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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Mediums oder zum Heizen des Mediums. Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Mediums oder zum Heizen des Mediums.
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Im Stand der Technik sind Aufbauten von Temperatursensoren ausführlich beschrieben. Diese umfassen für gewöhnlich eine aktive Fläche, insbesondere eine metallische Widerstandsschicht, die als Thermistor dient. Der Thermistor erfährt durch eine Temperaturänderung eine Änderung seines elektrischen Widerstands. Dadurch, dass das Material und die Kennlinie (elektrischer Widerstand über Temperaturbereiche) eines Thermistors bekannt sind, kann durch Erfassen des elektrischen Widerstands die aktuelle Temperatur des Thermistors ermittelt werden. Beispielsweise werden solche Temperatursensoren in Dünnschichttechnik gefertigt und weisen als Thermistor eine funktionale Schicht, beispielsweise aus Platin, auf.
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Durch Speisen des Thermistors mit einer elektrischen Leistung erhitzt sich dieser und emittiert Wärme. Dadurch kann ein solcher Temperatursensor als Heizelement zum Erwärmen eines Mediums eingesetzt werden.
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Temperatursensoren weisen bei der Verwendung in Anwendungen mit hohen Temperaturen oder in chemisch aggressiven Medien oft eine geringere Stabilität als bei einer Verwendung in wenig belastenden Anwendungen auf. Bei heutzutage kommerziell erhältlichen Temperatursensoren werden die aktiven Flächen mit einer Glasschicht oder einer Schicht bestehend aus einer Verbindung aus Glas und Metalloxiden - mit oder ohne zusätzliche Deckel - geschützt. Beispiele hierfür sind in der
DE 20 2019 002 164 U1 , in der
DE 10 2012 110 210 A1 und in der
DE 10 2007 046 900 A1 offenbart. Wird das Sensorelement beispielsweise bei Temperaturen größer als 1200°C eingesetzt, so wird das Glas oder die Glas-Metalloxid-Verbindung bereits weich und der Schutz der aktiven Fläche kann nicht mehr gewährleistet werden. Weiter können Glas oder Glasbestandteile in einer sauerstoffarmen Umgebung bei hohen Temperaturen chemisch reduziert werden, was zu einer Degeneration des aktiven Elements führen kann.
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Um den Widerstand der obig beschriebenen Temperatursensoren genau einzustellen, wird üblicherweise Lasertrimmen eingesetzt. Ein Beispiel für ein solches Vorgehen ist in der
DE 11 2015 004 513 T5 offenbart. Bekannt ist es außerdem, Hochtemperatursensoren aus einer Mehrlagenkeramik herzustellen (siehe bspw. von dem Fraunhofer IKTS gefertigte Temperatursensoren). Hierfür werden Keramikgrünfolien bedruckt, verpresst und dichtgesintert. Da bei solchen Strukturen das aktive Element mit Keramik überdeckt ist, kann kein anschließendes Trimmen der Strukturen erfolgen. Dies führt dazu, dass Temperatursensoren, welche mit einem solchen Verfahren hergestellt werden, eine große Streuung im Widerstand aufweisen.
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Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Mediums oder zum Heizen des Mediums vorzustellen, welche Vorrichtung thermisch und chemisch beständig ausgestaltet ist und deren elektrischer Widerstand mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Mediums oder zum Heizen des Mediums dient, wobei das Verfahren umfasst:
- - Bereitstellen einer ersten Grünfolienschicht aus einem keramischen Material;
- - Aufbringen einer ersten metallischen Schicht auf die erste Grünfolienschicht, welche erste metallische Schicht derart strukturiert wird, dass eine Widerstandsstruktur gebildet ist;
- - Aufbringen einer zweiten Grünfolienschicht aus einem keramischen Material, welche zweite Grünfolienschicht eine Vielzahl erster Durchkontaktierungen aufweist,
wobei die zweite Grünfolienschicht derart bezüglich der ersten Grünfolienschicht ausgerichtet wird, dass die zweite Grünfolienschicht nach dem Aufbringen die erste metallische Schicht und zumindest einen Teilbereich der ersten Grünfolienschicht bedeckt und dass die ersten Durchkontaktierungen die Widerstandsstruktur elektrisch kontaktieren, wobei: - a) Eine zweite metallische Schicht initial auf der zweiten Grünfolienschicht aufgebracht ist; oder
- b) Im Falle, dass initial keine zweite metallische Schicht auf der zweiten Grünfolienschicht aufgebracht ist, die zweite metallische Schicht nach dem Schritt des Aufbringens der zweiten Grünfolienschicht auf die zweite Grünfolienschicht aufgebracht wird;
wobei die zweite metallische Schicht derart strukturiert ist, dass eine Trimmstruktur mit einer Vielzahl von Leiterbahnen gebildet ist, wobei die zweite metallische Schicht derart aufgebracht wird und/oder die zweite Grünfolienschicht derart bezüglich der ersten Grünfolienschicht ausgerichtet wird, dass jede Leiterbahnen jeweils zwei der ersten Durchkontaktierungen elektrisch kontaktieren, wobei die Widerstandsstruktur, die ersten Durchkontaktierungen und die Trimmstruktur ein Widerstandselement bilden; - - Verpressen und Sintern der ersten Grünfolienschicht mit der darauf aufgebrachten zweiten Grünfolienschicht;
- - Trimmen des Widerstandselement, wobei im Zuge des Trimmens eine oder mehrere der Leiterbahnen durchtrennt werden;
- - Aufbringen einer dritten Schicht, wobei die dritte Schicht derart bezüglich der zweiten Grünfolienschicht ausgerichtet wird, dass die dritte Schicht nach dem Aufbringen die zweite metallische Schicht und zumindest einen Teilbereich der zweiten Grünfolienschicht bedeckt.
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Erfindungsgemäß werden die Vorteile von beiden oben beschriebenen Typen von Temperatursensoren kombiniert. Die Verwendung von Keramikgrünfolien, welche per Sintern zusammengefügt werden, erzielt eine gute thermische und chemische Beständigkeit der resultierenden Vorrichtung. Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Schritt des Trimmens ausgeführt werden kann, bevor die finale dritte Schicht als Schutzschicht auf das Schichtsystem aufgebracht wird. Dadurch kann der Widerstand der Vorrichtung genau eingestellt werden, ohne dass nach Abschluss der Fertigung die Beständigkeit verringert wird.
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Eine Grünfolie ist eine Folie, welche aus einem Material mit einem festen keramischen Anteil und einem Bindemittel besteht. Die initiale Beschaffenheit des Materials ist weich und biegsam. Die Folie kann dadurch relativ einfach verarbeitet werden, insbesondere geschnitten und verpresst werden. Auch können Metallschichten auf eine solche Grünfolie aufgebracht werden, bzw. mehrere Grünschichten zu einem Schichtsystem verbunden werden. Durch Sintern der Grünfolie bei Sintertemperatur für einen vorbestimmten Zeitraum erhärtet das Material, so dass nach Abschluss des Sinterns eine keramische Schicht, bzw. ein festes keramisches Schichtsystem vorliegt. Es sind eine Vielzahl verschiedener Arten von Grünfolien kommerziell erhältlich. Der Fachmann würde die Sintertemperatur und den vorbestimmten Zeitraum je nach konkreter Art, bzw. Zusammensetzung der Grünfolie wählen. Beispielsweise werden Sintertemperaturen im Bereich von ca. 1500 °C verwendet, wobei der vorbestimmte Zeitraum im niedrigen Stundenbereich liegt,
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Gemäß einer ersten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die dritte Schicht eine Grünfolienschicht aus einem keramischen Material ist, wobei die dritte Schicht nach dem Aufbringen verpresst wird und die erste Grünfolienschicht und die zweite Grünfolienschicht mit der der darauf aufgebrachten dritten Grünfolienschicht gesintert wird. Eine solche Vorrichtung ist thermisch und chemisch stabiler als bekannte Temperatursensoren, da kein Glas als Deckschicht mehr eingesetzt wird, welches u.U. einen niedrigen Glasübergangspunkt hat.
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Gemäß einer Ausgestaltung der ersten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die dritte Schicht eine Vielzahl zweiter Durchkontaktierungen aufweist, wobei die dritte Schicht derart bezüglich der zweiten Grünfolienschicht ausgerichtet wird, dass die zweiten Durchkontaktierungen zumindest mit einer Teilmenge der ersten Durchkontaktierungen in Kontakt gebracht sind.
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Gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die dritte Schicht aus einem Glas besteht. Je nach Anwendung der Vorrichtung kann es dennoch vorteilhaft sein, ein Glas als oberste Schicht einzusetzen. Insbesondere in Anwendungen, welche kein aggressives Medium vorsehen und die Vorrichtung keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann Glas vorteilhaft sein. Es müssen beispielsweise keine zusätzlichen hohen Temperaturen gefahren werden. Der größte Teil der Widerstandsschicht ist bereits durch die Keramik (erste und zweite Grünfolienschicht geschützt), so dass der Einfluss des Glases deutlich geringer ist. Als Material für das Ausgangsmaterial der Glasschicht kann eine Glaspaste mit zugemischter Keramik oder ein auskristallisierendes Glassystem verwendet werden, welches jeweils nach dem Brennschritt eine Glaskeramik ausbildet.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die erste metallische Schicht und/oder die zweite metallische Schicht mittels eines Dünnschichtverfahrens aufgebracht werden. Als Dünnschichtverfahren können typische aus der MEMS- und Mikroelektronikfertigung bekannte Schichtabscheidungsverfahren wie CVD-, PVD-Verfahren, etc. eingesetzt werden. Die resultierenden Schichtdicken solcher metallischen Schichten liegen im Nanometer- bis niedrigen Mikrometer-Bereich.
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Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die erste metallische Schicht und die zweite metallische Schicht mittels eines Dickschichtverfahrens, insbesondere mittels Siebdrucks, aufgebracht werden. Die resultierenden Schichtdicken solcher metallischen Schichten liegen im mittleren µm-Bereich.
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Als Materialien kommen Metalle mit einer definierten Temperaturkurve und/oder einem definierten Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR) in Betracht, bspw. Platin, Nickel, Titan oder eine geeignete Legierung.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass vor oder nach dem Schritt des Verpressens und Sinterns auf jeder der zweiten Durchkontaktierungen ein metallisches Kontaktpad aufgebracht wird. Die metallischen Kontaktpads werden zum Anschließen der Vorrichtung an eine externe Vorrichtung verwendet. Die externe Vorrichtung speist die Vorrichtung mit elektrischer Energie, welche bspw. zum Heizen verwendet wird, und/oder bestimmt den aktuellen elektrischen Widerstand der Vorrichtung, um die Temperatur zu bestimmen.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die ersten Durchkontaktierungen durch Einbringen von jeweils einem Loch pro erster Durchkontaktierung in die zweite Grünfolienschicht und Füllen der in die zweite Grünfolienschicht eingebrachten Löcher mit metallischem Material gebildet werden. Für die zweiten Durchkontaktierungen kann analog vorgesehen sein, dass diese durch Einbringen von jeweils einem Loch pro zweiter Durchkontaktierung in die dritte Grünfolienschicht und Füllen der in dritte Grünfolienschicht eingebrachten Löcher mit metallischem Material gebildet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass als metallisches Material hier das Material der ersten metallischen Schicht und/oder der zweiten metallischen Schicht verwendet wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt des Trimmens umfasst:
- - Erfassen eines elektrische Widerstandwerts der Widerstandsstruktur,
- - Vergleichen des Widerstandwerts mit einem Sollwert, und
- - Anpassen des Widerstandwerts an den Sollwert durch Durchtrennen von einer oder mehrere der Leiterbahnen im Falle einer Abweichung des Widerstandswerts von dem Sollwert um mindestens einen vorbestimmten Faktor.
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Das Durchtrennen der Leiterbahnen kann mittels eines Lasers, bzw. eines ähnlichen Wärmeverfahrens, oder mechanisch, bspw. mittels einer Klinge, erfolgen.
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Hinsichtlich der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur eines Mediums oder zum Heizen des Mediums dient, wobei die Vorrichtung umfasst:
- - Ein Schichtsystem aus keramischer Grünfolie, umfassend eine erste Grünfolienschicht, eine zweite Grünfolienschicht und eine dritte Schicht;
- - Eine Widerstandsschicht, umfassend eine Widerstandsstruktur, welche Widerstandsschicht auf der ersten Grünfolienschicht aufgebracht ist und von der zweiten Grünfolienschicht bedeckt ist,
eine Trimmstruktur mit einer Vielzahl von Leiterbahnen, welche Trimmstruktur auf der zweiten Grünfolienschicht aufgebracht ist und von der dritten Grünfolienschicht bedeckt ist, und
eine Vielzahl erster Durchkontaktierungen, welche die Widerstandsstruktur und die Trimmstruktur elektrisch verbinden, indem jede der Leiterbahnen jeweils zwei der ersten Durchkontaktierungen elektrisch kontaktieren,
wobei die dritte Grünfolienschicht eine Vielzahl zweiter Durchkontaktierungen aufweist, welche zweite Durchkontaktierungen mit einer Teilmenge der ersten Durchkontaktierungen in Kontakt gebracht sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine hohe chemische und thermische Beständigkeit auf. Die Widerstandsstruktur in ihrer Gesamtheit bildet bei Verwendung der Vorrichtung als Temperatursensor einen Thermistor. Messungen zeigen einen weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, indem die Kennlinie eines aus Platin bestehenden Widerstandsschicht i Vergleich mit einem regulären Dünnschicht-Temperatursensor über größere Temperaturbereiche der Normkennlinie für Platin folgt.
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Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Vorrichtung pro zweiter Durchkontaktierung ein metallisches Kontaktpad umfasst, wobei jeweils eines der Kontaktpads auf einer der zweiten Durchkontaktierungen aufgebracht sind. Die metallischen Kontaktpads werden zum Anschließen der Vorrichtung an eine externe Vorrichtung verwendet. Die externe Vorrichtung speist die Vorrichtung mit elektrischer Energie, welche bspw. zum Heizen verwendet wird, und/oder bestimmt den aktuellen elektrischen Widerstand der Vorrichtung, um die Temperatur zu bestimmen.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass es sich bei der Trimmstruktur um eine digitale Trimmstruktur handelt. Als digitale Trimmstruktur wird eine Widerstandsstruktur mit einer Vielzahl von Leiterbahnen bezeichnet, welche Leiterbahnen insbesondere mäanderförmig ausgestaltet sind. Durch Durchtrennen einzelner Leiterbahnen verringert oder erhöht sich - je nach konkreter Ausgestaltung - sukzessive die Gesamtlänge der Widerstandsstruktur wodurch der Widerstand verändert wird. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Leiterbahnen eine zueinander unterschiedliche Länge - und dadurch bedingt einen jeweils unterschiedlichen Widerstandswert - aufweisen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine erste Leiterbahn einen ersten Widerstand, bzw. eine erste Länge, aufweist. Mit jeder folgenden Leiterbahn verdoppelt sich die Länge, bzw. der Widerstand. Damit lässt sich der Widerstand sehr genau einstellen, so dass der Trimmvorgang sehr effizient durchgeführt werden kann, wobei gleichzeitig die Anzahl an Leiterbahnen gegenüber einem Design mit Leiterbahnen gleicher Länge reduziert ist.
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Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die dritte Schicht eine Grünfolienschicht aus einem keramischen Material ist oder aus einem Glas besteht. Bei Verwendung einer Grünfolienschicht als dritte Schicht ist die Vorrichtung thermisch und chemisch stabiler als bekannte Temperatursensoren, da kein Glas als Deckschicht mehr eingesetzt wird, welches u.U. einen niedrigen Glasübergangspunkt hat. Je nach Anwendung der Vorrichtung kann es dennoch vorteilhaft sein, ein Glas als oberste Schicht einzusetzen. Insbesondere in Anwendungen, welche kein aggressives Medium vorsehen und die Vorrichtung keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann Glas vorteilhaft sein.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
- 1: einen ersten Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
- 2: einen zweiten Verfahrensschritt;
- 3: einen dritten Verfahrensschritt; und
- 4 einen abschließenden vierten Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
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In 1 ist ein erster Verfahrensschritt zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung V gezeigt, welche Vorrichtung als Temperatursensor oder als Heizelement eingesetzt werden kann. Es wird hierbei eine erste keramische Grünfolienschicht S1 bereitgestellt. 1 (a) zeigt eine Draufsicht auf die erste Grünfolienschicht S1. Die erste Grünfolienschicht ist aus einer kommerziell erhältlichen Grünfolie geschnitten, welche aus einem Material mit einem festen keramischen Anteil und einem Bindemittel besteht. Die konkrete Ausgestaltung der Materialanteile ist abhängig von dem Typ der Grünfolie, welchen der Fachmann je nach gewünschten Eigenschaften auswählt. Auf die erste Grünfolienschicht S1 wird eine erste metallische Schicht MS1 mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht. Diese erste metallische Schicht MS1 ist derart strukturiert, dass eine, insbesondere mäanderförmige, Widerstandsstruktur gebildet ist. Insbesondere wird Platin als Material der ersten metallischen Schicht MS1 verwendet.
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Ebenso wird eine zweite Grünfolienschicht MS2 bereitgestellt, deren Material dem Material der ersten Grünfolienschicht S1 entspricht. 1 (b) zeigt eine Draufsicht auf die zweite Grünfolienschicht S2. 1 (c) zeigt einen Querschnitt durch die erste Grünfolienschicht S1 und durch die zweite Grünfolienschicht S2. Diese zweite Grünfolienschicht S2 entspricht in den Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen der ersten Grünfolienschicht S1, können aber auch kleiner gewählt sein. Die Abmessungen der zweiten Grünfolienschicht S2 sind aber derart groß gewählt, dass sich die erste metallische Schicht MS1 von der zweiten Grünfolienschicht S2 komplett verdecken lässt.
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Die zweite Grünfolienschicht S2 weist eine Vielzahl von ersten Durchkontaktierungen DK11, ..., DK16 auf. Diese ersten Durchkontaktierungen DK11, ..., DK16 werden durch in die zweite Grünfolienschicht S2 eingestanzte Löcher und durch Auffüllen mit metallischem Material, insbesondere einer metallischen Paste, gebildet. Des Weiteren ist eine zweite metallische Schicht MS2 auf der zweiten Grünfolienschicht S2 aufgetragen. Die zweite metallische Schicht MS2 ist analog zum Auftragungsverfahren der ersten metallischen Schicht MS1 auf der zweiten Grünfolienschicht MS2 aufgetragen. Die zweite metallische Schicht MS2 ist derart strukturiert, dass eine Vielzahl von Leiterbahnen LB, LB' als Trimmstrukturen gebildet sind, welche jeweils zwei der ersten Durchkontaktierungen DK11, ..., DK16 verbinden. Im vorliegenden Fall verbindet die Leiterbahn LB die ersten Durchkontaktierungen DK12 und DK13, wobei die Leiterbahn LB' die ersten Durchkontaktierungen DK14 und DK14 verbindet. Es kann vorgesehen sein, dass die erste metallische Schicht MS1, die zweite metallische Schicht MS2, sowie die ersten Durchkontaktierungen DK11, ..., DK16 aus demselben Material bestehen.
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Die zweite Grünfolienschicht S2 wird anschließend mit der ersten Grünfolienschicht S1 verbunden. Hierfür wird die zweite Grünfolienschicht S2 auf die erste Grünfolienschicht S1 gelegt und derart angeordnet, dass die ersten Durchkontaktierungen DK11, ..., DK16 die Strukturen der ersten Metallschicht MS1 berühren. Im vorliegenden Fall verkürzen die Trimmstrukturen die effektive Länge der Widerstandsstruktur.
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Nach dem Auflegen der zweiten Grünfolienschicht S2 auf die erste Grünfolienschicht S1 wird der Schichtverbund in einem nächsten Verfahrensschritt miteinander verpresst und auf eine Sintertemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer erhitzt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die zweite metallische Schicht MS2 erst nach dem Auflegen der zweiten Grünfolienschicht S2 auf die erste Grünfolienschicht S2 auf der zweiten Grünfolienschicht S2 aufgebracht wird.
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2 zeigt den gesinterten Schichtverbund, welcher nun aus einer harten Keramik besteht. 2 (a) zeigt eine Draufsicht auf den Schichtverbund. 2 (b) zeigt einen Querschnitt durch den Schichtverbund. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Widerstandsstruktur einem Trimmprozess unterzogen, um einen gewünschten Widerstandswert einzustellen. Hierzu wird zuerst der Widerstandswert der Widerstandbahn gemessen und mit einem Referenzwert verglichen. Anschließend wird eine der Leiterbahnen durchtrennt, bspw. mittels eines Lasers. Dadurch vergrößert sich die Widerstandsstruktur, so dass der Widerstandswert der Widerstandsstruktur vergrößert wird. Weicht der Widerstandswert nach wie vor von dem gewünschten Wert ab, so wird der Vorgang mit weiteren Leiterbahnen wiederholt. Es sei hierzu angemerkt, dass in den Figuren 1 bis 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei Leiterbahnen LB, LB' gezeigt sind. Eine reale Vorrichtung weist eine Vielzahl weiterer Leiterbahnen LB, LB', bzw. mehr Windungen bei der ersten metallischen Schicht MS1 auf.
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Nach dem erfolgreichen Trimmvorgang wird eine dritte Schicht S3 auf den Schichtverbund aufgetragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der dritten Schicht S3 um eine weitere Grünfolienschicht, deren Material dem Material der ersten Grünfolienschicht S1 und der zweiten Grünfolienschicht entspricht. Diese dritte Schicht S3 entspricht in den Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen der zweiten Grünfolienschicht S2, können aber auch kleiner gewählt sein. Die Abmessungen der dritten Schicht S3 sind aber derart groß gewählt, dass sich die zweite metallische Schicht MS2 von der dritten Schicht S3 komplett verdecken lässt. 3 (a) zeigt eine Draufsicht auf den gesinterten Schichtverbund, bestehend aus erster Grünfolienschicht S1 und zweiter Grünfolienschicht S2. 3 (b) zeige eine Draufsicht auf die dritte Schicht S3. 3 (c) zeigt einen Querschnitt durch den gesinterten Schichtverbund und durch die dritte Schicht S3.
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Die dritte Schicht S3 zwei zweite Durchkontaktierungen DK21, DK22 auf. Diese zweiten Durchkontaktierungen DK21, DK22 werden durch in die dritte Schicht S3 eingestanzte Löcher und durch Auffüllen mit metallischem Material, insbesondere einer metallischen Paste, gebildet. Des Weiteren sind zwei Kontaktpads KP1, KP2 als metallische Schicht über den Durchkontaktierungen DK21, DK22 aufgetragen. Diese können aus demselben Material wie die ersten metallische Schicht MS1, bzw. die zweite metallische Schicht bestehen und mit demselben Verfahren aufgebracht sein.
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Die dritte Schicht S3 wird anschließend mit dem Schichtverbund verbunden. Hierfür wird die dritte Schicht auf die zweite Schicht gelegt und derart angeordnet, dass die zweite Durchkontaktierung DK21 die ersten Durchkontaktierung DK11 kontaktiert und dass die die zweite Durchkontaktierungen DK21 die erste Durchkontaktierung DK16 kontaktiert. Die Kontaktpads bieten daher die Möglichkeit, die Widerstandsstruktur an beiden Endbereichen elektrisch zu kontaktieren und bspw. deren Widerstandswert mittels einer externen Einheit zu erfassen.
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Nach dem Auflegen der dritten Schicht S3 auf die zweite Grünfolienschicht S2 wird der Schichtverbund in einem nächsten Verfahrensschritt miteinander verpresst und auf eine Sintertemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer erhitzt. 4 zeigt den daraus entstehenden gesinterten Schichtverbund, welcher nun aus einer harten Keramik besteht und welcher die finale Vorrichtung V darstellt. 4 (a) zeigt eine Draufsicht auf den Schichtverbund. 4 (b) zeigt einen Querschnitt durch den Schichtverbund.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, anstatt einer weiteren Grünsinterfolie als dritte Schicht S3 eine Glasschicht vorzusehen. Diese kann beispielsweise als Glaspaste per Siebdruckverfahren aufgebracht werden und anschließend ausgeheizt werden. In diesem Fall werden nicht zwingend zweite Durchkontaktierungen benötigt.
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Bezugszeichenliste
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- DK11, ..., DK16
- erste Durchkontaktierungen
- DK21, DK22
- zweite Durchkontaktierungen
- KP1, KP2
- Kontaktpads
- LB, LB'
- Leiterbahnen der Trimmstruktur
- MS1
- erste metallische Schicht
- MS2
- zweite metallische Schict
- S1
- erste Grünfolienschicht
- S2
- zweite Grünfolienschicht
- S3
- dritte Schicht
- V
- Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20 2019 002 164 U1 [0004]
- DE 10 2012 110 210 A1 [0004]
- DE 10 2007 046 900 A1 [0004]
- DE 11 2015 004 513 T5 [0005]