least one electrode finger 5 is structured. In particular, one electrode finger 5 (in this exemplary embodiment, an outer electrode finger 5 of the electrode 4b) has a comb-shaped region. However, a corresponding comb-shaped region can also be provided on further or other outer electrode fingers 5 (not explicitly shown).

Der kammförmige Bereich weist eine Mehrzahl von Zähnen 20 auf. Diese zeigen in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers 5. Die Zähne 20 sind unterschiedlich lang ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich können die Zähne 20 auch unterschiedlich breit ausgebildet sein.The comb-shaped region has a plurality of teeth 20. These point toward the subsequent electrode finger 5. The teeth 20 are designed with different lengths. Alternatively or additionally, the teeth 20 can also be designed with different widths.

Die Funktionsschicht 7 erstreckt sich nicht komplett über den strukturierten Elektrodenfinger 5, wie aus 7 ersichtlich ist. Vielmehr überdeckt die Funktionsschicht 7 den strukturierten Elektrodenfinger 5 lediglich teilweise. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Funktionsschicht auch noch breiter ausgebildet sein und sich insbesondere bis zu den flächigen Endbereichen 6 hin und sogar teilweise über die flächigen Endbereiche 6 der Elektroden 4a, 4b erstrecken (siehe gestrichelt angedeutete Funktionsschicht 22).The functional layer 7 does not extend completely over the structured electrode finger 5, as can be seen from 7 Rather, the functional layer 7 only partially covers the structured electrode finger 5. In this exemplary embodiment, the functional layer can also be made even wider and extend in particular up to the flat end regions 6 and even partially over the flat end regions 6 of the electrodes 4a, 4b (see functional layer 22 indicated by dashed lines).

Durch den kammförmig strukturierten Bereich des Elektrodenfingers 5 ist eine größere Varianz in der Widerstandseinstellung gegeben. Damit ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen. Das Trimmen erfolgt dabei durch ein Trennen des strukturierten Elektrodenfingers 5 mit Hilfe eines Lasers (siehe beispielhafter Trennbereich 21).The comb-shaped structured area of the electrode finger 5 allows for greater variance in the resistance setting. This results in different individual resistances, which allow trimming to the desired target resistance. Trimming is achieved by cutting the structured electrode finger 5 with the aid of a laser (see example cutting area 21).

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Sensorelements 100 beschrieben. Vorzugsweise wird durch das Verfahren eine Vielzahl an Sensorelementen 100 gemäß einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele (siehe 3a, 3b und 4 bis 7) hergestellt. Alle Merkmale die in Zusammenhang mit dem Sensorelement 100 beschrieben wurden, finden daher auch für das Verfahren Anwendung und umgekehrt.A method for producing the sensor element 100 is described below. Preferably, the method produces a plurality of sensor elements 100 according to one of the embodiments described above (see 3a, 3b and 4 to 7 ). All features described in connection with the sensor element 100 therefore also apply to the method, and vice versa.

In einem ersten Schritt A) wird ein Trägermaterial zur Ausbildung des oben beschriebenen Trägers 2 bereitgestellt. Vorzugsweise weist das Trägermaterial Si, SiC, GaN oder Glas auf. Alternativ dazu kann das Trägermaterial Si3N4, AlN oder Al2O3 aufweisen. Der Träger 2 weist eine Oberseite 11 und eine Unterseite 12 auf. Vorzugsweise weist der Träger 2 eine maximale Kantenlänge L von weniger als 500 µm auf.In a first step A), a carrier material is provided for forming the carrier 2 described above. The carrier material preferably comprises Si, SiC, GaN, or glass. Alternatively, the carrier material may comprise Si 3 N 4 , AlN, or Al 2 O 3 . The carrier 2 has a top side 11 and a bottom side 12. The carrier 2 preferably has a maximum edge length L of less than 500 µm.

Anschließend erfolgt das Ausbilden einer elektrisch isolierenden Schicht 3 auf der Oberseite 11 des Trägers 2. Beispielsweise weist die isolierende Schicht 3 SiO2 auf. Idealerweise wird eine isolierende Schicht 3 mit einer Dicke von bis zu 1,5 µm auf der Oberseite 11 des Trägers 2 erzeugt.Subsequently, an electrically insulating layer 3 is formed on the top side 11 of the carrier 2. For example, the insulating layer 3 comprises SiO 2 . Ideally, an insulating layer 3 with a thickness of up to 1.5 µm is produced on the top side 11 of the carrier 2.

In einem weiteren Schritt B) erfolgt das Ausbilden / Abscheiden von wenigstens zwei Elektroden 4a, 4b auf dem Träger 2. Das Abscheiden erfolgt durch einen PVD oder CVD Prozess oder galvanisch.In a further step B), at least two electrodes 4a, 4b are formed/deposited on the carrier 2. The deposition is carried out by a PVD or CVD process or galvanically.

Die Elektroden 4a, 4b können einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein und weisen beispielsweise Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd oder Pt auf. Die Elektroden 4a, 4b sind als Dünnschichtelektroden ausgebildet. Die Elektroden 4a, 4b weisen jeweils einen flächigen Endbereich 6 sowie eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 5 auf.The electrodes 4a, 4b can be single-layer or multi-layer and comprise, for example, Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd, or Pt. The electrodes 4a, 4b are designed as thin-film electrodes. The electrodes 4a, 4b each have a flat end region 6 and a plurality of electrode fingers 5.

Die Strukturierung der Elektroden 4a, 4b erfolgt in einem Folgeprozess, dies kann beispielsweise nasschemisches Ätzen oder Trockenätzen oder Laserstrukturierung sein. Die Elektrodenfinger 5 wenigstens einer der beiden Elektroden 4a, 4b können eine unterschiedliche Länge aufweisen (5). Alternativ oder zusätzlich können benachbarte Elektrodenfinger 5 einen unterschiedlichen Abstand A zueinander aufweisen ( 6). Alternativ oder zusätzlich können die Elektrodenfinger 5 eine unterschiedliche Form aufweisen (3b, 7). Beispielsweise ist wenigstens einer der Elektrodenfinger 5 trapez- oder stufenförmig ausgebildet oder wenigstens einer der Elektrodenfinger 5 kann einen kammförmigen Bereich mit Zähnen 20 aufweisen. Durch die Strukturierung entsteht ein lasertrimmbarer Bereich zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements 100. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Funktionsschicht 7 eine Strukturierung aufweisen ( 3a, 3b, 4).The structuring of the electrodes 4a, 4b takes place in a subsequent process, which can be, for example, wet-chemical etching, dry etching, or laser structuring. The electrode fingers 5 of at least one of the two electrodes 4a, 4b can have a different length ( 5 ). Alternatively or additionally, adjacent electrode fingers 5 can have a different distance A from each other ( 6 ). Alternatively or additionally, the electrode fingers 5 can have a different shape ( 3b , 7 ). For example, at least one of the electrode fingers 5 is trapezoidal or stepped, or at least one of the electrode fingers 5 can have a comb-shaped region with teeth 20. The structuring creates a laser-trimmable region for adjusting the resistance value of the sensor element 100. Additionally or alternatively, the functional layer 7 can also have a structuring ( 3a , 3b , 4 ).

In einem weiteren Schritt C) erfolgt das Aufbringen eines Funktionsmaterials zur Ausbildung einer Funktionsschicht 7. In a further step C), a functional material is applied to form a functional layer 7.

Dies erfolgt beispielsweise durch Sputtern oder einen Spincoating Prozess. Das Funktionsmaterial wird zunächst vollflächig aufgebracht und in einem weiteren Prozess (beispielsweise durch nasschemisches Ätzen oder Trockenätzen oder Laserstrukturierung) strukturiert. Vorzugsweise weist die Funktionsschicht 7 eine Dicke zwischen 250 nm und 400 nm auf.This is done, for example, by sputtering or a spin coating process. The functional material is first applied over the entire surface and then, in a further process (for example, by wet chemical etching or dry etching or laser structuring). The functional layer 7 preferably has a thickness between 250 nm and 400 nm.

Alternativ dazu kann Schritt C) auch vor Schritt B) ausgeführt werden, so dass das Funktionsmaterial 7 unmittelbar auf der isolierenden Schicht 3 des Trägers 2 aufgesputtert wird und anschließend die Elektroden 4a, 4b auf die Funktionsschicht 7 aufgebracht werden.Alternatively, step C) can also be carried out before step B), so that the functional material 7 is sputtered directly onto the insulating layer 3 of the carrier 2 and then the electrodes 4a, 4b are applied to the functional layer 7.

Das Funktionsmaterial weist eine NTC Keramik basierend auf einem oxidischen Material im Perowskit oder Spinell Strukturtyp auf. Alternativ kann das Funktionsmaterial auch auf einem carbidischen oder einem nitridischen Material basieren. In einer weiteren Alternative umfasst das Funktionsmaterial Dünnschichten aus Vanadiumoxid oder SiC oder besteht daraus.The functional material comprises an NTC ceramic based on an oxide material with a perovskite or spinel structure. Alternatively, the functional material can also be based on a carbide or nitride material. In another alternative, the functional material comprises or consists of thin films of vanadium oxide or SiC.

Die Funktionsschicht 7 bedeckt die Oberseite des Trägers 2 bzw. die Elektroden 4a, 4b lediglich teilweise. Die Funktionsschicht 7 kann strukturiert werden zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements 100. Die Funktionsschicht 7 kann beispielsweise streifenförmig ausgebildet werden ( 3a, 3b). Alternativ dazu kann die Funktionsschicht 7 treppenförmig, trapezförmig oder dreieckig ausgebildet werden (4). Damit ergeben sich unterschiedliche Einzelwiderstände, die zwischen den Elektrodenfingern 5 parallelgeschalten sind und damit das Trimmen auf den gewünschten Zielwiderstand ermöglichen. Der initiale Widerstand der Funktionsschicht 7 wird dabei so gewählt, dass dieser sich im Toleranzfenster bei niedrigen Widerstandswerten befindet.The functional layer 7 only partially covers the upper side of the carrier 2 or the electrodes 4a, 4b. The functional layer 7 can be structured to adjust the resistance value of the sensor element 100. The functional layer 7 can, for example, be formed in a strip shape ( 3a , 3b) Alternatively, the functional layer 7 can be designed in a stepped, trapezoidal or triangular shape ( 4 This results in different individual resistances connected in parallel between the electrode fingers 5, thus enabling trimming to the desired target resistance. The initial resistance of the functional layer 7 is selected such that it lies within the tolerance window for low resistance values.

In einem weiteren Schritt D) wird die Funktionsschicht 7 zur Ausbildung der Struktur bzw. der Eigenschaften einer Wärmebehandlung unterzogen.In a further step D), the functional layer 7 is subjected to a heat treatment to form the structure or properties.

Im Anschluss wird die Funktionsschicht 7 vermessen. Hierbei wird der initiale Wert des Widerstandswerts ermittelt, so dass im nächsten Schritt die Einstellung des Widerstands auf den Sollwert erfolgen kann.Subsequently, functional layer 7 is measured. This determines the initial resistance value so that the resistance can be adjusted to the desired value in the next step.

In einem nächsten Schritt E) erfolgt die Einstellung des Widerstandswerts durch Trimmen wenigstens einer der Elektroden 4a, 4b und / oder der Funktionsschicht 7 mittels eines Lasers. Das Trimmen wird vorzugsweise in situ durchgeführt.In a next step E), the resistance value is adjusted by trimming at least one of the electrodes 4a, 4b and/or the functional layer 7 using a laser. Trimming is preferably performed in situ.

Der Widerstandswert wird auf einen vorbestimmten Nennwert (Sollwert) eingestellt. Durch das genaue Einstellen des Widerstandswerts weist das fertige Sensorelement 100 eine sehr enge Widerstandstoleranz auf. Zur Einstellung des Widerstandswerts werden wenigstens einer der Elektrodenfinger 5 und / oder wenigstens ein Teilbereich der Funktionsschicht 7 mit Hilfe des Lasers durchtrennt. Insbesondere werden die vorher beschriebenen strukturierten Bereiche durchtrennt.The resistance value is set to a predetermined nominal value (target value). By precisely adjusting the resistance value, the finished sensor element 100 has a very tight resistance tolerance. To adjust the resistance value, at least one of the electrode fingers 5 and/or at least a portion of the functional layer 7 is severed using the laser. In particular, the previously described structured regions are severed.

In einem nächsten Schritt F) erfolgt das Ausbilden einer Schutzschicht 8. Die Schutzschicht 8 kann Oxide, Nitride, Keramiken, Gläser oder Polymere aufweisen und wird mittels eines PVD oder CVD Prozesses erzeugt und mittels nasschemischem Ätzen oder Trockenätzen strukturiert. Die Schutzschicht 8 weist eine Dicke < 10 µm, vorzugsweise < 5 µm, besonders bevorzugt < 1 µm auf. Idealerweise weist die Schutzschicht 8 eine Dicke < 1,5 µm auf und bedeckt die Oberseite des Sensorelements 100 mit Ausnahme der Kontaktpads 10a, 10b vollständig.In a next step F), a protective layer 8 is formed. The protective layer 8 can comprise oxides, nitrides, ceramics, glasses, or polymers and is produced using a PVD or CVD process and structured using wet-chemical etching or dry etching. The protective layer 8 has a thickness of <10 µm, preferably <5 µm, particularly preferably <1 µm. Ideally, the protective layer 8 has a thickness of <1.5 µm and completely covers the upper side of the sensor element 100, with the exception of the contact pads 10a, 10b.

Anschließend erfolgt in Schritt G) das Ausbilden von Kontaktpads 10a, 10b auf wenigstens einem Teilbereich der Elektroden 4a, 4b. Jeweils ein Kontaktpad 10a, 10b wird dabei unmittelbar auf dem flächigen Endbereich 6 einer Elektrode 4a, 4b ausgebildet. In einer Ausführung weisen die Kontaktpads 10a, 10b Metalle wie Cu, Al oder Au auf und haben eine Dicke von > 5 µm. Insbesondere ragen die Kontaktpads 10a, 10b bei dem fertigen Sensorelement 100 über die Oberfläche 13 des Sensorelements 100 heraus. Alternativ dazu können Bumps statt der Kontaktpads ausgebildet werden.Subsequently, in step G), contact pads 10a, 10b are formed on at least a portion of the electrodes 4a, 4b. One contact pad 10a, 10b is formed directly on the flat end region 6 of each electrode 4a, 4b. In one embodiment, the contact pads 10a, 10b comprise metals such as Cu, Al, or Au and have a thickness of > 5 µm. In particular, the contact pads 10a, 10b protrude above the surface 13 of the sensor element 100 in the finished sensor element 100. Alternatively, bumps can be formed instead of the contact pads.

In einem weiteren Schritt H) erfolgt das Vereinzeln der Sensorelemente 100. Dies kann beispielsweise durch Plasmaätzen oder Sägen erfolgen. Der Träger 2 wird hierbei nicht durchgesägt, sondern nur bis auf eine definierte Dicke eingesägt.In a further step H), the sensor elements 100 are separated. This can be done, for example, by plasma etching or sawing. The carrier 2 is not sawn through, but only cut to a defined thickness.

Durch anschließendes optionales Grinding von der Rückseite (ein Schleifprozess) wird in einem letzten Schritt I) von der Rückseite des Trägers 2 Material bis zu einer definierten finalen Bauteildicke abgetragen. Durch diesen Schritt kommt es zur tatsächlichen Vereinzelung der Sensorelemente 100. Ist ein dickeres Design des Sensorelements 100 gewünscht, kann Schritt I) auch entfallen. Das Vereinzeln der Sensorelemente 100 erfolgt in diesem Fall alleine durch Sägen oder Plasmaätzen.Through subsequent optional grinding from the back side (a grinding process), material is removed from the back side of the carrier 2 down to a defined final component thickness in a final step I). This step results in the actual separation of the sensor elements 100. If a thicker design of the sensor element 100 is desired, step I) can also be omitted. In this case, the separation of the sensor elements 100 is carried out solely by sawing or plasma etching.

Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - beliebig miteinander kombiniert werden.The description of the objects specified here is not limited to the individual specific embodiments. Rather, the features of the individual embodiments can be combined with one another in any way—as far as technically feasible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1001, 100
SensorelementSensor element
22
Trägercarrier
33
Isolierende SchichtInsulating layer
4a,b4a,b
Elektrodeelectrode
55
ElektrodenfingerElectrode finger
66
EndbereichEnd area
77
FunktionsschichtFunctional layer
7a7a
Streifenstripes
88
Schutzschichtprotective layer
99
Aussparungrecess
10a,b10a,b
KontaktpadContact pad
1111
Oberseite des TrägersTop of the carrier
1212
Unterseite des TrägersUnderside of the carrier
1313
Oberfläche des SensorelementsSurface of the sensor element
1414
Oberseite der FunktionsschichtTop of the functional layer
1515
Unterseite der FunktionsschichtUnderside of the functional layer
2020
ZahnTooth
2121
TrennbereichSeparation area
2222
FunktionsschichtFunctional layer
DD
Dicke des SensorelementsThickness of the sensor element
LL
Kantenlänge des TrägersEdge length of the carrier
AA
Abstand zwischen benachbarten ElektrodenfingernDistance between adjacent electrode fingers
bb
Breite der StreifenWidth of the stripes

Claims (33)

Sensorelement (100) zur Messung einer Temperatur aufweisend - wenigstens einen Träger (2) mit einer Oberseite (11) und einer Unterseite (12), wobei eine elektrisch isolierende Schicht (3) auf der Oberseite (11) des Trägers (12) ausgebildet ist, wobei die elektrisch isolierende Schicht (3) die Oberseite (11) des Trägers (2) vollständig bedeckt, - wenigstens eine Funktionsschicht (7) aufweisend ein Material mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, wobei die Funktionsschicht (7) auf der elektrisch isolierenden Schicht (3) angeordnet ist, - wenigstens zwei Elektroden (4a, 4b), die zueinander beabstandet auf dem Träger (2) ausgebildet sind, wobei die jeweilige Elektrode (4a, 4b) eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (5) aufweist, wobei die Elektrodenfinger (5) der beiden Elektroden (4a, 4b) alternierend zueinander angeordnet sind und wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) einen kammförmigen Bereich aufweist, wobei der kammförmige Bereich eine Mehrzahl von Zähnen (20) aufweist, die in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers (5) zeigen, und wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) eine andere Form aufweist als die übrigen Elektrodenfinger und wobei der wenigstens eine Elektrodenfinger (5) trapezförmig oder dreieckig ausgebildet ist, - wenigstens zwei Kontaktpads (10a, 10b) zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements (100), wobei jeweils ein Kontaktpad (10a, 10b) unmittelbar auf einem Teilbereich einer der Elektroden (4a, 4b) angeordnet ist, wobei das Sensorelement (100) eine maximale Kantenlänge von < 500 µm und eine Dicke < 50 µm aufweist, wobei das Sensorelement (100) dazu ausgebildet ist als diskretes Bauelement direkt in ein elektrisches System integriert zu werden, wobei das Sensorelement (100) zur direkten Integration in eine MEMS Struktur und / oder in eine SESUB Struktur ausgebildet ist, wobei das Sensorelement (100) eine enge Widerstandstoleranz aufweist.Sensor element (100) for measuring a temperature, comprising - at least one carrier (2) with a top side (11) and a bottom side (12), wherein an electrically insulating layer (3) is formed on the top side (11) of the carrier (12), wherein the electrically insulating layer (3) completely covers the top side (11) of the carrier (2), - at least one functional layer (7) comprising a material with a temperature-dependent electrical resistance, wherein the functional layer (7) is arranged on the electrically insulating layer (3), - at least two electrodes (4a, 4b) which are formed spaced apart from one another on the carrier (2), wherein the respective electrode (4a, 4b) has a plurality of electrode fingers (5), wherein the electrode fingers (5) of the two electrodes (4a, 4b) are arranged alternately with one another, and wherein at least one of the electrode fingers (5) has a comb-shaped region, wherein the comb-shaped region has a plurality of teeth (20) which extend in the direction of the subsequent electrode finger (5), and wherein at least one of the electrode fingers (5) has a different shape than the remaining electrode fingers, and wherein the at least one electrode finger (5) is trapezoidal or triangular, - at least two contact pads (10a, 10b) for electrically contacting the sensor element (100), wherein each contact pad (10a, 10b) is arranged directly on a partial area of one of the electrodes (4a, 4b), wherein the sensor element (100) has a maximum edge length of < 500 µm and a thickness of < 50 µm, wherein the sensor element (100) is designed to be integrated directly into an electrical system as a discrete component, wherein the sensor element (100) is designed for direct integration into a MEMS structure and/or into a SESUB structure, wherein the sensor element (100) has a narrow resistance tolerance. Sensorelement (100) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Funktionsschicht (7) und / oder wenigstens eine der wenigstens zwei Elektroden (4a, 4b) zur Einstellung des Widerstandswerts strukturiert ausgebildet sind.Sensor element (100) according to Claim 1 , wherein the at least one functional layer (7) and/or at least one of the at least two electrodes (4a, 4b) are structured for adjusting the resistance value. Sensorelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kammförmige Bereich an einem der äußeren Elektrodenfinger (5) ausgebildet ist.Sensor element (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the comb-shaped region is formed on one of the outer electrode fingers (5). Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zähne (20) unterschiedlich lang und / oder unterschiedlich breit ausgebildet sind.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the teeth (20) are of different lengths and/or different widths. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements (100) wenigstens ein Teilbereich des Elektrodenfingers (5) mit dem kammförmigen Bereich durchtrennt ist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein, in order to adjust the resistance value of the sensor element (100), at least a partial region of the electrode finger (5) is severed with the comb-shaped region. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Funktionsschicht (7) die Elektrodenfinger (5) nur teilweise bedeckt.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (7) only partially covers the electrode fingers (5). Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Funktionsschicht (7) eine Mehrzahl von Streifen (7a) aufweist, die beabstandet und parallel zueinander an der Oberseite (11) des Trägers (2) angeordnet sind.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (7) has a plurality of strips (7a) which are arranged spaced apart and parallel to one another on the upper side (11) of the carrier (2). Sensorelement (100) nach Anspruch 7, wobei die Streifen (7a) senkrecht zu den Elektrodenfingern (5) ausgebildet sind und über diese kontaktiert werden.Sensor element (100) according to Claim 7 , wherein the strips (7a) are formed perpendicular to the electrode fingers (5) and are contacted via them. Sensorelement nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei eine Breite (b) der Streifen (7a) für alle Streifen (7a) gleich ist oder wobei eine Breite (b) der Streifen (7a) variiert.Sensor element according to one of the Claims 7 or 8 , wherein a width (b) of the strips (7a) is the same for all strips (7a) or wherein a width (b) of the strips (7a) varies. Sensorelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zur Einstellung des Widerstandswerts des Sensorelements (100) wenigstens ein Teilbereich eines Streifens (7a) und / oder wenigstens ein Teilbereich eines Elektrodenfingers (5) durchtrennt ist.Sensor element according to one of the Claims 7 until 9 , wherein at least a partial area of a strip (7a) and/or at least a partial area of an electrode finger (5) is severed in order to adjust the resistance value of the sensor element (100). Sensorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Funktionsschicht (7) treppenförmig, trapezförmig oder dreieckig ausgebildet ist.Sensor element (100) according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the functional layer (7) is stepped, trapezoidal or triangular. Sensorelement (100) nach Anspruch 11, wobei zur Einstellung des Widerstandswerts wenigstens ein Elektrodenfinger (5) durchtrennt ist.Sensor element (100) according to Claim 11 , wherein at least one electrode finger (5) is severed to adjust the resistance value. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenfinger (5) wenigstens einer der wenigstens zwei Elektroden (4a, 4b) unterschiedlich lang ausgebildet sind.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the electrode fingers (5) of at least one of the at least two electrodes (4a, 4b) are of different lengths. Sensorelement (100) nach Anspruch 13, wobei zur Einstellung des Widerstandswerts wenigstens einer der unterschiedlich langen Elektrodenfinger (5) durchtrennt ist.Sensor element (100) according to Claim 13 , wherein at least one of the electrode fingers (5) of different lengths is severed in order to adjust the resistance value. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (A) zwischen benachbarten Elektrodenfingern (5) variiert.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein a distance (A) between adjacent electrode fingers (5) varies. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Elektrode (4a, 4b) als Dünnschicht-Elektrode ausgebildet ist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the respective electrode (4a, 4b) is designed as a thin-film electrode. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Funktionsschicht (7) ein Dünnfilm mit NTC Charakteristik ist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (7) is a thin film with NTC characteristics. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Träger (2) Silicium, Siliciumcarbid oder Glas aufweist oder wobei der Träger (2) Si3N4, AlN, GaN oder Al2O3 als Trägermaterial aufweist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the carrier (2) comprises silicon, silicon carbide or glass or wherein the carrier (2) comprises Si 3 N 4 , AlN, GaN or Al 2 O 3 as carrier material. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Funktionsschicht (7) eine NTC Keramik basierend auf einem oxidischen Material im Perowskit oder Spinell Strukturtyp aufweist oder wobei die Funktionsschicht (7) eine NTC Keramik basierend auf einem carbidischen oder einem nitridischen Material aufweist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (7) comprises an NTC ceramic based on an oxidic material in the perovskite or spinel structure type or wherein the functional layer (7) comprises an NTC ceramic based on a carbide or a nitride material. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektroden (4a, 4b) einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sind und mindestens ein Material oder eine Materialkombination aus Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd und/oder Pt aufweisen.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the electrodes (4a, 4b) are formed in a single layer or in multiple layers and comprise at least one material or a material combination of Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd and/or Pt. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktpads (10a, 10b) einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sind und mindestens ein Material oder eine Materialkombination aus Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd und/oder Pt aufweisen.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the contact pads (10a, 10b) are formed in a single layer or in multiple layers and comprise at least one material or a material combination of Cu, Au, Ni, Cr, Ag, Ti, Ta, W, Pd and/or Pt. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die isolierende Schicht (3) einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet ist und Al2O3, AlN, SiO2 oder Si3N4 oder Kombinationen von Schichten dieser Materialien aufweist.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, wherein the insulating layer (3) is formed in a single layer or in multiple layers and comprises Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 or Si 3 N 4 or combinations of layers of these materials. Sensorelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Schutzschicht (8), wobei die Schutzschicht (8) eine Oberseite des Sensorelements (100) mit Ausnahme der Kontaktpads (10a, 10b) vollständig bedeckt.Sensor element (100) according to one of the preceding claims, further comprising a protective layer (8), wherein the protective layer (8) completely covers an upper side of the sensor element (100) with the exception of the contact pads (10a, 10b). Sensorelement (100) nach Anspruch 23, wobei die Schutzschicht (8) einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet ist und Al2O3, AlN, SiO2 oder Si3N4 oder Kombinationen von Schichten dieser Materialien aufweist.Sensor element (100) according to Claim 23 , wherein the protective layer (8) is formed in a single layer or in multiple layers and comprises Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 or Si 3 N 4 or combinations of layers of these materials. Sensorelement (100) nach Anspruch 23 oder 24, wobei die Schutzschicht (8) als Material Oxide, Nitride, Keramiken, Gläser oder Kunststoff aufweist.Sensor element (100) according to Claim 23 or 24 , wherein the protective layer (8) comprises oxides, nitrides, ceramics, glasses or plastic as material. Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweisend die folgenden Schritte: A) Bereitstellung eines Trägermaterials mit isolierender Schicht (3) zur Ausbildung eines Trägers (2); B) Ausbilden von wenigstens zwei Elektroden (4a, 4b) auf dem Träger (2), wobei die jeweilige Elektrode (4a, 4b) eine Mehrzahl von Elektrodenfingern (5) aufweist, wobei die Elektrodenfinger (5) der beiden Elektroden (4a, 4b) alternierend zueinander angeordnet sind, wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) einen kammförmigen Bereich aufweist, wobei der kammförmige Bereich eine Mehrzahl von Zähnen (20) aufweist, die in Richtung des nachfolgenden Elektrodenfingers (5) zeigen und wobei die Elektrodenfinger (5) eine unterschiedliche Form aufweisen, wobei wenigstens einer der Elektrodenfinger (5) trapezförmig oder dreieckig ausgebildet ist; C) Aufbringen eines Funktionsmaterials auf einen Teilbereich der Elektroden (4a, 4b) zur Ausbildung einer Funktionsschicht (7); D) Temperaturbehandlung der Funktionsschicht (7); E) Einstellung des Widerstandswerts durch Trimmen wenigstens eines Teilbereiches der Elektroden (4a, 4b) und / oder der Funktionsschicht (7) mittels eines Lasers.A method for producing a sensor element (100) according to one of the preceding claims, comprising the following steps: A) Providing a carrier material with an insulating layer (3) for forming a carrier (2); B) Forming at least two electrodes (4a, 4b) on the carrier (2), wherein each electrode (4a, 4b) has a plurality of electrode fingers (5), wherein the electrode fingers (5) of the two electrodes (4a, 4b) are arranged alternately with each other, wherein at least one of the electrode fingers (5) has a comb-shaped region, wherein the comb-shaped region has a plurality of teeth (20) pointing in the direction of the subsequent electrode finger (5), and wherein the electrode fingers (5) have a different shape, wherein at least one of the electrode fingers (5) is trapezoidal or triangular; C) Applying a functional material to a partial region of the electrodes (4a, 4b) to form a functional layer (7); D) Temperature treatment of the functional layer (7); E) Adjustment of the resistance value by trimming at least a portion of the electrodes (4a, 4b) and/or the functional layer (7) using a laser. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Funktionsschicht (7) und / oder wenigstens eine der Elektroden (4a, 4b) strukturiert ausgebildet werden, und wobei ein initialer Widerstand der Funktionsschicht (7) so gewählt ist, dass dieser sich in einem Toleranzfenster bei niedrigen Widerstandswerten befindet, wobei ein Widerstand des Sensorelements (100) durch das Trimmen der strukturierten Bereiche auf einen Sollwert erhöht wird.Procedure according to Claim 26 , wherein the functional layer (7) and/or at least one of the electrodes (4a, 4b) is structured and wherein an initial resistance of the functional layer (7) is selected such that it is located in a tolerance window at low resistance values, wherein a resistance of the sensor element (100) is increased to a desired value by trimming the structured regions. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei in Schritt E) wenigstens ein Teilbereich der Elektrodenfinger (5) und / oder wenigstens ein Teilbereich der Funktionsschicht (7) zur Einstellung des Widerstandswerts durchtrennt werden.Procedure according to Claim 26 or 27 , wherein in step E) at least a partial area of the electrode fingers (5) and/or at least a partial area of the functional layer (7) are severed in order to adjust the resistance value. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei vor Schritt E) ein Vermessen der Funktionsschicht (7) erfolgt.Method according to one of the Claims 26 until 28 , wherein before step E) the functional layer (7) is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, weiterhin aufweisend die folgenden Schritte: F) Aufbringen einer Schutzschicht (8) auf eine Oberseite des Sensorelements (100), wobei die Schutzschicht (8) die Oberseite bis auf zwei Teilbereiche vollständig bedeckt; G) Ausbilden von Kontaktpads (10a, 10b) in dem von der Schutzschicht freien Teilbereichen zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements (100); H) Trennen der Sensorelemente (100).Procedure according to one of the Claims 26 until 29 , further comprising the following steps: F) applying a protective layer (8) to an upper side of the sensor element (100), wherein the protective layer (8) completely covers the upper side except for two partial areas; G) forming contact pads (10a, 10b) in the partial areas free of the protective layer for electrically contacting the sensor element (100); H) separating the sensor elements (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, aufweisend die weiteren Schritte: I) optionales Grinding der Sensorelemente (100) von einer Unterseite, wobei durch einen Schleifprozess von der Rückseite des Trägers (2) her Material bis zu einer definierten finalen Bauteildicke abgetragen wird, wodurch die Sensorelemente (100) vereinzelt werden; J) optionales Plasmaätzen der heruntergeschliffenen Unterseite des Trägers (2) zur Reduktion von Mikrorissen.Method according to one of the Claims 26 until 30 , comprising the further steps: I) optional grinding of the sensor elements (100) from an underside, wherein material is removed from the back of the carrier (2) by a grinding process up to a defined final component thickness, whereby the sensor elements (100) are separated; J) optional plasma etching of the ground-down underside of the carrier (2) to reduce microcracks. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei die Funktionsschicht (7) eine Mehrzahl von Streifen (7a) aufweist oder wobei die Funktionsschicht (7) treppenförmig, trapezförmig oder dreieckig ausgebildet wird.Method according to one of the Claims 26 until 31 , wherein the functional layer (7) has a plurality of strips (7a) or wherein the functional layer (7) is formed in a stepped, trapezoidal or triangular manner. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, wobei die Elektrodenfinger (5) wenigstens einer der beiden Elektroden (4a, 4b) eine unterschiedliche Länge aufweisen und / oder wobei benachbarte Elektrodenfinger (5) einen unterschiedlichen Abstand (A) zueinander aufweisen.Procedure according to one of the Claims 26 until 32 , wherein the electrode fingers (5) of at least one of the two electrodes (4a, 4b) have a different length and/or wherein adjacent electrode fingers (5) have a different distance (A) from one another.
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