EP2883024A2 - Sensor having simple connection technology - Google Patents

Sensor having simple connection technology

Info

Publication number
EP2883024A2
EP2883024A2 EP13774050.2A EP13774050A EP2883024A2 EP 2883024 A2 EP2883024 A2 EP 2883024A2 EP 13774050 A EP13774050 A EP 13774050A EP 2883024 A2 EP2883024 A2 EP 2883024A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring element
measuring
elements
functional
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13774050.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thorsten Meiss
Jacqueline Rausch
Tim Rossner
Felix Greiner
Roland WERTHSCHÜTZKY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EVOSENSE RESEARCH & DEVELOPMENT GMBH
Original Assignee
Werthschützky, Roland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Werthschützky, Roland filed Critical Werthschützky, Roland
Publication of EP2883024A2 publication Critical patent/EP2883024A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
    • G01L1/2293—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges of the semi-conductor type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports

Definitions

  • FIG. 2b shows the view of a measuring element (100) according to the invention with electrical activation of the functional substance (140), wherein the activation of the functional substance (140, 140b) takes place via the existing auxiliary electrical contacts (150).

Abstract

The invention permits the particularly simple, rapid and economic application of measuring elements (100) to objects to be measured (200). This is ensured by means of the integration of a functional material (140) on the connecting surface (113) of a measuring element (100). The mechanical connection is produced by activating the functional material (140). In this way, for example, the application times for strain sensors are drastically reduced. Furthermore, a defined thickness of the remaining functional material (140) is implemented and therefore reproducible properties of the connection are ensured.

Description

Sensor mit einfacher Verbindungstechnik  Sensor with simple connection technology
Die Erfindung betrifft die Verbindungstechnologie von Messelementen mit Messobjekten. The invention relates to the connection technology of measuring elements with measuring objects.
In vielfältigen Anwendungsgebieten besteht die Problemstellung, ein elektrisches Bauteil auf einer Oberfläche zu montieren. Speziell in der Dehnungsmessung werden Dehnungsmessstreifen (DMS) eingesetzt. Beispielsweise werden Metallfilm- Dehnungsmessstreifen auf Oberflächen geklebt. Hierzu ist es notwendig, die Oberfläche sowie den Metallfilm-DMS zu reinigen und mit einer definierten Menge Klebstoff zu versehen. Durch Druck und / oder Temperatureinwirkung wird der Klebstoff ausgehärtet. Dies stellt im Besonderen bei Körpern mit großen Abmessungen eine be- sondere Schwierigkeit dar. Klebstoffe weisen im Vergleich zum Metall geringe Scherfestigkeit auf. Die Reinigung der Oberflächen muss penibel erfolgen, da Oberflächenschichten Ein- fluss auf die Haftfestigkeit und Dehnungsübertragung nehmen. Insgesamt ist der Prozess des Aufklebens aufwendig und teuer. In many applications, the problem is to mount an electrical component on a surface. Strain gauges (strain gauges) are used especially in strain measurement. For example, metal film strain gauges are glued to surfaces. For this purpose, it is necessary to clean the surface and the metal film DMS and provide it with a defined amount of adhesive. The adhesive is cured by pressure and / or temperature. This is a particular difficulty for large-sized bodies in particular. Adhesives have low shear strength compared to metal. The cleaning of the surfaces must be meticulous, as surface layers influence the adhesion and the transfer of expansion. Overall, the process of sticking is complicated and expensive.
Neben Klebstoffen werden auch Verbindungen mit höherer Scherfestigkeit für Halbleiter- Dehnmesselemente eingesetzt. Bekannt ist hier z.B. das Bonden mittels Glaszwischenschicht. Hierbei wird auf z.B. einen metallischen Verformungskörper eine Glasschicht definierter Dicke aufgebracht. Unter Temperatureinwirkung wird das Glas verflüssigt und es entsteht eine Verbindung zwischen Verformungskörper und Dehnungsmesselement. Problematisch insbesondere für die elektrische Kontaktierung sind die hierbei über einen längeren Zeitraum auf- tretenden hohen Prozesstemperaturen. So ist eine vorherige elektrische Kontaktierung des Dehnungsmesselements, beispielsweise über flexible Leiterstreifen (Flexleiter), nicht möglich, da diese elektrische Verbindung beim mechanischen Bondprozess aufgrund der Temperatureinwirkung wieder gelöst würde. Ebenso ist die Verbindung einer Vielzahl von Deh- nungsmesselementen auf einem Körper, im Besonderen auf einem Körper mit in verschiede- nen Richtungen ausgerichteten Oberflächen, besonders schwierig. So muss nämlich für eine mechanische Befestigung der Messelemente während des mechanischen Bondprozesses gesorgt werden, damit die erhöhte Temperatur nicht wieder zum Ablösen der aufzubringenden Elemente führt. In addition to adhesives, compounds with higher shear strength are also used for semiconductor strain gauges. Known here is e.g. the bonding by means of glass intermediate layer. This is based on e.g. applied to a metallic deformation body a glass layer of defined thickness. Under the effect of temperature, the glass is liquefied and creates a connection between the deformation body and strain gauge. Particularly problematic for electrical contacting are the high process temperatures occurring over a relatively long period of time. Thus, a previous electrical contacting of the strain gauge, for example via flexible conductor strip (flex conductor), not possible, since this electrical connection would be solved in the mechanical bonding process due to the effect of temperature again. Likewise, the bonding of a plurality of strain gauges to a body, particularly on a body having surfaces oriented in different directions, is particularly difficult. In fact, it is necessary to ensure mechanical fastening of the measuring elements during the mechanical bonding process, so that the elevated temperature does not lead to detachment of the elements to be applied again.
Eigene Forschungen führten zu neuartigen Dehnmesselementen [1]. Derzeitig existieren auch kommerzielle Dehnmesselemente mit Widerständen, beispielsweise die„T-Brücke" der Fa. First Sensor Technology GmbH [2]. Es ist allerdings nicht möglich, dieses Element erst im Herstellungsprozess zu kontaktieren und dann mittels Hochtemperaturprozess aufzubringen. Es ist deshalb das Ziel der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Bauteil zu beschreiben, welches sehr einfach mit hoher mechanischer Festigkeit durch einen vorbereiteten, lokal wirkenden Verbindungsschritt mit genau vorhersagbaren Eigenschaften auf verschiedenen Oberflächen montiert werden kann. Dabei soll es möglich sein, die elektrische Kontaktierung vor dem mechanischen Verbindungsschritt durchzuführen. Own research led to novel strain gauges [1]. Currently there are also commercial strain gauge elements with resistors, for example the "T-bridge" of the company First Sensor Technology GmbH [2], but it is not possible to contact this element until the manufacturing process and then apply it by means of a high-temperature process. It is therefore the object of the present invention to describe an electrical component which can very easily be mounted on different surfaces with high mechanical strength by means of a prepared, locally acting joining step with precisely predictable properties. It should be possible to perform the electrical contact before the mechanical connection step.
Die Erfindung wird im Folgenden so gelöst, dass zwischen dem Bauteil und der Oberfläche, mit der es verbunden wird, eine vorstrukturierte Zwischenschicht realisiert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Zwischenschicht mit einem Funktionsstoff, indem eine exotherme Reaktion zum Verschweißen oder Verlöten der Verbindungsparten führt, realisiert werden. Alternativ kann durch eine vorpräparierte Klebeverbindungschicht ein Verbindungsprozess von Messelement und Messobjekt erfolgen. Die elektrische Kontaktierung an der Oberseite muss dabei so ausgestaltet sein, dass sie sich bei dem Verbindungs schritt nicht löst und auch danach funktionsfähig ist. The invention will be solved below in such a way that a pre-structured intermediate layer is realized between the component and the surface to which it is connected. This can be realized, for example, by an intermediate layer with a functional material in which an exothermic reaction leads to welding or soldering of the connection sections. Alternatively, a connection process of the measuring element and the object to be measured can take place by means of a preprepared adhesive bonding layer. The electrical contact on the top must be designed so that it does not dissolve in the connection step and is also functional thereafter.
Im Bereich der Montage sind Verbindungstechniken mit exothermen Reaktionen schon lange Stand der Technik. Beispielsweise wird zur Verschweißung von Schienen im Bahnverkehr ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminium verwendet. Bei Zünden des Gemischs wird Aluminium oxidiert und gleichzeitig Eisenoxid zu Eisen reduziert, welches zur Verschweißung von Schienenstößen führt. In the field of assembly, connection techniques with exothermic reactions have long been state of the art. For example, a mixture of iron oxide and aluminum is used for the welding of rails in rail traffic. When the mixture is ignited, aluminum is oxidized and at the same time iron oxide is reduced to iron, which leads to the welding of rail joints.
Im Bereich der Montage von Mikro-Bauteilen existieren Lösungen zur Verbindung auf Ober- flächen mittels reaktiver Nanofolien. So bietet die Firma Indium Corporation [3] Nanofolien an, die zu Verlötung von vorpräparierten Siliziumchips auf bestimmten Metalloberflächen verwendet werden können. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um Bauelemente mit hoher Verlustleistung auf Metalloberflächen zu befestigen, wobei die entstehende Verlustwärme durch die Verbindungs schicht gut geleitet wird. Die elektrische Kontaktierung der Bauelemente erfolgt nach diesem mechanischen Montageschritt. Bislang ist aber kein Bauteil bekannt, welches die Vorteile der mechanischen Befestigung mittels reaktiver Schichten bei gleichzeitiger vorheriger elektrischer Kontaktierung in sich vereint. In the field of assembly of microcomponents there are solutions for bonding to surfaces by means of reactive nanofoils. For example, Indium Corporation [3] offers nanofoils that can be used to solder preprecipitated silicon chips to certain metal surfaces. This method is used to attach components with high power dissipation on metal surfaces, the resulting heat loss through the compound layer is well managed. The electrical contacting of the components takes place after this mechanical assembly step. So far, however, no component is known which combines the advantages of mechanical fastening by means of reactive layers with simultaneous prior electrical contacting in itself.
Die Verfahren aus dem Stand der Technik sind damit nicht geeignet, eine Verbindung mit hoher mechanischer Scherfestigkeit bereitzustellen, die bei hohen Temperaturen größer 200°C erfolgt, und die es erlaubt, die Elemente aufgrund von lokaler Hitzeeinwirkung im Feldeinsatz nach einander (seriell) zu montieren. Eine neuartige Lösung, die die Montage integrierter Dehnungsmesselemente im praktischen Einsatz - also im Labor, in der Fertigung und im Feld - stark vereinfacht, wird im Folgenden offenbart. Thus, the prior art methods are not suitable for providing a high mechanical shear bond which occurs at high temperatures greater than 200 ° C, and which allows the elements to be sequentially mounted in the field due to localized heat in the field , A novel solution that greatly simplifies the assembly of integrated strain gauges in practical applications - ie in the laboratory, in production and in the field - is disclosed below.
Die folgende Erfindung ermöglicht erstmalig ■ eine elektrische Kontaktierung der Bauteile beim Hersteller vor der Applikation, For the first time, the following invention enables electrical contacting of the components at the manufacturer before application,
■ hohe Scherfestigkeit der Verbindungsschicht, ■ high shear strength of the bonding layer ,
■ einen seriellen Montageprozess mit extrem kurzer Zeitdauer, ■ a serial assembly process with an extremely short time,
■ eine Verringerung des Aufwands zur Vorbereitung der Verbindungsflächen sowie ■ a reduction in the effort to prepare the bonding surfaces as well
■ eine Anpassung an vielfältige Materialen und Oberflächenstrukturen. Die Aufgabe der Erfindung ist ein Bauteil mit einem vorbereiteten mechanischen Verbindungsbereich mit definierter Zwischenschichtdicke sowie einem elektrisch stabilen Kontaktbereich, sodass die elektrische Kontaktierung vor dem mechanischen Verbindungsprozess von Bauelement und Oberfläche erfolgen kann. Die Verbindung von Messelement mit Messobjekt kann dann sehr effizient erfolgen. Die Problemstellung wird beispielhaft wie folgt gelöst. Auf das zu montierende Bauteil wird mittels Beschichtungsverfahren eine Schichtfolge von Materialen aufgebracht. Diese Materialien werden so gewählt, dass bei einem lokalen Energieeintrag eine exotherme Reaktion einsetzt. Die durch die Reaktion entstehenden Materialen, bzw. weiterhin zugesetzten Materialien in der Zwischenschicht führen zu einer mechanischen festen Verbindung von Bauteil und Oberfläche. Dabei ist die Reaktionsgeschwindigkeit so hoch zu wählen, dass der Wärmeabtrag durch Wärmeleitung nicht zu einem Stoppen der Ausbreitung der Reaktion führt. Somit lassen sich sehr kurze Montagezeiten erzielen. Weiterhin wird dafür gesorgt, dass andere Bereiche vom Bauteil nur eine geringe Erwärmung erfahren. Somit bleibt eine elektrische Kontaktierung nach mechanischer Befestigung des Bauteils weiterhin funktionsfähig. Alternativ bilden weitere Verbindungsverfahren eine ebenso anwendbare Alternative. So können Klebeschichten, die am Messelement vorstrukturiert sind, ähnlich hohe Scherfestigkeiten erzielen. Die Vorteile der einfachen Applikation sowie der reproduzierbaren Schichtdicke sind in der gleichen Art zu erzielen. ■ an adaptation to a variety of materials and surface structures. The object of the invention is a component having a prepared mechanical connection region with a defined intermediate layer thickness and an electrically stable contact region, so that the electrical contacting can take place before the mechanical connection process of component and surface. The connection between measuring element and measuring object can then be very efficient. The problem is solved as an example as follows. On the component to be mounted by means of coating method, a layer sequence of materials is applied. These materials are chosen so that an exothermic reaction starts with a local energy input. The materials resulting from the reaction, or further added materials in the intermediate layer lead to a mechanical firm connection of component and surface. In this case, the reaction rate is to be selected so high that the heat removal by heat conduction does not stop the propagation of the reaction. Thus, very short assembly times can be achieved. Furthermore, it is ensured that other areas of the component undergo only a slight warming. Thus, an electrical contact after mechanical attachment of the component remains functional. Alternatively, other methods of connection form an equally applicable alternative. Thus, adhesive layers prestructured on the measuring element can achieve similarly high shear strengths. The advantages of the simple application and the reproducible layer thickness can be achieved in the same way.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Be- Schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich. Fig. 1 ist die Ansicht eines prinzipiellen Gesamtaufbaus eines erfindungs gemäßen Messelements (100), welches auf dem Messobjekt (200) appliziert ist, wobei die elektrischen Hilfskontakte (150) als flexible Leiterbahnen ausgeführt sind. Further advantages, features and characteristics of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a view of a basic principle of a fiction, contemporary measuring element (100), which is applied to the measuring object (200), wherein the auxiliary electrical contacts (150) are designed as flexible interconnects.
Fig. 2a ist die Ansicht eines erfindungs gemäßen Messelements (100) mit elektrischer Aktivie- rung des Funktionsstoffs (140), wobei die Aktivierung des Funktionsstoffs (140, 140b) über einen Zusatzkontakt (160) erfolgt. Die elektrischen Zuleitungen sind zur besseren Übersicht partiell entfernt. FIG. 2a is a view of a measuring element (100) according to the invention with electrical activation of the functional substance (140), the activation of the functional substance (140, 140b) taking place via an additional contact (160). The electrical leads are partially removed for clarity.
Fig. 2b ist die Ansicht eines erfindungsgemäßen Messelements (100) mit elektrischer Aktivierung des Funktionsstoffs (140), wobei die Aktivierung des Funktionsstoffs (140, 140b) über die vorhandenen elektrischen Hilfskontakte (150) erfolgt. 2b shows the view of a measuring element (100) according to the invention with electrical activation of the functional substance (140), wherein the activation of the functional substance (140, 140b) takes place via the existing auxiliary electrical contacts (150).
Fig. 3 ist die Ansicht eines erfindungsgemäßen, applizierten Messelements (100) mit noch vorhandenem Schutz (170). 3 is a view of an applied measuring element (100) according to the invention with protection (170) still present.
Fig. 4 zeigt eine Vielzahl von auf einem Trägermaterial (300) applizierten Messelementen (100) vor der Aufbringung auf ein oder mehrere Messobjekte (200). Die Applikation von Dehnungssensoren auf Messobjekten (200) gestaltet sich aufwändig. Hierbei muss die Oberfläche des Messobjekts (200) erst chemisch gereinigt werden, danach wird Klebstoff aufgetragen. Danach muss auf den Sensor ein definierter Druck über eine definierte Zeit appliziert werden, wodurch die Kleberschichtdicke abnimmt und eingestellt wird. Danach erfolgt eine Aushärtung des Klebstoffs bei erhöhter Temperatur im Ofen. Während- dessen,sowohl während des Einstellens der Klebstoffdicke als auch beim Aushärten, muss das Messelement angedrückt und exakt in Position gehalten werden. Ein Anbringen an unzugänglichen Stellen ist häufig nur schwierig möglich. Das Aushärten der Klebeschicht im Ofen ist an Messobjekten (200), die eine hohe Wärmekapazität oder große Abmessungen aufweisen, nur schwer oder gar nicht möglich. Das Anbringen von Dehnungsmessstreifen gestaltet sich bislang immer aufwändig. 4 shows a multiplicity of measuring elements (100) applied to a carrier material (300) prior to application to one or more measuring objects (200). The application of strain sensors on DUTs (200) is complex. Here, the surface of the test object (200) must first be chemically cleaned, then adhesive is applied. Thereafter, a defined pressure must be applied to the sensor over a defined time, whereby the adhesive layer thickness decreases and is adjusted. This is followed by curing of the adhesive at elevated temperature in the oven. During this, both during the adjustment of the adhesive thickness and during curing, the measuring element must be pressed and held exactly in position. An attachment in inaccessible places is often difficult. The curing of the adhesive layer in the furnace is difficult or impossible for measuring objects (200) which have a high heat capacity or large dimensions. The application of strain gages has always been laborious.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messelement (100). Hierbei ist die bevorzugte Ausführung ein Halbleitermesselement aus Silizium. In das Messelement sind ein oder mehr Widerstände - allgemein Sensorelemente (110) - integriert. Diese reagieren auf mechanische Spannungen und ändern ihren elektrischen Widerstand, wodurch die mechanische Spannung und Dehnung des Messelements (100) messbar wird. Über elektrische Hilfskontakte (150) können die Widerstände mit elektrischer Spannung und Strom versorgt werden und das Ausgangssignal des Widerstands oder der Widerstandsverschaltung extern erfasst werden. Das Messelement (100) weist eine Verbindungsfläche (130) auf. Auf dieser Verbindungsfläche (130) wird - vorzugsweise durch den Hersteller der Messelemente (100) - ein Funktionsstoff (140) mit bekannter Dicke aufgetragen. FIG. 1 shows a measuring element (100) according to the invention. Here, the preferred embodiment is a semiconductor measuring element made of silicon. In the measuring element, one or more resistors - generally sensor elements (110) - integrated. These react to mechanical stresses and change their electrical resistance, whereby the mechanical stress and strain of the measuring element (100) can be measured. Via electrical auxiliary contacts (150), the resistors can be supplied with electrical voltage and current, and the output signal of the resistor or the resistor interconnection can be detected externally. The measuring element (100) has a connection surface (130). On this connecting surface (130) - preferably by the manufacturer of the measuring elements (100) - applied a functional material (140) of known thickness.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Funktions Stoff aus bekannten reaktiven Nanomaterialien. Hierbei kann eine Aktivierung durch Anlegen einer elektrischen Spannung an der Schicht des Funktions Stoffs erfolgen. Es folgt eine exotherme Reaktion und der Funktionsstoff sorgt für eine Verbindung der Verbindungsfläche des Messelements (100) mit dem Messobjekts (200). Aufgrund der kurzzeitigen lokal starken Wärmeentwicklung werden chemische Residuen an den Verbindungsflächen, vornehmlich am Messobjekt (200), lokal zer- stört. Hierdurch kann eine mechanisch stabile Verbindung ohne aufwändige Vorreinigung erfolgen. In der Regel erfolgt die exotherme Reaktion in kürzester Zeit im Millisekunden Bereich. Damit ist ein Positionieren, Andrücken und Halten des Messelements nur über sehr kurze Dauer notwendig. Damit sind mir geringem Zeit- und Arbeitsaufwand Messelemente (100) auf Messobjekten (200) applizierbar. Dem Funktions Stoff (140) können weitere Materi- alien zugefügt werden, die eine mechanische stabile Verbindung erlauben. Hier sind beispielsweise Lote verwendbar. Es sind aber vor allem auch Funktions Stoffe vorstellbar, die ein Verschweißen vom Messelement (100) und Messobjekt (200) ermöglichen. Zukünftige Materialkombinationen können beispielsweise REDOX-Kombinationen aus Eisenoxid und einem Reduktionsmittel darstellen, die für Messobjekte (200) mit Stahloberfläche anwendbar sind. Oder es können REDOX-Kombinationen von Siliziumoxid mit einem Reduktionsmittel angewendet werden, um mit dem Messelement (100) eine Schweißverbindung herzustellen. Es soll hier aber explizit der Funktions Stoff nicht nur auf reaktive Schichten Nanoschichten begrenzt sein. So können auch Klebstoffe schon auf dem Messelement (100) appliziert sein. Auch dies würde zu einer einfacherer Applikation sowie einer reproduzierbareren Kleber- schichtdicke führen und ist im Anspruch 1 des erfindungsgemäßen Messelements enthalten. In a preferred embodiment, the functional substance consists of known reactive nanomaterials. In this case, activation can be effected by applying an electrical voltage to the layer of the functional substance. This is followed by an exothermic reaction and the functional substance ensures a connection of the connecting surface of the measuring element (100) with the test object (200). Due to the short-term locally strong heat development, chemical residues at the bonding surfaces, primarily at the measurement object (200), are locally destroyed. In this way, a mechanically stable connection can be carried out without complex pre-cleaning. As a rule, the exothermic reaction takes place in the shortest possible time in the millisecond range. This positioning, pressing and holding the measuring element is necessary only for a very short duration. Thus, I have a small amount of time and effort measuring elements (100) on DUTs (200) can be applied. The functional material (140) can be added to further materials which allow a mechanically stable connection. For example, solders can be used here. But above all, it is also possible to imagine functional substances which enable welding of the measuring element (100) and the test object (200). Future combinations of materials may, for example, represent REDOX combinations of iron oxide and a reducing agent, which are applicable to steel-surfaced objects (200). Or, redox combinations of silica with a reductant may be used to weld to the sensing element (100). However, it is explicitly intended here that the functional substance is not limited to reactive layers of nanolayers. Thus, adhesives can also already be applied to the measuring element (100). This would also lead to a simpler application and a reproducible adhesive layer thickness and is contained in claim 1 of the measuring element according to the invention.
Die Figur 2a zeigt ein Messelement (100) mit einem Zusatzkontakt zum Aktivieren des Funktionsstoffs (140). Es können auch mehrere Zusatzkontakte (160) angebracht werden. Kostengünstig und einfach realisierbar sind auch Kontakte zum Aktivieren des Funktionsstoffs (160), indem die vorhandenen elektrischen Hilfskontakte zum elektrischen Aktivieren genutzt werden. Die Figur 2b zeigt ein solches Beispiel. Die Hilfskontakte sind am Messelement freigelegt. Durch Anlegen von elektrischer Spannung kann der Funktionswerkstoff (140b) an der hinteren Kante von Messelement (100) aktiviert werden. Die Aktivierung verläuft dann durch den Funktions Werkstoff (140b) bis durch den Funktions Stoff (140), wodurch das Messelement (100) mit dem Messobjekt (200) verbunden wird. Die Zündung kann in der Art realisiert werden, dass die Hilfskontakte am Funktionswerkstoff (140b) frei anliegen. Nach dem Aktivieren durch eine elektrische Spannung wird der Funktionswerkstoff (140b) hochohmig und beeinflusst die Spannungsverhältnisse nur sehr gering bzw. nicht mehr. Alternativ kann die Aktivierung über einen elektrischen Widerstand (160b) - der im einfachsten Fall durch einen dünnen Leiterabschnitt zwischen den elektrischen Hilfskontakten (150) gebildet wird - an den elektrischen Hilfskontakten über dem Funktionswerkstoff (140b) erfolgen. Nach der Aktivierung wird dieser Widerstand sehr hochohmig und beeinflusst eine Mes- sung mit dem Messelement (100) nicht mehr. FIG. 2a shows a measuring element (100) with an additional contact for activating the functional substance (140). It can also be attached several additional contacts (160). Cost-effective and easy to implement are also contacts for activating the functional material (160) by the existing electrical auxiliary contacts are used for electrical activation. FIG. 2b shows such an example. The auxiliary contacts are exposed on the measuring element. By applying electrical voltage, the functional material (140b) can be activated at the rear edge of the measuring element (100). The activation then passes through the functional material (140b) through the functional substance (140), whereby the measuring element (100) is connected to the measurement object (200). The ignition can be realized in such a way that the auxiliary contacts on the functional material (140b) rest freely. After being activated by an electrical voltage, the functional material (140b) becomes high-impedance and only very slightly influences the voltage conditions. Alternatively, the activation via an electrical resistance (160b) - which is formed in the simplest case by a thin conductor section between the auxiliary electrical contacts (150) - at the electrical auxiliary contacts on the functional material (140b). After activation, this resistance becomes very high-impedance and no longer influences a measurement with the measuring element (100).
Zur Dehnungsmessung mittels Messelementen (100) sollten die Messelemente dünn - optimal im Bereich von 10 μιη bis 50 μιη - ausgeführt werden, um die Dehnungen im Messobjekt (200) mit den Messelementen (100) möglichst gut zu erfassen. Die geringe Dicke des Messelements (100) bedingt aber auch eine geringe mechanische Stabilität. Um die Messelemente beim Transport, vor allem aber auch bei der Applikation auf das Messobjekt (200) vor Zerstörung zu bewahren, ist auf dem Messelement (100) optional ein Schutz (170) vorgesehen. In der bevorzugten Ausführung ist dieser Schutz (170) als ein Stück mechanisch stabileres Material ausgeführt. Der mechanische Schutz ist vorzugsweise durchsichtig gestaltet, so dass eine exakte Positionierung des Messelements (100) auf dem Messobjekt (200) einfach möglich ist. Vorzugsweise weist der Schutz (170) auch Justagemarken sowie Linienelemente zur Messung von Abständen auf. Um das Messelement (100) bei der Applikation fest an das Messobjekt (200) andrücken zu können, kann zwischen Schutz (170) und Messelement (100) eine weiche Zwischenschicht eingebracht werden. Der Schutz (170) kann nach dem Applizieren des Messelements (100) auf dem Messelement (100) verbleiben. Für besonders exakte Messun- gen sollte er aber entfernt werden. Im einfachsten Fall kann der Schutz (170) einfach abgezogen werden. Durch die Integration von elektronischen Schaltkreisen am oder im Messelement (100) lassen sich vielfältige Vorteile erzielen. So kann beispielsweise das Ausgangssignal der Sensorelemente vorverstärkt werden oder optional sogar digital gewandelt werden. Hierdurch wird das Signal- zu Rauschverhältnis wesentlich verbessert. Größte Vorteile lassen sich durch im Messelemente integrierte elektrische Schaltkreise erzielen, indem eine Schnittstelle zu einem Bussystem integriert wird. Hierdurch wird es möglich sehr viele Messelemente an wenigen elektrischen Hilfskontakten zu betreiben. Hierdurch wird das erfindungs gemäße Messelement (100) besonders für den Einsatz bei Anwendungen mit mehreren Messstellen vorteilhaft. Die Figur 4 zeigt ein solches System. Auf einem Trägermaterial (300) sind zahlreiche erfindungs- gemäße Messelemente (100) mechanisch voraufgebracht und elektrisch kontaktiert. Aufgrund der elektronischen Schaltkreise in jedem Messelement (100) werden nur sehr wenige elektrische Hilfskontakte (150), im vorgeschlagenen Fall zwei bis vier, benötigt. Die gesamte Matrix, also Trägermaterial (300) mit Messelementen (100) und den elektrischen Hilfskontakten (150), kann in einem Zug auf dem Messobjekt positioniert und appliziert werden. In gleichem Maße kann dies auch erfolgen, wenn keine elektrischen Schaltkreise am oder im Messelement (100) integriert sind. Dann sind mehr elektrische Hilfskontakte (150) notwendig. For strain measurement by means of measuring elements (100), the measuring elements should be thin - optimally in the range of 10 μιη to 50 μιη - executed in order to capture the strains in the measurement object (200) with the measuring elements (100) as well as possible. The small thickness of the measuring element (100) but also requires a low mechanical stability. In order to prevent the measuring elements from being destroyed during transport, and in particular also during the application to the measuring object (200), protection (170) is optionally provided on the measuring element (100). In the preferred embodiment, this protection (170) is implemented as a piece of mechanically more stable material. The mechanical protection is preferably transparent, so that an exact positioning of the measuring element (100) on the measuring object (200) is easily possible. Preferably, the protection (170) also includes alignment marks as well as line elements for measuring distances. In order to be able to firmly press the measuring element (100) against the measuring object (200) during application, a soft intermediate layer can be introduced between the protective element (170) and the measuring element (100). The protection (170) may remain on the measuring element (100) after application of the measuring element (100). However, it should be removed for particularly exact measurements. In the simplest case, the protection (170) can be easily removed. The integration of electronic circuits on or in the measuring element (100) can achieve many advantages. For example, the output signal of the sensor elements can be pre-amplified or optionally even digitally converted. This significantly improves the signal-to-noise ratio. Greatest advantages can be achieved by electrical circuits integrated in the measuring elements by integrating an interface to a bus system. This makes it possible to operate very many measuring elements on a few auxiliary electrical contacts. As a result, the fiction, contemporary measuring element (100) is particularly advantageous for use in applications with multiple measuring points. FIG. 4 shows such a system. On a carrier material (300) numerous inventive measuring elements (100) are mechanically pre-applied and electrically contacted. Due to the electronic circuits in each sensing element (100), only a very few auxiliary electrical contacts (150), in the proposed case two to four, are required. The entire matrix, ie carrier material (300) with measuring elements (100) and the auxiliary electrical contacts (150), can be positioned and applied in one go on the measuring object. This can also be done to the same extent if no electrical circuits are integrated on or in the measuring element (100). Then more auxiliary electrical contacts (150) are necessary.
Die Messelemente (100) können also im Gegensatz zum Stand der Technik sehr einfach und sehr schnell auf Messobjekten (200) appliziert werden. Es kann trotzdem von großem Vorteil sein, die Messelemente mit einer Vorrichtung zu applizieren. Hierfür ist ein Anlagebereich für das Messelement (100) vorgesehen. Dieser Anlagebereich wird mit definierter Kraft vorbewegt bzw. weicht der vorgegebenen Anpressrichtung aus. Die definierte Kraft wird solange gehalten, bis die Aktivierung des Funktions Stoffs (140) vollständig abgeschlossen ist. Die Applikationshilfe weist eine Aktivierungsfunktion auf, durch den der Funktions Stoff (140) aktiviert werden. Dies können beispielsweise elektrische Kontakte sein, die mittels elektri- scher Spannung den Funktions Stoff (140b) aktivieren, ein gezielter Laserimpuls oder der Eintrag von Mikrowellen. In der bevorzugten Ausführung weist die Applikationshilfe spezielle Anlagebereiche auf, die ein Verrutschen der Applikationshilfe während des Verbindungsprozesses von Messelement (100) mit dem Messobjekt (200) verhindert. Alternativ können zugeschaltete Magnetkräfte ein Verrutschen der Applikationshilfe während des Verbindungspro- zesses verhindern. Auch wenn der Aufbau des Messelements nach Fig. 1 bis 4 die einfachste und für die Hauptzahl der Anwendungen die praktischste Umsetzung darstellt, so kann auch ein Aufbau von Messelement (100) vorteilhaft sein, bei dem der Funktions Stoff (140, 140b) auf der gleichen Seite wie die der primären elektrischen Kontaktflächen (120) oder auf der gleichen Fläche wie die elektrischen Hilfskontakte (150) angebracht sind. The measuring elements (100) can therefore be very simply and very quickly applied to measuring objects (200) in contrast to the prior art. Nevertheless, it can be of great advantage to apply the measuring elements with a device. For this purpose, a contact area for the measuring element (100) is provided. This contact area is advanced with a defined force or deviates from the given contact pressure direction. The defined force is held until the activation of the functional substance (140) is completely completed. The application aid has an activation function by which the functional substance (140) is activated. These may be, for example, electrical contacts which activate the functional substance (140b) by means of electrical voltage, a targeted laser pulse or the entry of microwaves. In the preferred embodiment, the application aid has special abutment areas, which prevent slippage of the application aid during the connection process of the measuring element (100) with the measurement object (200). Alternatively, activated magnetic forces can prevent slippage of the application aid during the connection process. Even if the construction of the measuring element according to FIGS. 1 to 4 represents the simplest and for the majority of the applications the most practical implementation, then a construction of measuring element (100) may be advantageous in which the functional substance (140, 140 b) on the same side as the primary electrical contact surfaces (120) or on the same surface as the auxiliary electrical contacts (150) are mounted.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Flächen des Messobjekts (200), auf denen das Messelement (100) aufgebracht werden soll, vorzubehandeln. So ist beispielsweise ein Aufbringen einer dünnen Schicht von Silber- oder anderem bekannten Edelstahllot auf ein Messobjekt (200) aus Edelstahl möglich. Der erfindungs gemäße Sensor lässt sich dann nachfolgend sehr einfach, sehr schnell und mit hoher Festigkeit über die reaktiven Schichten auf den nahezu oder vollständig erkalteten Edelstahlträger montieren, ohne dass die vorab hergestellte elektrische Kontaktierung (150) am Messelement (100) beeinträchtigt würde. Furthermore, it may be advantageous to pretreat the surfaces of the measuring object (200) on which the measuring element (100) is to be applied. For example, it is possible to apply a thin layer of silver or other known stainless steel solder to a stainless steel test object (200). The fiction, contemporary sensor can then be very easy, very fast and with high strength on the reactive layers on the almost or completely cooled stainless steel support mount without the previously prepared electrical contact (150) on the measuring element (100) would be impaired.
In einer weiteren Ausführungsform sind im Messelement (100) elektrische Durchkontaktierungen vorgesehen, die einen Stromfluss von der vom Messobjekt (200) ab- gewandten Seite des Messelements (100) zum Funktionsstoff (140) erlaubt und somit die Aktivierung des Funktions Stoffs (140) ermöglicht. In gleicher Weise kann ein Loch im Messelement (100) vorgesehen werden, um den Funktions Stoff (140) zu aktivieren, indem Laserlicht dieses Loch gezielt durchdringt. Als Funktions Stoffe (140) können konventionelle reaktive Nanofolien [3] verwendet werden. Diese sind aus einem alternierenden Schichtsys- tem und an der Oberfläche zusätzlich mit einem metallischen Lot beschichtet. Dieses Lot ist elektrisch leitfähig. Um eine elektrische Aktivierung zu erzielen ist in einer favorisierten Aus- führungsform die Lotschicht selektiv unter den Kontaktbereichen entfernt, um einen Stromfluss durch die Lotschicht zu vermeiden und nur die reaktiven Schichten zu bestromen und so die reaktiven Schichten mit einem geringeren Stromverbrauch zu aktivieren. Wie berichtet, ist es beispielsweise möglich, reaktive Schichtsysteme, z.B. nach [3], zu verwenden. Um eine gute Haftfestigkeit der Nanofolie auf Messelementen (100) aus Silizium zu erzielen, kann das Silizium-Messelement (100) mit einer Haftschicht, z.B. aus Nickel, Chrom und Nickel oder Gold, versehen werden. Optional kann auf das Messelement eine weitere Lotschicht aufgebracht werden. In einer weiteren Ausführung der Erfindung besteht das Messelement (100) wiederum aus Silizium und weist auf der zum Messobjekt (200) zugewandten Seite eine Beschichtung aus Nickel auf. Der Funktion s Werkstoff (140) besteht aus einem Schichtsystem aus reaktiven Na- nofolien mit einer Schichtung von Aluminium und Nickel. Auf dem Schichtverbund der reak- tiven Nanofolien ist beidseitig eine Lotschicht aufgebracht. Die Lotschicht ist an den Stellen der elektrischen Kontaktierung zum Messelement (100) geöffnet. Auf diese Öffnungen werden durch Drahtbonden oder durch bekannte chemische oder physikalische Prozesse (Under- Bumb-Metallisierung) Goldkontakte aufgebracht. Bei der Montage fallen diese Kontakte örtlich mit Durchkontaktierungen im Messelement zusammen, oder sie kommen alternativ im Bereich des Funktionswerkstoffs (140 b) zu liegen und ersetzen diesen zumindest teilweise. Diese Kontakte ermöglichen auf diese Art die elektrische Aktivierung des Funktionsstoffs (140). Alternativ werden in dem Messelement (100) Durchkontaktierungen, die von der Verbindung sfläche (130) auf die zum Messobjekt (200) zugewandten Seite verlaufen, eingebracht. Auf der dem Messobjekt (200) zugewandten Seite wird eine Haftschicht, z.B. aus Chrom und Nickel, strukturiert, die allerdings die Durchkontaktierungen ausspart. Auf diese Haftschicht wird entweder direkt der Funktions Stoff (140), also das Schichtsstem der reaktiven Nanofolien abgeschieden, oder es wird eine Lotschicht aufgebracht. Bei Verwendung einer Lotschicht sind hierzu die Durchkontaktierungen von der Beschichtung auszusparen, um einen Kurzschluss über die Lotschicht zu vermeiden. Auf die Durchkontierungen werden Me- tallschichten abgeschieden, welche eine geringfügig, ca. 2 Mikrometer, größere Höhe als die Lotschicht aufweisen. Hierdurch wird eine elektrische Kontaktierung eines reaktiven Funktionsstoffs (140) durch Auflegen bzw. Anpressen möglich von Messelement (100), Messobjekt (200) und der dazwischen liegenden Schichten und Kontakte möglich. Vorzugsweise sind die Metallschichten zur Kontaktierung aus Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt ausgeführt, sodass diese nach dem Aktivieren der reaktiven Schichten aufschmelzen und durch ein Andrücken des Messelements (100) auf das Messobjekt (200) der Abstand beider Körper verringert wird und eine mechanisch stabile Verbindung entsteht, und das Messelement vollflächig auf dem Messobjekt anliegt. In einer favorisierten Ausführungsform ist das Messelement (100) mit dem Funktions Stoff (140) bei Lieferung an den Kunden bereits fest verbunden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Komponenten, beispielsweise Messelement (100) und Funktions Stoff (140) unverbun- den zu liefern. Zum genauen Positionieren des Messelements (100) und dem Funktionsstoff (140) auf dem Messobjekt (200) sind dann Justagebereiche, z.B. Vertiefungen und / oder mechanische Anschläge im Funktionswerkstoff (140), oder alternativ im Messelement (100), vorteilhaft für die Ausrichtung und Montage von Messelement (100) und Funktionswerkstoff (140). In a further embodiment, electrical feedthroughs are provided in the measuring element (100), which allows a current flow from the side of the measuring element (100) facing away from the measuring object (200) to the functional substance (140) and thus enables the activation of the functional substance (140) , In the same way, a hole can be provided in the measuring element (100) in order to activate the functional substance (140) by laser light penetrating this hole in a targeted manner. As functional substances (140), conventional reactive nanofoils [3] can be used. These are made of an alternating layer system and additionally coated on the surface with a metallic solder. This solder is electrically conductive. In order to achieve electrical activation, in a preferred embodiment, the solder layer is selectively removed below the contact areas to avoid current flow through the solder layer and to energize only the reactive layers, thereby activating the reactive layers with less power consumption. As reported, it is possible, for example, to use reactive coating systems, for example according to [3]. In order to achieve a good adhesion of the nanofoil on measuring elements (100) made of silicon, the silicon measuring element (100) can be provided with an adhesive layer, for example of nickel, chromium and nickel or gold. Optionally, a further layer of solder can be applied to the measuring element. In a further embodiment of the invention, the measuring element (100) again consists of silicon and has a coating of nickel on the side facing the test object (200). The function s material (140) consists of a layer system of reactive nanofoils with a layer of aluminum and nickel. On the layer composite of the reactive nanofoils a solder layer is applied on both sides. The solder layer is opened at the points of electrical contact with the measuring element (100). Gold contacts are applied to these openings by wire bonding or by known chemical or physical processes (under-bumb metallization). During assembly, these contacts coincide locally with plated-through holes in the measuring element, or alternatively they come to lie in the region of the functional material (140 b) and at least partially replace it. These contacts allow in this way the electrical activation of the functional material (140). Alternatively, in the measuring element (100) plated-through holes, which extend from the connection surface (130) onto the side facing the measurement object (200), are introduced. On the side facing the measuring object (200), an adhesive layer, for example of chromium and nickel, is structured, which, however, eliminates the plated-through holes. The functional substance (140), ie, the layer stem of the reactive nanofoils, is deposited either directly on this adhesive layer, or a layer of solder is applied. When using a solder layer for this purpose, the vias are to be left out of the coating in order to avoid a short circuit on the solder layer. Metal layers are deposited on the pass-throughs, which have a slight height, approximately 2 micrometers, greater than the solder layer. As a result, an electrical contacting of a reactive functional substance (140) is possible by applying or pressing possible of measuring element (100), measuring object (200) and the layers and contacts lying therebetween. Preferably, the metal layers for contacting are made of metals with a low melting point, so that they melt after activation of the reactive layers and by pressing the measuring element (100) on the measuring object (200), the distance between the two bodies is reduced and a mechanically stable connection is formed, and the measuring element is fully applied to the test object. In a preferred embodiment, the measuring element (100) is already firmly connected to the functional fabric (140) upon delivery to the customer. However, it is also possible to deliver the individual components, for example measuring element (100) and functional substance (140), unconnected. For exact positioning of the measuring element (100) and the functional material (140) on the measuring object (200) are then adjustment areas, such as depressions and / or mechanical stops in the functional material (140), or alternatively in the measuring element (100), advantageous for the orientation and Assembly of measuring element (100) and functional material (140).
Die Beschreibungen sind als Erklärung des Prozesses ausgeführt und sind in verschiedenen Kombinationen und Variationen anwendbar. The descriptions are given as an explanation of the process and are applicable in various combinations and variations.
Literatur literature
[1] Rausch, J.: Entwicklung und Anwendung miniaturisierter piezoresistiver Dehnungsmesselemente. EMK-Dissertationsreihe Bd. 25 . TU Darmstadt, Inst, für Elektromechan. Konstruktionen , Darmstadt . ISBN 978-3-8439-0553-4 [Buch] , (2012). [2] First Sensor Technology GmbH: T-Brücke. http://www.first-sensor.com/. Version: 2012 [1] Rausch, J .: Development and application of miniaturized piezoresistive strain gauges. EMK Dissertation Series Vol. 25. TU Darmstadt, Inst, for electromechanics. Constructions, Darmstadt. ISBN 978-3-8439-0553-4 [book], (2012). [2] First Sensor Technology GmbH: T-bridge. http://www.first-sensor.com/. Version: 2012
[3] Indium Corporation: NanoFoil and NanoBond. [3] Indium Corporation: NanoFoil and NanoBond.
http://www.indium.com/techlibrary/whitepapers/. Version: 2012 http://www.indium.com/techlibrary/whitepapers/. Version: 2012
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Messelement  100 measuring element
110 Sensorelemente  110 sensor elements
120 Primäre elektrische Kontaktflächen120 Primary electrical contact surfaces
130 Verbindungsfläche 130 interface
140 Funktions stoff  140 functional substance
140b Funktions werkstoff  140b functional material
150 Elektrische Hilfskontakte  150 electrical auxiliary contacts
160 Zusatzkontakt 160 additional contact
160b Zusatzwiderstand  160b additional resistance
170 Schutz  170 protection
200 Messobjekt  200 measuring object
300 Trägermaterial  300 carrier material

Claims

Ansprüche claims
1. Messelement (100) zur Erfassung von Messgrößen, dadurch gekennzeichnet, dass  1. measuring element (100) for detecting measured variables, characterized in that
• das Messelement (100) mindestens eine Verbindungsfläche (130) aufweist, die mit einem Funktions Stoff (140) versehen ist, durch den eine Verbindung zum Messobjekt (200) herstellbar ist, die eine Kraftübertragung zwischen Messelement (100) und Messobjekt (200) ermöglicht. • the measuring element (100) has at least one connecting surface (130) which is provided with a functional substance (140), by means of which a connection to the measuring object (200) can be produced, which transmits a force transmission between measuring element (100) and measuring object (200) allows.
2. Messelement (100) zur Erfassung von Messgrößen nach Anspruch 1, mit elektrischen Hilfskontakten (150), wobei die elektrischen Hilfskontakte (150) mit dem Messelement (100) verbunden sind und von diesem wegführen, mit dem Ziel ein vereinfachtes elektrisches Kontaktieren an ein Messsystem zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass Second measuring element (100) for detecting measured variables according to claim 1, with auxiliary electrical contacts (150), wherein the auxiliary electrical contacts (150) are connected to the measuring element (100) and lead away from this, with the aim of a simplified electrical contacting to a To allow measuring system, characterized in that
• die elektrischen Hilfskontakte (150) am Messelement (100) angebracht sind, The auxiliary electrical contacts (150) are attached to the measuring element (100),
• und nachfolgend die Verbindung zum Messobjekt (200) hergestellt wird, wobei die elektrischen Hilfskontakte (150) nach der Verbindung zum Messobjekt (200) einen geringen Übergangswiderstand aufweisen. • and subsequently the connection to the measurement object (200) is produced, wherein the auxiliary electrical contacts (150) after the connection to the measurement object (200) have a low contact resistance.
3. Messelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsstoff (140) zur Herstellung der Verbindung durch elektrische Spannung, Licht, Wärme, Druck, Mikrowellen oder andere physikalische oder chemische Größen aktiviert werden kann. 3. measuring element (100) according to claim 1, characterized in that the functional material (140) for the preparation of the compound by electrical voltage, light, heat, pressure, microwaves or other physical or chemical quantities can be activated.
4. Messelement (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsstoff (140, 140b) elektrisch aktiviert wird und die elektrische Spannung über einen der elektrischen Hilfskontakte (150) oder mindestens einen Zusatzkontakt (160) eingebracht wird. 4. measuring element (100) according to claim 3, characterized in that the functional material (140, 140b) is electrically activated and the electrical voltage via one of the auxiliary electrical contacts (150) or at least one additional contact (160) is introduced.
5. Messelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Messelement ein Schutz (170) aufgebracht ist, der beim Transport und der Applikation das Messelement (100) vor übermäßigen mechanischen Belastungen schützt. 5. Measuring element according to claim 1, characterized in that on the measuring element, a protection (170) is applied, which protects the measuring element (100) against excessive mechanical loads during transport and application.
6. Messelement (100) mit einem Schutz (170) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass der Schutz (170) zumindest teilweise durchsichtig ist oder Markierungen enthält oder Nuten oder mechanische Anschläge aufweist, so dass die Positionierung des Messelements (100) auf dem Messobjekt (200) oder in einer Applikationshilfe vereinfacht wird. 6. measuring element (100) with a protection (170) according to claim 5, characterized in that the protection (170) is at least partially transparent or contains markings or grooves or mechanical stops, so that the positioning of the measuring element (100) on the measurement object (200) or simplified in an application help.
7. Messelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Messelement (100) mindestens ein elektrischer Schaltkreis vorhanden ist, der eine Signalvorverarbeitung und / oder eine Signalübertragung und /oder Energiespeisung ermöglicht. 7. Measuring element according to claim 1, characterized in that on or in the measuring element (100) at least one electrical circuit is present, which allows signal preprocessing and / or signal transmission and / or power supply.
8. Anwendung des Messelements (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Messelementen auf einem Trägermaterial (300) appliziert und elektrisch kontaktiert sind und die Messelemente (100) mit einem oder mehreren Messobjekten (300) verbunden werden können. 8. Application of the measuring element (100) according to claim 1, characterized in that a plurality of measuring elements on a carrier material (300) are applied and electrically contacted and the measuring elements (100) with one or more measuring objects (300) can be connected.
9. Applikationshilfe für Messelemente (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Positionierung der Messelemente (100) auf dem Messobjekt ermöglicht, einen mechanischen Druck auf das Messelement (100) ausübt sowie die Aktivierung des Funktions Stoffs (140, 140b) durchführt. 9. Application aid for measuring elements (100) according to claim 1, characterized in that it enables the positioning of the measuring elements (100) on the measuring object, exerts a mechanical pressure on the measuring element (100) and the activation of the functional substance (140, 140b) performs.
10. Methode zur Installation von Messelementen (100) zur Erfassung von Messgrößen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass 10. Method for installing measuring elements (100) for detecting measured variables according to claim 1, characterized in that
• das Messelement (100) auf dem Messobjekt positioniert und mit diesem in Kontakt gebracht wird, The measuring element (100) is positioned on the measuring object and brought into contact with it,
• wobei der Funktionsstoff (140, 140b) vor, während oder nach dem Positionieren aktiviert wird. • wherein the functional fabric (140, 140b) is activated before, during or after positioning.
EP13774050.2A 2012-08-10 2013-08-09 Sensor having simple connection technology Withdrawn EP2883024A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012015797 2012-08-10
PCT/DE2013/100287 WO2014023301A2 (en) 2012-08-10 2013-08-09 Sensor having simple connection technology

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2883024A2 true EP2883024A2 (en) 2015-06-17

Family

ID=49322112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13774050.2A Withdrawn EP2883024A2 (en) 2012-08-10 2013-08-09 Sensor having simple connection technology

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150369677A1 (en)
EP (1) EP2883024A2 (en)
DE (1) DE112013004003A5 (en)
WO (1) WO2014023301A2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014119432A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-23 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for filling a diaphragm seal
DE102017216811A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Thales Management & Services Deutschland Gmbh Method for mounting a rail monitoring element
DE102022201410A1 (en) 2022-02-11 2023-08-17 Zf Friedrichshafen Ag Connection of a sensor chip to a measurement object
DE102022208370A1 (en) 2022-08-11 2024-02-22 Zf Friedrichshafen Ag Connection of a strain gauge to a measurement object

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050274455A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-15 Extrand Charles W Electro-active adhesive systems
US20070224441A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Bunyan Michael H Reactive foil assembly
WO2008009670A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Technische Universität Ilmenau Method for the creation of a soldered joint or a diffusion seal

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3298093A (en) * 1963-04-30 1967-01-17 Hughes Aircraft Co Bonding process
JP3613838B2 (en) * 1995-05-18 2005-01-26 株式会社デンソー Manufacturing method of semiconductor device
US5692950A (en) * 1996-08-08 1997-12-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive construction for semiconductor wafer modification
MY130223A (en) * 1996-08-27 2007-06-29 Nippon Steel Corp Semiconductor device provided with low melting point metal bumps and process for producing same
DE10206977B4 (en) * 2001-02-24 2009-04-02 Caterpillar Inc., Peoria Method for producing a multilayer component and subsequently manufactured component
AUPR725601A0 (en) * 2001-08-24 2001-09-20 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Strain gauges
US20070257364A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-08 Van Heerden David P Methods of reactive composite joining with minimal escape of joining material
DE102008000128B4 (en) * 2007-01-30 2013-01-03 Denso Corporation Semiconductor sensor device and its manufacturing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050274455A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-15 Extrand Charles W Electro-active adhesive systems
US20070224441A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Bunyan Michael H Reactive foil assembly
WO2008009670A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Technische Universität Ilmenau Method for the creation of a soldered joint or a diffusion seal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2014023301A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE112013004003A5 (en) 2015-08-06
US20150369677A1 (en) 2015-12-24
WO2014023301A3 (en) 2014-04-10
WO2014023301A2 (en) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008060862B4 (en) Method for miniaturizable contacting of insulated wires
WO2014023301A2 (en) Sensor having simple connection technology
EP0921384B1 (en) Electrical resistor ( strain gauge ) mounted on a carrier element by pulling off a backing element and sintering ( power assisted steering system )
WO2023016920A1 (en) Connection of a sensor chip to a measurement object
DE102015112199A1 (en) soldering
DE102015202664A1 (en) Method for producing a sensor and sensor
DE19633486C1 (en) Manufacturing method for circuit board with thin conduction paths and good solderable connection-contact regions e.g for measurement resistor or heating element
EP1598650A1 (en) Method of producing a sensor or actuator and sensor or actuator produceable therewith
WO2023152097A1 (en) Connection of a sensor chip to a measurement object
DE102022205507B3 (en) Connection of a sensor chip to a measurement object
DE10335690A1 (en) Deformation sensor used for e.g. force, pressure, torque and acceleration measurements in vehicle, is mounted with signal processor circuit on flexible insulation film substrate
DE102015111328A1 (en) Test device and method for determining a tear resistance
DE102010020190A1 (en) Method for manufacturing electrical sensing unit for sensing moisture, involves forming electrical sensor structure in metal layer of sensor portion by partial removal of metal film from sensor portion
DE102015209683A1 (en) Method for producing a sensor and sensor
DE10055943A1 (en) Device for measuring mechanical load using a deformation sensor that is able to operate at high temperatures and is based on a metallic measurement body with ceramic and electrical resistance layers on its surface
DE10307978B4 (en) Device for determining a force
DE102022208370A1 (en) Connection of a strain gauge to a measurement object
WO2024056571A1 (en) Connection of a sensor assembly, arranged on a mounting plate, to a measurement object
WO2024056574A1 (en) Connection of a sensor assembly to a measurement object
DE102022209550A1 (en) Connection of a sensor arrangement arranged on a mounting plate with a measurement object
DE102022209553A1 (en) Connection of a sensor arrangement arranged on a mounting plate with a measurement object
DE102015219229A1 (en) Method for connecting a wire end to a contact surface
DE102017206145B3 (en) Microtaster and method of manufacture
DE102022120673A1 (en) Sensor element for detecting at least one physical or chemical measurement variable and sensor arrangement
DE102019122623A1 (en) Sensor component, semi-finished product, method for attaching and manufacturing a sensor component

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150303

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: EVOSENSE RESEARCH & DEVELOPMENT GMBH

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20180319

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200303