CN104931523A - 热分析传感器和制造该传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造热分析传感器的方法以及一种热分析传感器,特别是DSC传感器,所述热分析传感器是根据本发明方法制造的并且包括基板、至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫。温度传感器单元感测测量位置处的温度并且经由电接触垫连接至金属线并因此被系到电子电路中。该方法包括以下步骤:制备基板;在基板的顶侧上生产出至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫;在基板中制造用于连接至电接触垫的通道;从基板的下侧将金属线插入通道中;熔化线的上端,由此,所述上端呈现出小金属球的形式;通过给所述金属球施加压力和热量来在金属线的上端与电接触垫之间形成为粘合接头的材料上整体连接。

Description

热分析传感器和制造该传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种热分析传感器和制造所述传感器的方法。
背景技术
热分析传感器被用于用来确定经受温度变化的样品的不同性能和参数的适当设计的热分析仪中。
现有技术的热分析仪的实例其中包括DSC(差示扫描量热)仪。DSC仪用于确定样品,更精确地说样品取自的材料的化学或物理性能随温度的变化。这例如包括伴随诸如相变的转换以及经受温度变化的样品中的其他作用的放热或者吸热的热流测量。可以通过相对于参考物进行比较来确定样品中发生的变化,其中该参考物可能是未占用的参考测量位置或者合适的参考材料。取决于DSC仪的种类,可以将参考材料或者样品材料放置到相应的测量位置上或者直接放置到合适的接受器中。热分析传感器还可以应用在例如TGA-DSC仪(其中TGA代表热重分析)、或者HP-DSC(高压DSC)仪以及现有技术已知的其他仪器中。
热分析仪经常按热流操作模式和电力补偿操作模式运行。
在电力补偿模式中,按如此方式控制和调节供给至加热器的电力和/或供给至补偿加热器的电力,即,使参考位置和样品位置之间的温度差为零。根据该补偿所需的电力,有可能将热流导入到样品内。在理想情况中,消耗的电力相当于进入样品的热流。
热流原理常常被用于具有用于样品和参考物的公共保持器的热分析仪中。测量位置与加热器之间的热流路径应该是已知的,以便理论上,两个测量位置之间的任何温度差仅是样品变化的结果。根据样品位置和参考位置处的真实温度,可以计算和定量地估算出热流率。
用于该类仪器的热分析传感器常常是盘形的,具有承载连接至温度传感器单元的至少一个测量位置的一个表面,该温度传感器单元感测相应测量位置处的温度和/或样品位置与参考位置之间的温差。可以从所连接的加热器装置为传感器和与传感器有关的至少一个测量位置供给热量,特别是根据用于产生温度变化的合适温度/时间程序。
已知的现有技术提供了不同种类的这种热分析传感器。
例如,在F.X.Eder的Arbeitsmethoden der Thermodynamik,Band 2(热力学的加工方法,第2册),1983年Springer Verlag第2页中公开了一种传感器,其包括由基板上的薄膜蒸汽沉积制成的温度传感器单元。
在DE 39 16 311C2中,公开了一种传感器,其具有通过使用厚膜技术法沉积在基板上的温度传感器单元。
这些传感器共同具有在各测量位置上具有直接形成在传感器表面上的许多热电偶或者热电偶接合部的温度传感器单元。
在EP 1 528 392A1、DE 10 227 182A1、DE 39 16 311A1和WO 2006/114394A1中也公开了具有包含许多热电偶的温度传感器单元的传感器。这些参考文件中公开的传感器具有一个或多个测量位置,其中通过使用不同的沉积技术和/或不同的布局方案已经将温度传感器单元沉积到传感器表面上,例如,为了增加各测量位置处的热电偶的数量,或者为了提供利用传感器的几层或几个平面中的热电偶布置来测量更多维度中的温度的能力。
这些传感器共同具有与温度传感器单元相连的各测量位置,该温度传感器单元在该情况中特别是形成为以薄膜或者厚膜技术沉积在围绕基板顶侧上的测量位置的图案中的热电偶装置。每个热电偶装置经由电接触垫或者至少一个穿过基板的合适导线连接至电子电路。金属线的一端,上端,被从基板的顶侧结合至温度传感器单元的电接触垫上以便在电子电路与温度传感器之间形成结合接头形式的材料上整体连接,其中随着固定各单独的线,在基板的顶侧上形成了线环。
通过从上方,即从传感器的顶侧将至少一个金属线结合至电路的连接,随着各线形成环,具有以下缺点,强烈地限制了可以获得的连接部或者触点的总数,因为传感器的顶侧上的空间被线环填满了。另外,线环可能容易被损坏和/或拆开,由此传感器变得不起作用。
发明内容
因此,本发明具有提供一种特别稳固且用户友好的传感器的目的,另外,该传感器设计成可以在传感器的顶侧上设置许多触点。
该任务通过一种制造热分析传感器的方法和一种热分析传感器来解决,该热分析传感器是根据该发明方法制造的并且包括具有顶侧和下侧的基板、至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫。所述至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和电接触垫设置在传感器的顶侧上,利用温度传感器单元来测量测量位置处的温度。温度传感器单元经由电接触垫连接至金属线并且因此被系到电子电路内。该方法包括以下步骤:在已经制备好基板之后,在基板的顶侧上生产出至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫。另外,在基板中制造出用于连接至电接触垫的至少一个通道。其次,从基板的下侧将金属线插入通道内,并且熔化所述线在基板的顶侧处伸出的上端并且因此呈现小金属球的形式。以金属线的上端与电接触垫之间材料上整体连接的形式完成结合。为了形成该连接,通过施加压力和热量来将金属球熔化到接触垫上,由此使该线结合到接触垫上。
该类结合对于热分析传感器是特别有益的,因为可以从而避免在传感器的顶侧上形成不希望有的线环。传感器的顶侧上的结合连接部具有致密的金属突起的形式,其是非常光滑的并且当将样品放置到传感器上或者从传感器上移除样品时不存在障碍。优选经由两个接触垫通过形成两个结合连接部来将温度传感器单元结合或者连接到两个金属线上。
通过电接触垫和金属线,可以将温度传感器单元系到电子电路内。
该方法还包括在传感器的顶侧上形成两个或更多个测量位置和两个或更多个温度传感器单元的过程,其中将单个专用的温度传感器单元分配到各个测量位置。
另外,该生产方法非常适于制造具有许多测量位置、接触垫的传感器,以用于引出用来确定例如温度、测量位置之间的温差、压力、湿气和/或流速的不同参数的传感器信号和/或用于施加电压以例如供应电阻加热器和/或运行传感器,因为所获得的结合连接部占用更少空间,这使得能够在传感器上设置大量的结合连接部。因此,可以在相同直径的热分析传感器上设置两到三倍的结合连接部并且特别是甚至五倍的结合连接部。
温度传感器单元可以配置成具有形成在传感器的顶侧上的一个或多个传感器层中的至少两个热电偶的热电偶布置。温度传感器单元还可以包括一个或多个基于电阻的温度传感器,例如,Pt-100传感器。
作为方法更进一步的部分,能在传感器的顶侧上形成至少一个加热电阻器和至少另一电接触垫以及穿过传感器的另一通道,其中用来加热至少一个测量位置的加热电阻器经由电接触垫和另一金属线连接至供电电源,并且其中在电接触垫与形成在另一金属线的上端处的金属球之间形成结合接头形式的材料上整体连接。优选是,加热电阻器经由两个接触垫结合到两个金属线上。
因此,该方法特别适于生产具有不同元件的传感器,所述元件设置在传感器顶侧上并且必须电地连接。
温度传感器单元、加热电阻器和/或电接触垫优选按厚膜或者薄膜技术地生产在传感器的顶侧上。
用于结合的金属线优选包含至少一种下列金属或者其合金:金、钯和铜。由于其材料性质,这些金属或者合金对形成金属球并且随后结合到接触垫上是特别有利的。
金属线可能具有大致在0.01mm到0.25mm之间的直径,特别是大约0.1mm的直径。
金属球优选成形成具有测得的线直径的一到五倍的直径。可以经由实验条件来非常精确地控制金属球的尺寸。对于具有0.1mm直径的金线,形成球需要大约2到5kV的火花放电。
热分析传感器的电子电路可以如此设计,即,传感器可用于根据电力补偿原理和/或根据热流量原理的DSC测量。
本发明还包括根据如上所述方法制造的热分析传感器,特别是具有带顶侧和下侧的基板的DSC传感器,其中在顶侧上形成至少一个测量位置、一个温度传感器单元和至少一个电接触垫。温度传感器单元探测测量位置的温度。经由电接触垫,温度传感器单元连接到至少一个金属线上并且因此被系到电子电路内。金属线从基板的下侧进入到形成于基板中的通道内。在其上端,所述线端接以金属球,通过施加压力和温度,所述金属球在金属线的上端与电接触垫之间形成了结合连接部形式的材料上整体连接。
传感器可能还包括形成在传感器的顶侧上的至少一个加热电阻器和至少另一电接触垫,其中用来加热至少一个测量位置的加热电阻器经由电接触垫和另一金属线连接至供电电源。
基板可能包含导电或者不导电的材料,例如金属或者陶瓷。其中,导电材料的实例包括钢和/或其他硬金属。可能应用的不导电材料例如包括下列材料或者其混合物:氧化铝、滑石、亚硝酸铝(aluminum nitrite)和玻璃陶瓷。
此外,基板具有实质上的盘形构造并且具有其上形成至少一个测量位置的实质上平面顶侧。
附图说明
在下文中,将参照附图更详细地描述本发明的方法以及根据该方法生产出的热分析传感器的不同实例,其中一个附图与另一附图中同样的元件通过相同或者类似的附图标记来标出,并且其中
图1描绘了以三维图和侧视图示出的具有两个测量位置的现有技术已知的热分析传感器;
图2描绘了以三维图和侧视图示出的根据本发明的具有两个测量位置的热分析传感器;
图3以截面图示出了根据本发明的具有两个电接触垫的热分析传感器的示意性详图,其中:
A:插入的金属线;
B:插入的金属线和形成在线端部处的金属球;
C:电接触垫与金属线之间材料上的整体连接;
图4描绘了具有一个测量位置的第一热分析传感器的顶视图;
图5描绘了具有两个测量位置的第二热分析传感器的顶视图;
图6描绘了具有两个测量位置的第三热分析传感器的顶视图;
图7描绘了具有四个测量位置的第四热分析传感器的顶视图;以及
图8描绘了具有根据本发明的热分析传感器的差示量热器的示意图。
具体实施方式
图1以三维图和侧视图示意性地图解了现有技术的热分析传感器1。热分析传感器1具有例如陶瓷材料的盘形基板2,该基板2具有顶侧和下侧。顶侧承载有两个测量位置10、11和此处仅示意性地指出的两个温度传感器单元4、5。温度传感器单元4、5布置成各温度传感器实质上同心地围绕相应测量位置10、11,以便允许以最高可能精确度地测量温度变化。测量位置10、11的温度传感器单元4、5能例如包括串联地结合成热电偶装置的大量热电偶接合部。可以使用侧视图中示出为膜层50的厚膜或者薄膜技术将这些热接合部或者热电偶沉积到基板2上。此外,温度传感器单元4、5中的每个包括接触垫6,如此处所示,该接触垫6连接到穿过基板2中的通道8延伸至基板2的下侧的细金属线7上。所有的金属线7以套管3包覆,该套管3具有从基板2的下侧伸出的轴的形式。套管3优选配置有多个毛细管道,以便金属线可以被相互绝缘地保持。从套管3引出的线7的自由端被系到电子电路内(参见图2),以便可以将温度传感器单元10、11连接到合适的控制器装置上,可以通过该控制器装置读取测量数据。该布置中的金属线7可以被系到公用电路内或者也可被系到单独电路内。
在图1中还示出的侧视图中,很清楚的是,金属线7中的每个在接触垫与通道8之间形成了环。实际上,已经发现该环是非常不利的,因为当将样品或者样品容器设置到合适位置或者移除时可能容易损坏或者甚至扯掉金属线7的该部分,这可能导致传感器1的功能损失或甚至损坏。
图2描绘了根据本发明的传感器201的示意性三维图以及侧视图,其同样包括基板202和设置在基板上的两个测量位置210、211。
测量位置210、211中的每个包括温度传感器单元204、205以及加热电阻器212、214,该加热电阻器212、214当传感器按功率补偿模式运行时可能例如用作补偿加热器。此外,在该实例,温度传感器单元204、205包括串联地连接成热电偶装置的大量热电偶。
加热电阻器212、214以及温度传感器单元204、205按指示为层250的厚膜或者薄膜技术地形成在基板202的顶侧上,其中加热电阻器和温度传感器单元中的每个包括接触垫206、213、215。如在图1的上下文中已经描述的,这些元件经由其相应的接触垫206、213、215和合适的金属线被系到一个或多个电子电路209内。再通过粘结来形成接触垫206、213、215与相应的线207之间的电接触,但是在基板的顶侧上不形成环。在已经将金属线207连接到它们上之后,接触垫206、215在侧视图中自身呈现为轻微的突起。
图3A到3C示意性地图解了根据本发明的用于生产该类热分析传感器的方法,其具有承载层350的基板302,该层350在其他特征之中包括以薄膜或者厚膜技术沉积的至少一个接触垫、至少一个测量位置和至少一个温度传感器单元。
如图3A中所示,基板302具有两个通道308、317,分别将金属线307和316从传感器的下侧插入所述通道308、317中。利用合适的工具319和受控的温度条件,将各条线307、316的上端熔化成球320、321(参见图3B)。优选是,通过施加电能来执行该过程。
为了在大约0.1mm粗度的线的上端处形成具有大约0.4mm直径的金属球,需要大约2到5kV的火花放电,如果该线实质上由金构成。所需的电压必须与线的材料、其粗度以及期望的球直径相匹配。金属线优选包含下列金属和/或其合金中的一种:金、钯、铜。特别优选是使用实质上由金构成的线。
在进一步中,在压力和温度的影响下使已经根据前述说明生产出的金属球321、320到达熔点并压靠在接触垫上,以便在金属线316、307(参见图3)与位于基板302的顶侧上的温度传感器单元的接触垫之间形成材料上的整体连接。现在,将线307、316结合到接触垫323、325上。该类结合方法也被称为热压结合。随后将从基板302的下侧处引出的线307、316修整至期望长度并以套管303围住。套管303优选配置有多个毛细管道,在该毛细管道中金属线被相互电绝缘和热绝缘地保持。
对于具有上述尺寸的线,需要大致在10到100N范围的压缩力和大约300℃的温度来生产出材料上整体连接,所需的温度取决于线的材料。
图4到7以平面图显示了根据本发明的热分析传感器的不同实例。
图4显示了在基板402的顶侧上具有单个测量位置410的传感器401,该测量位置410被星形布置的温度传感器单元404包围。温度传感器单元404包括已经按交替顺序沉积在基板402上的两种不同热电偶材料的大量热电偶430、431。在其中两种热电偶材料相遇的每个点处,形成热电偶接合部。在两端处,温度传感器单元404分别经由接触垫423和424结合到在该平面图中不可见的金属线上。例如,在EP 0 990 893 A1中公开类似的温度传感器单元。
图5显示了具有形成在基板502上的两个测量位置510、511的热分析传感器的另一实例。
基板502是由如上所述材料之一构成的实质上的圆盘。在其顶侧上,基板承载有已经按厚膜技术生产出并且由大量单独的、串联地连接的热电偶530、531(在该实例中为二十个)构成的温度传感器单元,每个热电偶包括两种不同的贵金属。热电偶530、531设置成形成围绕两个测量位置510、511的圆形,具有分别设置在温度传感器单元504的紧挨着两个测量位置510、511的端部处的接触垫523、524。通过接触垫和结合到它们上的合适金属线,温度传感器单元504被系到电子电路内。在测量位置510、511之间,热电偶530、531形成半圆形,其可以如此处所示地平滑地弯曲或者其还可以具有多边形结构。热电偶530、531相互设置在足够大的距离处,以便它们可以相互平行地延伸而同时维持它们之间足够的隔离。在它们面向外侧或者顶侧上,热电偶530、531优选被电绝缘涂层(图中未示出)覆盖,该电绝缘涂层可能例如是透明的并且可能延伸过热电偶传感器的整个顶面。例如,在DE 39 163 11 A1中描述了该类热分析传感器的另外的实施例。
图6以平面图显示了热分析传感器的另一实施例。以厚膜技术沉积在盘形陶瓷基板602的顶侧上的温度传感器单元604用来产生适于进行差示热分析的测量信号。测量位置610、611(其还可以被称为样品位置610和参考位置611)位于圆形基板的直径上离中心点相等径向距离处。测量位置610被串联连接的热电偶630的热电堆围绕。每个热电偶630包括两种不同的热电偶材料,该热电偶材料以直线引线形式在引线的两个终点处的测量位置或者热电偶接合部之间沿大致径向延伸,以便测量位置交替地设置在离测量位置610的中心较小和较大的径向距离处。此外,在由热电偶630形成的两个圆的内部的内侧,第一热电偶材料632按同心地围绕测量位置610的环的形状设置在基板602上。第二测量位置611,即,参考位置具有与第一测量位置610实质上相同的布置并且装备有另一温度传感器单元605。
两个温度传感器单元604、605的两个电力地同等的终端被一起系到形成于基板602上的接触垫623处。两个其他终端中的每个通过连接器引线连接至另外的接触垫624、625上。接触垫623、624、625如上所述地被结合到合适的金属线上,所述金属线穿过分别位于接触垫623、624、625下面的通道行进并且从基板602的下侧引出。该线用来将温度传感器装置系到电子电路内,例如为了检测温度测量信号的目的。
另外,基板602承载有两个接触垫627、628的另一电路结构,这些接触垫627、628镜面对称地布置在两个测量位置610、611之间。连接器引线同样镜面对称地并且沿大致径向方向地从接触垫627、628延伸至第一热电偶材料632、633,以在第一热电偶材料632、633与接触垫627、628之间形成电连接。在厚膜生产工艺中考虑到该接触垫结构与被横过(traversed)的热电偶电路结构之间需要隔离。
还在基板602上设置另一共用的接触垫626。连接器引线从接触垫626行进至Y形接合部,其在该接合部处分叉成镜面对称的支路,所述支路跨过两个温度传感器单元延伸到环形的第一热电偶材料632、633内,支路引线从该处被隔离层分隔开。连接器引线和支路引线包括第二热电偶材料,第二热电偶材料分别与第一热电偶材料632、633形成热电偶。在这些热电偶处发生的信号能相应地在共用的接触垫626与接触垫627、628之间被引出为绝对温度信号。例如,在DE 10 227 182 A1中描述了该类温度传感器单元的另外的实施例。
在图7中,以平面图图解了具有设置在基板702上的四个测量位置710、711、740、741的热分析传感器的另一实施例。
测量位置710、711、740、741是实质上等同的并且将通过位置710的代表性实例来描述。
基板702也是盘形的并且包括上述材料之一。测量位置710包含以厚膜技术沉积的温度传感器单元704。温度传感器单元包括大量的热电偶742、743,所述热电偶742、743由已经按交替线迹区段地沉积在基板402上的两种不同的热电偶材料构成。热电偶742、743按双星图案地布置,以便温度传感器单元704围绕测量位置710,该测量位置710具有测量点,该测量点位于包围测量位置的四个同心圆上。热电偶的该布置是特别有利的,因为其可以容纳大量的测量点。
热电偶串联连接并且端接于基板702的中心区域中的两个接触垫723、724。接触垫723、724被如上所述地结合到从基板702的下侧穿过通道行进的合适的金属线上。例如,在EP 1 528 392 A1中描述了该类温度传感器单元的另一实施例。
如从图6以及图7中明显的,根据本发明的热分析传感器是非常有益的,因为所有的接触垫能相互比较靠近地设置在传感器的中心区域中,甚至实现了为进一步的接触垫留下空间并且因此也为具有进一步的电子元件的传感器留下空间和/或允许在基板上获得多于四个测量位置。如先前所述,可以按厚膜或者薄膜技术来获得热分析传感器的顶侧上的电路结构。如进一步的可能性,可以使用所谓的LTCC(低温共烧陶瓷)技术来生产所述基板。
在LTCC过程中,按所谓的生料状态(green state)将陶瓷材料板堆垛在彼此的顶上并且一起焙烧,以便结果生产出均匀结构。可以在生料状态的每个单独的板上加工或者打印,以便可以通过具有许多分层或者层的成品传感器来获得已经按薄膜或者厚膜技术沉积出的温度传感器单元或者其他电子元件。一方面,这允许围绕单个测量位置设置大量的测量点。另外,甚至开辟了生产三维的温度传感器装置的方法。同样可以使用如上所述的结合法来电力地接触该类结构的传感器。例如,在EP 1 875 181 A1中公开了通过LTCC工艺生产的具有温度传感器单元的热分析传感器的实例。
图8描绘了穿过其中可以使用根据本发明的热分析传感器的DSC仪的竖直截面中的示意图。DSC仪包括银制的中空圆筒形炉块801,其可以通过平坦状电阻加热器802来加热。炉块801在其上端处被盖装置803封闭,该盖装置803可以被揭开以便允许进入炉块801的内部804以用于将样品放到里面。
具有盘形基板805的热分析传感器延伸到炉块的内部空间804内,该盘形基板805经过热处理地联接到炉块801上。
盘形基板805的顶侧上的径向水平面805承载有用于样品坩锅806的第一测量位置和与第一测量位置热对称地设置并且用作参考位置的第二测量位置,如此处所示,第二测量位置可以作为用于参考坩锅807的座位。样品坩锅806和参考坩锅807的位置各包含温度传感器单元。在所示实施例中,两个温度传感器单元的两个电性相反的端部一起联接在基板上,而两个其他端部连接到延伸到炉块1外的示意性地示出的导线808上。两个导线808是先前所述的、结合到温度传感器单元上的金属线。这具有两个导线携带相应于样品位置与参考位置之间的温度差的热电信号的结果。该热电信号按已知方式相应于一方面炉块801与样品坩锅806之间存在的相应热流率与另一方面炉块801与参考坩锅807之间存在的相应热流率之间的差异。
电阻加热器802连接到供应电热能的受控电源(图中未示出)上。控制被按如此方式编写程序,即,作为时间函数地呈现出具体的动态温度分布曲线。利用设置在炉块801中的温度传感器809来记录该温度分布,并且炉块801通过示意性地绘出的信号线810执行其输出信号。因此,信号线810携带相应于具体的温度分布的信号。
附图标记811、812和813分别标记净化气体流入管道、净化气体流出管道和干气供给管道。此外,附图标记814、815和816分别标记冷却凸缘、冷却指状件和温度传感器。在冷却装置814、815与电阻加热器802之间设置热屏障817。
在该差示量热器中,样品坩锅806中的样品在炉块801内暴露的温度分布表示了激励。表示温度分布的信号线810中的信号被处理器设备以足够高更新频率来记录。通过求导数,计算出温度分布的时间导数,由此获得加热速率。与该过程同时地,记录由信号线808携带的温差信号,这表示响应于激励而出现差别的热流量。
虽然已经通过具体实例的介绍描述了本发明,但是对于读者明显的是,可以例如通过使单个实施例的特征相互结合或者通过使单个实施例彼此相对的单独功能单元互换来从本发明的教导中开发出许多进一步的变型实施例。
附图标记列表
1,201,401  传感器
2,202,302,402,602,702  基板
3,203,303  套管
4,204,404,504,604,704  温度传感器单元
5,205,605  温度传感器单元
6,206,306  接触垫
7,207,307  线
8,308  通道
10,210,410,510,610,710  测量位置
11,211,611,711  测量位置
50,250,350  层
209  电路
212  加热电阻器
213  接触垫
214  加热电阻器
215  接触垫
316  线
317  通道
319  工具
320  金属球
321  金属球
323,423,523,623,723  接触垫
325,424,524,624,724  接触垫
625  接触垫
626  接触垫
627  接触垫
628  接触垫
430,530,630  热电偶
431,531  热电偶
632  热电偶材料
633  热电偶材料
740  测量位置
741  测量位置
742  热电偶
743  热电偶
801  炉块
802  电阻加热器
803  盖装置
804  炉块的内部
805  基板
806  样品坩锅
807  参考坩锅
808  导线
809  温度传感器
810  信号引线
811  净化气体流入管道
812  净化气体流出管道
813  干气供给管道
814  冷却凸缘
815  冷却指状件
816  温度传感器
817  热屏障

Claims (14)

1.用于制造热分析传感器,具体地说,差示扫描量热传感器的方法,该传感器包括具有顶侧和下侧的基板、至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫,其中所述至少一个测量位置、所述至少一个温度传感器单元和所述电接触垫设置在所述传感器的顶侧上,利用所述温度传感器单元测量所述测量位置处的温度,并且其中所述温度传感器单元经由所述电接触垫连接至金属线并且因此被系到电子电路内;
所述方法包括以下步骤:
a.制备所述基板;
b.在所述基板的顶侧上生产出至少一个测量位置、至少一个温度传感器单元和至少一个电接触垫;
c.在所述基板中制造出通道以用于至所述电接触垫的连接;
d.从所述基板的下侧将金属线插入所述通道内;
e.熔化所述线的上端并由此形成金属球;以及
f.通过给所述金属球施加压力和热量来完成所述金属线的上端与所述电接触垫之间的材料上整体连接形式的结合。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述传感器的顶侧上形成两个或更多个测量位置和两个或更多个温度传感器单元,其中将单个专用温度传感器单元分配至各测量位置。
3.根据权利要求1或2中一项所述的方法,其特征在于,将所述温度传感器单元配置成包括至少两个热电偶的热电偶布置,所述热电偶以一或更多层形成在所述传感器的顶侧上。
4.根据权利要求1到3中一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述传感器的顶侧上形成至少一个加热电阻器和至少另一电接触垫以及形成穿过所述传感器的另一通道;其中所述加热电阻器经由所述电接触垫和另外的金属线连接至供电电源,所述加热电阻器用来加热所述至少一个测量位置,并且其中在所述电接触垫与形成在另外的金属线的上端处的金属球之间形成了结合接头形式的材料上整体连接。
5.根据权利要求1到4中一项所述的方法,其特征在于,按厚膜或者薄膜技术在所述传感器的顶侧上生产出所述温度传感器单元、所述加热电阻器和/或所述电接触垫。
6.根据权利要求1到5中一项所述的方法,其特征在于,所述金属线包含下列金属或者其合金中的至少一种:黄金、钯和铜。
7.根据权利要求1到6中一项所述的方法,其特征在于,所述金属线具有0mm到1mm之间的近似直径,优选在0mm到0.5mm之间,并且特别是大约0.1mm的直径。
8.根据权利要求1到7中一项所述的方法,其特征在于,所述金属球具有大约0.01到0.25mm的直径。
9.根据权利要求1到8中一项所述的方法,其特征在于,所述电子电路被设计成,所述传感器可用于根据电力补偿原理和/或根据热流原理的DSC测量。
10.热分析传感器,特别是DSC传感器,包括具有顶侧和下侧的基板,其中在所述顶侧上形成至少一个测量位置、一个温度传感器单元和至少一个电接触垫,其中所述温度传感器单元经由所述电接触垫连接到至少一个金属线上并且因此被系到电子电路内,所述温度传感器单元检测所述测量位置的温度,其特征在于,所述金属线从所述基板的下侧进入形成于所述基板中的通道内,并且所述线在其上端处端接金属球,通过施加压力和温度,所述金属球在所述金属线的上端与所述电接触垫之间形成了结合接头形式的材料上整体连接。
11.根据权利要求10所述的热分析传感器,其特征在于,所述传感器还包括形成在所述传感器的顶侧上的至少一个加热电阻器和至少一个另外的电接触垫,其中所述加热电阻器经由所述电接触垫和另外的金属线连接至供电电源,所述加热电阻器用来加热所述至少一个测量位置。
12.根据权利要求10或11所述的热分析传感器,其特征在于,所述基板包含至少一种下列不导电材料或其混合物:氧化铝、滑石、亚硝酸铝和玻璃陶瓷。
13.根据权利要求10或11所述的热分析传感器,其特征在于,所述基板包含至少一种下列导电材料或其混合物:钢或者硬金属。
14.根据权利要求10到13中一项所述的热分析传感器,其特征在于,所述基板是大体上盘形的。
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