CN114041194B

CN114041194B - Ntc薄膜热敏电阻和制造ntc薄膜热敏电阻的方法

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Publication number: CN114041194B
Application number: CN202080049138.4A
Authority: CN
Inventors: T·斯坦德尔; J·伊尔; C·L·米德; T·伯纳特; S·雷多菲; M·维拉贝尔
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2040-07-03
Also published as: JP2022539054A; EP3994710A1; US20220238260A1; WO2021004957A1; JP7318022B2; CN114041194A

Abstract

描述了一种NTC薄膜热敏电阻器(1)，其由至少一个第一薄层电极(3a)、至少一个NTC薄层(2)和至少一个第二薄层电极(3b)组成。另一方面涉及一种制造NTC薄膜热敏电阻器(1)的方法。

Description

NTC薄膜热敏电阻和制造NTC薄膜热敏电阻的方法

本发明涉及一种NTC薄膜热敏电阻以及制造NTC薄膜热敏电阻的方法。

由于小型化，减小电子元件、部件和传感器的尺寸以在终端设备中安置尽可能大量的电子元件并使它们性能更好是令人高度感兴趣的。特别是，越来越多的传感器被安装到终端设备中，目的是使它们更智能并且更安全。

NTC热敏电阻是具有负温度系数的电阻，其通常用作电子设备中用于温度测量的传感器。在专利文献US 20090179732 A1中介绍了用于NTC热敏电阻的有利陶瓷。在实施例中，以一种多层结构类型揭示了典型的 NTC 热敏电阻，其中陶瓷被加工成厚度为 20 至50 μm 的薄膜，成品多层 NTC 热敏电阻在所有三个空间方向都具有数毫米的尺寸。这样的尺寸不适合于许多应用。通过明显减小它们的尺寸，不仅可以为应用中的其他元件创造空间，而且此外可以开辟全新的应用可能性和领域。

例如，通过使 NTC 热敏电阻制作得非常薄，它们可以变得柔韧，因此可以机械无损地弯曲。此外，如果实现具有小尺寸的NTC 热敏电阻，这可能会降低其热质量，从而改善NTC 热敏电阻的响应时间和灵敏度。

因此，希望制造在所有空间方向上都具有小尺寸的 NTC 热敏电阻以及特别平坦的 NTC 热敏电阻。

本发明的目的是提供一种有利的NTC薄膜热敏电阻以及用于制造NTC薄膜热敏电阻的方法。

该目的通过根据权利要求1的NTC薄膜热敏电阻以及通过根据另一独立权利要求的用于制造NTC薄膜热敏电阻的方法得以实现。在进一步的权利要求中可以获悉进一步的有利实施方案、可能的装置和可能的方法步骤。

描述了一种NTC薄膜热敏电阻，其由至少一个第一薄层电极、至少一个NTC薄层和至少一个第二薄层电极组成。作为薄层的电极以及功能性 NTC 层的形成使得可以实现具有极小尺寸的 NTC 热敏电阻，尤其是在厚度方面。在此，薄层尤其可以理解为是指由微米范围内的固体物质构成的层。替代地或附加地，薄层可以理解为是指厚度小于10μm的层。根据本发明的NTC薄膜热敏电阻可以优选地仅具有薄层电极和薄层而没有其他类型的层。

通过明显减小NTC热敏电阻的尺寸，不仅可以为应用中的其他元件创造空间，而且此外可以开辟全新的应用可能性和领域。例如，由于 NTC 热敏电阻制作得非常薄，因此它们可以是柔韧的并因此可以机械无损地弯曲。此外，如果实现具有小尺寸的 NTC 热敏电阻，这会降低其热质量，从而可以改进具有 NTC 热敏电阻的传感器的响应时间和灵敏度。

NTC薄层可以具有单晶或多晶的功能陶瓷，其可以具有尖晶石结构或钙钛矿结构。此类材料具有特征性的非线性温度系数，通过该系数可以实现精确的温度测量。此外，具有钙钛矿结构的功能陶瓷特别适合在高温下使用，因为在高温下钙钛矿结构的电性能相对于尖晶石结构受到的损害要小。

NTC薄层至少可以具有元素Mn和Ni以及元素Zn、Fe、Co、Cu、Zr、Y、Cr、Ca、Al中的至少一种。这些元素适合形成具有尖晶石-或钙钛矿结构的功能陶瓷。通过改变功能陶瓷中不同元素的比例，可以匹配NTC薄层的B值，使温度系数的斜率在应用感兴趣的温度范围内特别陡峭，从而实现精确的温度测量。

此外，薄层电极可以由导电陶瓷构成。与替代材料（例如金属）相比，导电陶瓷更牢固地粘附在功能陶瓷上。此外，由导电陶瓷制成的薄层电极具有与功能陶瓷相似的热膨胀系数，由此可以避免温度变化时NTC薄膜热敏电阻中的机械应力。

替代地，薄层电极可由一个或多个金属层片组成，所述金属例如为Cu、Pt、Cr、Ni、Ag、Pd、Au、Ti或这些元素的混合物、金属间化合物以及合金。由金属制成的薄层电极具有高导电性，由此NTC 薄膜热敏电阻可以具有较低的连接电阻。

在一个实施方案中，第一和第二薄层电极可以布置在NTC薄层的表面上。因此，与NTC薄层布置在第一和第二电极之间的实施方式中相比，可以使NTC薄膜热敏电阻形成得更薄。此外，在电极布置在表面上的一个实施方式中，测量电流沿着NTC薄层流动而非垂直于该层。由于功能性NTC薄层表面的尺寸可以是NTC薄层厚度的数倍，这样设计的NTC薄膜热敏电阻可以展现更精确的测量精度。

此外，第一和第二薄层电极可以以叉指梳状结构布置在表面上。由于常见的梳状结构中的电极彼此具有等距的距离，因此在给定的测量电压下，相同的电场作用在电极之间。因此，配备有具有叉指梳状结构的电极的NTC薄膜热敏电阻的测量电流具有有关于所施加的测量电压的有利的线性。

在另一实施方式中，NTC薄膜热敏电阻可以具有多个第一和第二薄层电极，其中各一个NTC薄层被布置在第一薄层电极与第二薄层电极之间。在这样的实施方式中，测量电流垂直于NTC薄层的表面流动。因此，与在NTC薄层的表面上具有第一和第二电极的NTC薄膜热敏电阻相比，可以产生小得多的整个NTC薄膜热敏电阻的横向尺寸。通过将多个 NTC 薄层彼此叠置，可以额外提高 NTC 薄膜热敏电阻的测量精度。

此外，第一和第二薄层电极可以在它们相对于 NTC 薄层悬垂的区域中，叠置在各自位于其下方的同样相对于 NTC 薄层悬垂的第一或第二薄层电极上。叠置的薄层电极的形状可以匹配于位于其下方的薄层电极。通过已经施加的薄层电极，在相对于 NTC 薄层电极悬垂的区域中的表面状况或形貌可显示出不平整或倾斜。这些不平整或倾斜通过薄层电极形状匹配地叠置在位于其下方的薄层电极上而被再现，并且提高电接触面积以及相邻薄层电极之间的附着力。因此确保了与每个薄层电极的电接触。在多层元件的情况下，内部电极层的电接触可能易于出现困难，特别是如果电极层在多层元件的边缘处与该元件齐平。在这种多层元件的情况下，只有在多层元件的边缘处暴露的电极层的横截面可以用作用于进一步电接触的接触面。由于电极层的横截面，特别也是在薄层电极的情况下，可以产生得非常小，因此元件的电阻会无意地变高，或者甚至各个电极层可以保持完全电绝缘。通过薄层电极相对于 NTC 薄层突出并形状匹配地彼此叠置，促进了每个单独的薄层电极的电接触。

此外，第一和第二薄层电极在它们相对于NTC薄层悬垂的区域中可以比位于其下方的相对于NTC薄层悬垂的第一或第二薄层电极短。由于这种设计，通过使元件在厚度方向上逐渐变细的薄层电极形成阶梯形状。在这种情况下，每个薄层电极形成一个台阶。由于每个薄层电极形成一个接触面，类似于台阶，每个单独的薄层电极可以直接电接触。这降低了布置在 NTC 传感器内部中的内部电极保持电气绝缘且不起作用的风险。通过将薄层电极各自相对于位于其下方的薄层电极还进一步缩短，可以提高各个薄层电极以及整个 NTC传感器的接触面积。因此保留了位于其下方的薄层电极的较大表面，其可用作用于电接触的接触表面。通过提高NTC薄层传感器的接触表面，降低了元件的接触电阻。由于 NTC 电阻的特性，即电阻随温度升高而减小，因此小的接触电阻特别有利于高温范围内的精确测量。

此外，第一薄层电极可以在NTC薄膜热敏电阻的第一侧上相对于NTC薄层悬垂并且第二NTC薄层电极在该第一侧上相对于NTC薄层缩短，并且第二薄层电极可以在NTC薄膜热敏电阻的与第一侧相对的第二侧上相对于NTC薄层悬垂并且第一薄层电极在该第二侧上相对于NTC薄层缩短。由于这种设计，在NTC薄膜热敏电阻的第一和第二侧上形成阶梯形状，其使元件在厚度方向上逐渐变细。通过在两侧之一上相对于 NTC 薄层延长电极，各个薄层电极在该侧重叠并因此可以接触在一起。由于在这一侧的另一个电极相对于NTC薄层被缩短，因此电极之间始终存在NTC薄层，从而防止第一与第二电极之间发生短路。

第一和第二薄层电极在第一和第二侧上凸出的子区域可以用金属化糊剂或其他导电介质来增强。即使在薄层电极的凸出子区域上重叠了多个薄层电极层片时，这些子区域中的电极仍然形成得极薄且易碎。例如，可以将金属化糊剂施加在重叠的子区域上，以增强电极并使得电极易于接触。

此外，NTC薄层可以在垂直于第一和第二侧并且彼此相对的第三和第四侧上相对于薄层电极悬垂。非导电NTC薄层的悬垂确保了第一和第二薄层电极也在边缘区域中彼此封装。以这种方式可以确保，尽管彼此之间的间距很小，但第一和第二电极不会短路。

NTC 薄层可以在它们相对于薄层电极悬垂的区域中比位于其下方的NTC 薄层短。由此，在 NTC 薄层悬垂的那侧上形成了 NTC 薄膜热敏电阻的对角边缘。NTC 薄膜热敏电阻的棱台形设计提供了低重心，由此元件更稳定地叠置。

NTC薄膜热敏电阻可以额外地布置在载体材料上。载体材料可以提高NTC薄膜热敏电阻的机械稳定性。高机械稳定性对于元件的运输和安装以避免损坏而言尤其重要。因此该元件可以布置在载体材料上。

载体材料可以已经形成为第一电极。为此，较厚的导电陶瓷层或稳定的金属层可用作载体材料。因此可以避免提供额外的载体材料。

电路或微电子机械系统可以集成到载体材料中，或者载体材料可以是电子元件的组成部分。以此方式，NTC薄膜热敏电阻可以与电子部件一体连接和接触。除了由半导体例如硅构成的电子部件外，陶瓷电子部件非常适合用于集成 NTC 薄膜热敏电阻，因为它们具有与 NTC 薄膜热敏电阻相似的热膨胀系数。

此外，可以在 NTC 薄膜热敏电阻上施加保护层，或者可以将整个元件嵌入保护层中，以保护元件免受机械、化学和其他环境影响。玻璃、硅树脂或其他聚合物可以适合作为保护层的材料。

在一个有利的实施方案中，NTC薄层可以薄于3μm。因此，即使具有多个 NTC 薄层，NTC 薄膜热敏电阻的薄的设计也是可能的。还应指出的是，NTC 薄层必须足够厚，以避免电极之间发生短路。因此，对于典型的电压范围和材料，建议厚度超过 0.01 µm。

在另一个实施方式中，薄层电极可以薄于10μm。如果薄层电极形成得非常厚，则可以防止 NTC 薄膜热敏电阻的薄的造型。

整个 NTC 薄膜热敏电阻可以薄于100 µm。由此确保将各个非常薄的薄层的优点转移到整个元件上，并且整个 NTC 薄膜热敏电阻保持非常薄。

NTC薄膜热敏电阻能够适合集成到基板或印刷电路板中。基板和甚至印刷电路板通常只能有几百µm厚。由于根据本发明的NTC薄膜热敏电阻可以更薄，因此它不仅可以作为SMD元件安装在基板或印刷电路板上，而且还可以集成在其中。

一个有利的装置可以具有印刷电路板和NTC薄膜热敏电阻，其中NTC薄膜热敏电阻集成在印刷电路板中。因此，不仅可以节省印刷电路板上的空间，可以将其用于其他元件，而且将 NTC 薄膜热敏电阻集成到印刷电路板中同时拓宽了其功能。

在另一个有利的装置中，可以将多个NTC薄膜热敏电阻布置成矩阵。由于 NTC 薄膜热敏电阻的尺寸小，尤其是在其所需的表面方面，因此NTC 薄膜热敏电阻非常适用于应进行空间分辨温度测量的传感器应用。为此，将多个 NTC 薄膜热敏电阻并列布置在矩阵上。

本申请的另一方面涉及用于制造NTC薄膜热敏电阻的方法。所述NTC薄膜热敏电阻尤其可以是之前描述的NTC薄膜热敏电阻。

所述方法包括以下步骤：

a) 提供非导电载体材料；

b) 施加至少一个第一薄层电极；

c) 施加至少一个NTC 薄层

d) 施加至少一个第二薄层电极。

可能需要非导电载体材料作为平坦基面，以便在其上形成其他层。在至少一个NTC薄层和至少一个第一和第二薄层电极已经完成之后，NTC薄膜热敏电阻才起作用。

电路或微电子机械系统可以集成到载体材料中，或者载体材料可以是电子元件的组成部分。因此，可以用 NTC 薄膜热敏电阻升级电子元件。由于一体的结构类型，电子部件可以直接与 NTC 薄膜热敏电阻连接并且电接触。特别是陶瓷电子部件适合作为载体材料，因为它们具有与 NTC 薄膜热敏电阻相似的热膨胀系数并且 NTC 薄膜热敏电阻很好地粘附于其上。由半导体（例如硅）制成的电子部件、电路和微电子机械系统同样可用作载体材料。

在该方法中，第一和第二薄层电极可以布置在NTC薄层的表面上。根据这种方法的NTC薄膜热敏电阻可以比将NTC薄层布置在第一与第二电极之间的结构类型中更薄地设计。在两个薄层电极都在一个表面上的布置中，测量电流沿着 NTC 薄层流动，而不是垂直流过该层。由于NTC薄膜热敏电阻的横向尺寸可以是NTC薄层厚度的数倍，因此这种NTC薄膜热敏电阻可以表现出更精确的测量精度。

在该方法的另一个实施方式中，可以将各一个NTC薄层布置在第一薄层电极与第二薄层电极之间。在根据本实施方式的方法形成的NTC薄膜热敏电阻中，测量电流垂直于表面流过NTC薄层。与在NTC薄层的表面上具有第一和第二电极的NTC薄膜热敏电阻相比，这种NTC薄膜热敏电阻的横向尺寸不会在非常高的程度上影响测量精度。因此，通过这些方法，NTC 薄膜热敏电阻可以具有小得多的尺寸。此外，为了改善NTC薄膜热敏电阻的测量精度，可以将NTC薄层彼此堆叠。

该方法也可以这样进行，即，在步骤 b) 中，第一薄层电极也被施加在其下没有NTC 薄层的第一区域中，而在步骤 d) 中，第二薄层电极也被施加在其下没有 NTC 薄层的第二区域中，其中第一和第二区域没有彼此重叠，并且该方法包括一系列步骤，其中首先施加第一薄层电极层，然后施加 NTC 薄层，然后施加第二薄层电极，随后再次施加NTC薄层，然后又施加第一薄层电极。

因此，薄层电极位于两个区域中，在这两个区域中它们相对于NTC薄层悬垂，形状匹配地在各自的位于其下方的第一或第二薄层电极上。基于该方法制造的NTC薄膜热敏电阻的优点在于，布置在NTC薄膜热敏电阻内部中的薄层电极更可靠地电接触并且因此整个元件的鲁棒性更好。

此外，在步骤b)和d)中，在这两个区域中的薄层电极各自也可以比位于其下方的第一或第二薄层电极施加得更短。以此方式，在第一和第二区域中形成各一个阶梯形状，其中各个台阶由薄层电极形成。根据薄层电极相对于位于其下方的薄层电极缩短了多少，薄层电极的接触面可以扩大，从而降低了接触电阻。这种NTC薄膜热敏电阻特别适用于高温下的精确温度测量，因为NTC电阻随着温度升高而降低。

NTC 薄层可以在列出的的任何方法中用 CSD方法（化学溶液沉积）来施加。根据几何形状和使用的材料，为此可以使用旋涂、浸涂或喷墨印刷，这各是一种CSD方法。喷墨打印的优点是 NTC 薄层可以模块化匹配，并且该方法可变性更大。

替代地，第一和第二薄层电极以及NTC薄层都可以用PVD-或CVD-方法施加在所提及的方法中。由此确保所有层都可以形成为薄层。

除了提到的方法步骤之外，NTC 薄膜热敏电阻可以在进一步的方法步骤中经受烧结工艺。通过烧结工艺使 NTC 薄层（其大都作为功能陶瓷存在）变得更具机械负荷能力和抗变形。此外，取决于沉积方法，钙钛矿-或尖晶石结构通常会在冷却过程中才出现。

在该过程之后，可以将NTC薄膜热敏电阻与载体材料分离，或者可以将载体材料借助于研磨工艺或蚀刻工艺减薄或完全去除。因此，对于每个 NTC 薄膜热敏电阻，可以权衡是小厚度还是该NTC 薄膜热敏电阻一定的机械稳定性是首要的。根据偏好，可以将载体材料的厚度减少到所需程度，或者可以将 NTC 薄膜热敏电阻直接从载体材料上分离。

下面借助示意图更详细地描述本发明。

图1示出了本发明的第一实施例的示意性截面图

图2示出了第二实施例的示意性截面图，其中载体材料用作第一电极。

图3示出了第三实施例的示意性截面图

图4示出了第三实施例的示意性俯视图

图5示出了第四实施例的示意性截面图

图6示出了第四实施例的立体视图

图7示出了具有附加接触垫的第四实施例的立体视图

相同的要素、相似的或表面上相同的要素在图中具有相同的附图标记。图和图中的大小比例并非是按正确比例的。

图1中示出了NTC薄膜热敏电阻1的截面图。第一薄层电极3a、在其上的NTC薄层2和在其上的第二薄层电极3b布置在载体材料4上。

在该实施例中，载体材料4是电绝缘且平坦的。用于制造薄层的可能的热处理步骤需要载体材料4的一定的热稳定性，在该热处理步骤中可以达到超过500°C的温度。用于载体材料4的合适的绝缘和热稳定的材料是多晶或单晶的陶瓷、钝化半导体、聚合物或玻璃。多晶或单晶的陶瓷可以是例如 YSZ、AlN、ZnO、氧化铝或蓝宝石，钝化半导体例如是用SiOx钝化的单晶硅，和聚合物例如是聚酰亚胺。

载体材料4优选非常薄，具有不大于100μm且不小于1μm的厚度，但它也可以明显更厚。此处和下文中，将堆叠（即垂直于层的表面）方向上的尺寸称为厚度。第一薄层电极3a、NTC薄层2和第二薄层电极3b在堆叠方向上上下重叠地布置。NTC薄膜热敏电阻1可以在制造完成后与载体材料4分离，或者可以将载体材料4减薄。为此可以使用已知的蚀刻-或研磨工艺。

此外，载体材料4也可以具有功能性质并且例如包括集成电路（IC）或微机电系统（MEMS）。以此方式，NTC薄膜热敏电阻1可以与至少一个其他电子器件连接，例如压力传感器或压电传感器，从而可以在一个电子元件中的聚集不同的功能。

在图1的实施例中，第一和第二薄层电极3a、3b布置在有源NTC薄层2的上方和下方。薄层电极3a、3b优选非常薄，具有小于10μm的厚度。取决于所使用的材料，薄层的化学和物理沉积工艺，如PVD-、CVD-、CSD-或电镀方法，适用于形成薄层电极3a、3b。电极可以由一个或多个层以及由相同或不同的材料构建而成。不同的电极和电极层可以但非必须由相同的材料组成。适用于电极的导电材料是金属、合金、金属间化合物或导电陶瓷。金属可以是例如Cu、Ni、Ag、Au、Pt、Mo或Wo。合金例如可以是Cr/Ni/Ag或Cr/Au。金属间化合物可以是钛、镍或钼的硅化物。导电陶瓷例如可以是LNO或ITO。

NTC薄层2薄于3μm，优选甚至薄于1μm，并且通过一个或多个涂覆-以及热处理步骤来施加。NTC薄层2的合适的涂覆方法是CSD方法，其中例如通过旋涂、浸涂、喷涂或喷墨印刷来施加该层。通过PVD方法沉积NTC薄层2同样是可行的。NTC薄层2由具有尖晶石-或钙钛矿结构的单相或多相的功能陶瓷构成。适用于具有尖晶石结构的NTC薄层2的元素是Ni、Mn、Co、Fe、Cu和Zr。例如，对于用作 NTC 薄层 2的具有尖晶石结构的功能陶瓷，80原子% Mn与20原子% Ni 可能是合适的混合比例。钙钛矿结构可以用元素 Y、Cr、Ca、Al 和/或 Mn 来实现。

图2示出了本发明的第二实施例，其类似于图1的实施例。在该实施例中也在载体材料 4 上上下重叠地施加了三个层。然而，与第一实施例相反，在此，载体材料4同时也是第一电极或底部电极。在也用作第一电极的载体材料4上，上下重叠地施加了NTC薄层2、第二薄层电极3b以及保护层5。

在该实施例中，载体材料4具有足够的导电性以用作底部电极。合适的材料是金属、合金或高度掺杂的半导体。同样可以使用涂覆有导电材料的绝缘体。特别地，载体材料4也可以作为导电陶瓷存在。因此特别容易将NTC薄膜热敏电阻1与本身具有导电陶瓷的另一个电子元件连接。以此方式，可以将不同元件的两个或多个功能组合，并一体地聚集到一个元件中。

保护层5是电无源层，其保护NTC薄膜热敏电阻1免受机械、化学和其他环境影响。在NTC薄膜热敏电阻1的一侧涂覆有保护层5的情况下，可以像在其他薄层的情况下一样使用薄层方法，尤其是PVD方法。替代地，也可以将NTC薄层传感器2胶合或焊接成薄膜。适合保护层5的合适材料可以是玻璃、硅树脂或其他聚合物。保护层5不一定必须如图2中所示般施加在NTC薄膜热敏电阻1的一侧上，而是可以包围NTC薄膜热敏电阻1。如果将NTC薄膜热敏电阻1与载体材料4分离或者将其设计得特别薄，特别有利的是将NTC薄膜热敏电阻1整个包裹在保护层5中。

图3示出了本发明的另一个实施例，其类似于图2中的实施例。三个层在载体材料4 上上下重叠地堆叠。然而，与之前的实施例相反，载体材料4在此不导电并且因此不用作电极。将NTC薄层2施加在载体材料4上。在NTC薄层2上，直接施加第一和第二薄层电极3a、3b两者，其中在图3中仅可见一个薄层电极3a、3b。薄层电极 3a、3b 和 NTC 薄层 2 在此同样通过保护层 5 确保免受环境影响。

图4中示出了NTC薄膜热敏电阻1的俯视图，其中，如在图3的实施例中那样，两个电极都布置在NTC薄层2上。第一和第二薄层电极3a、3b是以叉指梳状结构布置的。由于薄层电极3a、3b具有彼此等距的距离，因此在给定的测量电压下，相同的电场作用在薄层电极3a、3b之间。因此，配备有具有叉指梳状结构的薄层电极3a、3b的NTC薄膜热敏电阻1的测量电流具有有关于所施加的测量电压的有利的线性。电极结构可以在借助于荫罩将薄层电极3a、3b沉积在NTC薄层2上时直接实现，或者在事后通过光刻方法实现。取决于所需电阻和NTC薄膜热敏电阻1的设计，薄层电极3a、3b的另一布置可能更有吸引力。

由于将第一和第二薄层电极3a、3b布置在NTC薄层2的表面上，因此NTC薄膜热敏电阻1可以以小于50μm的厚度被设计得特别薄。此外，对NTC薄层2的品质的要求可以较低，因为测量电流相对较远地沿着表面流动，并且NTC薄层2的垂直缺陷对其影响很小。

图5中示出了另一实施例的截面图。在该实施例中，NTC薄膜热敏电阻1是多层元件。第一和第二薄层电极3a、3b已经交替地施加在非导电载体材料4上，其中NTC薄层2始终位于它们之间。在第一和第二侧的边缘区域中，在每种情况下薄层电极3a、3b中的一种相对于NTC薄层2悬垂，而另一种相对于NTC薄层2缩短。以此方式，一种薄层电极3a、3b可以容易地彼此连接，同时可以防止与对向薄层电极短路。通过将各个薄层电极3a、3b彼此形状匹配地叠置，相邻薄层电极之间增加的接触表面改善了电接触并减少了薄层电极之一未被电接触的风险。

由导电陶瓷形成多层 NTC 薄膜热敏电阻 1 的内电极可能是有利的，因为它很好地粘附到功能陶瓷 NTC 薄层2上并且 NTC 薄膜热敏电阻 1 的整个有源元件是全陶瓷形成的。尽管如此，在这种情况下由金属或另一种导电材料形成多层结构的最下部和最上部的电极可能是有利的。

由于层结构和悬垂，在NTC薄膜热敏电阻1的第一和第二侧上形成阶梯形状，这使得元件在厚度方向上逐渐变细。薄层电极3a、3b可以在它们相对于NTC薄层2悬垂的区域中相对于位于其下方的薄层电极3a、3b缩短。因此，可以扩大薄层电极3a、3b的接触面，并且降低NTC薄膜热敏电阻1的接触电阻。具有小接触电阻的NTC薄膜热敏电阻1特别适用于高温范围内的精确测量，因为NTC电阻随着温度升高而降低。

所有三种层类型重叠的中间的区域是NTC薄膜热敏电阻1的有源测量区域。只有一种薄层电极与NTC薄层电极2交替的区域与计量技术无关，应设计得尽可能小。电极可以在薄层电极3a、3b聚集在一起的边缘处接触。

图6示出了NTC薄膜热敏电阻1的立体图，其同样具有与图5中的NTC薄膜热敏电阻1一样的多层结构并且布置在载体材料4上。在该实施例中，NTC薄层2在垂直于第一和第二侧的第三和第四侧上相对于薄层电极3a、3b悬垂。悬垂的NTC材料在图6中的第三和第四侧上形成倾斜的斜面。NTC薄膜层2的悬垂确保了第一和第二薄层电极3a、3b在该边缘区域中也被彼此包封。以此方式确保了，尽管彼此的间距很小，但第一和第二薄层电极3a、3b不会彼此短路。由于薄层电极3a、3b在边缘处尽管多层重叠但始终还是很薄，因此建议用金属糊剂、接触垫、丝网印刷方法、薄层方法或电镀工艺来增强电极。图7中示出了具有附加接触垫的图6中的NTC薄膜热敏电阻1。

所描述的层结构导致，与薄层电极 3a、3b 布置在 NTC 薄层2 的表面上的实施例相反，这些实施例中的测量电流垂直流过 NTC层。一方面，由此提高了对NTC薄层2的品质的要求，因为缺陷对测量电流的影响更大；另一方面，测量精度不依赖于NTC薄层2的表面的大小。因此，用该层结构，可以实现这样的NTC薄膜热敏电阻1，其以边长为80至120μm的基面和小于100μm的厚度，不仅极薄，而且还具有小的表面积。

具有如此小的表面积的传感器例如可以用于位置分辨测量中。如果将多个NTC薄膜热敏电阻1根据实施例之一布置成矩阵，则可以用这种布置进行位置分辨的温度测量。此外，具有如此小的尺寸的电子元件注定要与其他电子元件连接或被集成在其中。尤其是，根据本发明的NTC薄膜热敏电阻1还可以集成到经常仅还具有几百µm的厚度的印刷电路板中，而不必安装在印刷电路板上。

附图标记列表

1 NTC薄膜热敏电阻

2 NTC薄层

3a 第一薄层电极

3b 第二薄层电极

4 载体材料

5 保护层

Claims

1.NTC薄膜热敏电阻 (1)，其具有至少一个第一薄层电极 (3a)，至少一个NTC薄层(2)，和至少一个第二薄层电极 (3b)，

其中NTC薄膜热敏电阻(1)具有多个第一和第二薄层电极(3a、3b)，和

其中各一个NTC薄层(2)布置在第一薄层电极（3a）与第二薄层电极（3b）之间，

其中第一薄层电极(3a)在NTC薄膜热敏电阻(1)的第一侧上相对于NTC薄层(2)悬垂，并且第二薄层电极(3b)在第一侧上相对于NTC薄层（2）缩短，和

其中，第二薄层电极(3b)在NTC薄膜热敏电阻(1)的与第一侧相对的第二侧上相对于NTC薄层(2)悬垂，并且第一薄层电极(3a)在第二侧上相对于NTC薄层（2）缩短。

2.根据前述权利要求所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

-其中NTC薄层(2)具有单晶或多晶的功能陶瓷，所述功能陶瓷具有尖晶石结构或钙钛矿结构。

3.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄层(2)具有元素Mn、Ni、Zn、Fe、Co、Cu、Zr、Y、Cr、Ca或Al中的至少之一。

4.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中薄层电极(3a、3b)由导电陶瓷构成。

5.根据权利要求1或2所述的NTC薄膜热敏电阻（1），

其中薄层电极(3a、3b)由一个或多个金属层片组成，所述金属如Cu、Pt、Cr、Ni、Ag、Pd、Au、Ti、这些元素的混合物或合金。

6.根据权利要求1或2所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中第一和第二薄层电极（3a、3b）在它们相对于NTC薄层(2)悬垂的区域中叠置在各自位于其下方的相对于NTC薄层(2)悬垂的第一或第二薄层电极（3a、3b）上。

7.根据权利要求1或2所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中第一和第二薄层电极（3a、3b）在它们相对于NTC薄层(2)悬垂的区域中比位于其下方的相对于NTC薄层(2)悬垂的第一或第二薄层电极（3a、3b）短。

8.根据权利要求1或2所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中用金属化糊剂或其他导电介质增强第一和第二薄层电极(3a、3b)的在第一和第二侧上凸出的子区域。

9.根据权利要求1或2所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄层(2)在垂直于第一和第二侧并且彼此相对的第三和第四侧上相对于薄层电极(3a、3b)悬垂。

10.根据权利要求9所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄层(2)在它们相对于薄层电极(3a、3b)悬垂的区域中比位于其下方的NTC薄层(2)短。

11.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄膜热敏电阻（1）布置在载体材料（4）上。

12.根据权利要求11所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中载体材料(4)形成为第一电极。

13.根据权利要求11所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中，电路或微电子机械系统集成在载体材料(4)中，或者载体材料(4)是电子元件的组成部分。

14.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄层 (2)薄于3 µm。

15.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中薄层电极(3a、3b)薄于10μm。

16.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中整个 NTC 薄膜热敏电阻 (1)薄于100 µm。

17.根据权利要求1或2所述的 NTC 薄膜热敏电阻 (1)，

其中NTC薄膜热敏电阻(1)适合集成到基板或印刷电路板中。

18.一种装置，其具有：

-印刷电路板,

-根据权利要求1-17之一所述的NTC薄膜热敏电阻 (1)，

其中所述NTC薄膜热敏电阻（1）集成在所述印刷电路板中。

19.一种装置，其具有：

- 多个根据权利要求1至17之一所述的NTC薄膜热敏电阻(1)，

其中NTC薄膜热敏电阻(1)布置成矩阵。

20.用于制造NTC薄膜热敏电阻 (1)的方法，其具有以下步骤：

a) 提供非导电载体材料 (4);

b) 施加至少一个第一薄层电极 (3a);

c) 施加至少一个NTC 薄层 (2)

d) 施加至少一个第二薄层电极 (3b),

其中步骤b)可以在步骤c)之前或之后进行，

21.根据权利要求20所述的方法，

其中在步骤b)中，第一薄层电极(3a)也被施加在没有NTC薄层(2)位于其下的第一区域中，和

其中在步骤d)中，第二薄层电极(3b)也被施加在没有NTC薄层(2)位于其下的第二区域中，和

其中第一和第二区域彼此不重叠，并且该方法包括一系列步骤，其中首先施加第一薄层电极(3a)，然后施加NTC薄层(2)，然后施加第二薄层电极(3b)，然后再次施加NTC薄层(2)，并且随后再次施加第一薄层电极(3a)。

22.根据权利要求20或21之一所述的方法，

其中用 CSD方法施加NTC 薄层(2)。

23.根据权利要求20或21之一所述的方法，

其中用PVD-或CVD方法施加第一和第二薄层电极(3a、3b)和NTC薄层(2)。

24.根据权利要求20或21之一所述的方法，

其中在进一步的方法步骤中，使NTC薄膜热敏电阻(1)经受烧结工艺。

25.根据权利要求20或21之一所述的方法，

其中在进一步的方法步骤中，将由第一和第二薄层电极（3a、3b）和NTC薄层(2)组成的层堆叠与载体材料（4）分离，或者将载体材料（4）借助于研磨工艺或蚀刻工艺减薄或完全去除。