DE102006022290A1

DE102006022290A1 - Heater with integrated temperature sensor on support

Info

Publication number: DE102006022290A1
Application number: DE200610022290
Authority: DE
Inventors: Tim Dr. Asmus; Karlheinz Dr. Wienand; Heike Dr. Nöthe
Original assignee: Heraeus Sensor Technology GmbH
Current assignee: Heraeus Nexensos GmbH
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-05-12
Also published as: WO2007131648A2; WO2007131648A3; DE102006022290B4

Abstract

Es wird ein Sensorchip (2, 3) mit einer elektrisch leitfähigen Dickschichtstruktur bereitgestellt, auf dessen isolierendem Untergrund eine elektrisch leitfähige Dünnschichtstruktur direkt mit einer elektrisch leitfähigen Dickschichtstruktur beschichtet ist. Ein elektrischer Sensor, umfassend jenen Sensorchip (2, 3) und eine Leiterplatte, weist erfindungsgemäß wenigstens einen auf einer Leiterplatte befestigten FC- oder SMD-Chip (2, 3) auf. Ein elektrischer Sensor mit mehreren Messeinheiten, umfassend wenigstens ein erstes Bauteil als Platine (1), ein zweites (2) und ein drittes Bauteil als FC- oder SMD-Bauteil mit jeweils verschiedenen Leiterbahnen auf elektrisch isolierendem Untergrund, wobei eine Platine (1) mit mindestens einem FC- oder SMD-Trägerbauteil (2) über elektrische Kontakte elektrisch verbunden und mechanisch gehalten ist, hat erfindungsgemäß ein FC- oder SMD-Bauteil (3) über weitere elektrische Kontakte mit dem auf der Platine (1) befestigten FC- oder SMD-Trägerbauteil (2) elektrisch verbunden und mechanisch gehalten. Bei einem elektrischen Sensor mit einem auf einer Platine befestigten FC- oder SMD-Trägerbauteil (2) ist wenigstens eine in Dickschicht oder Dünnschicht ausgeführte Leiterbahn teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht und die teilweise abdeckende elektrisch isolierende Schicht wiederum teilweise mit einer elektrisch leitfähigen Schicht abgedeckt.A sensor chip (2, 3) having an electrically conductive thick-film structure is provided, on the insulating substrate of which an electrically conductive thin-film structure is coated directly with an electrically conductive thick-film structure. An electrical sensor, comprising those sensor chip (2, 3) and a printed circuit board, according to the invention comprises at least one mounted on a printed circuit board FC or SMD chip (2, 3). An electrical sensor with a plurality of measuring units, comprising at least a first component as a circuit board (1), a second (2) and a third component as FC or SMD component, each with different tracks on electrically insulating ground, wherein a board (1) with According to the invention, at least one FC or SMD carrier component (2) is electrically connected and mechanically held via electrical contacts and has an FC or SMD component (3) via further electrical contacts with the FC or SMD mounted on the board (1) Support member (2) electrically connected and mechanically held. In an electrical sensor having an FC or SMD carrier component (2) mounted on a printed circuit board, at least one printed circuit laid in thick layer or thin film is partially covered with an electrically insulating layer and the partially covering electrically insulating layer is again partly covered with an electrically conductive layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Messeinrichtungen auf dem Gebiet der SMD- bzw. FC-Technik für eine effiziente Massenproduktion von hoher Qualität, insbesondere multifunktionelle Sensoren, bei denen mehrere funktionelle Einheiten zur Messung gesonderter Parameter vorgesehen sind, Sensoren mit elektrisch leitfähigen Dünnschichtstrukturen auf elektrisch isolierenden Substraten oder solche Substrate in Zusammenhang mit Dickschichtstrukturen.The The present invention relates to measuring devices in the field the SMD or FC technology for one efficient mass production of high quality, especially multifunctional Sensors in which several functional units for measuring separate Parameters are provided, sensors with electrically conductive thin-film structures on electrically insulating substrates or such substrates in Connection with thick-film structures.

Ein solcher Sensor kann gemäß DE 694 26 617 T2 als Wasserqualität-Messfühlervorrichtung mit Messfühlerelementen zum Messen der Wassertemperatur, des Chloridgehalts, des gelösten Sauerstoffs und des pH-Wertes ausgestattet sein. Weiterhin ist eine rückseitige Anordnung eines Temperaturmessfühlers mit einem Redox-Messfühler und einem Messfühler für spezifische Leitfähigkeit beschrieben. Die Messfühler können unter Verwendung von Dünnfilmtechniken auf das Substrat aufgebracht werden. Referenzelektroden können eine Silberhalogenid-Zone umfassen.Such a sensor can according to DE 694 26 617 T2 be equipped as a water quality sensor device with sensor elements for measuring the water temperature, the chloride content, the dissolved oxygen and the pH. Furthermore, a rear-side arrangement of a temperature sensor with a redox sensor and a probe for specific conductivity is described. The probes may be applied to the substrate using thin-film techniques. Reference electrodes may comprise a silver halide zone.

Elektrisch leitfähige Strukturen weisen unter Betriebsbedingungen einen spezifischen elektrischen Widerstand von maximal 40 Ω mm²/m auf (Kohlebürste bei 20° C). Insbesondere sind neben Metallen auch Materialien elektrisch leitfähig, deren elektrische Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur abnimmt, insbesondere im Bereich von 0 bis 200°C, wie beispielsweise Iridiumoxid.Electrically conductive structures have a maximum electrical resistivity of 40 Ω mm ² / m under operating conditions (carbon brush at 20 ° C). In particular, in addition to metals and materials are electrically conductive whose electrical conductivity decreases with increasing temperature, in particular in the range of 0 to 200 ° C, such as iridium oxide.

Surface Mounted Devices (SMD) beschreiben elektronische Bauteile, insbesondere auf Basis keramischer Dickschichtsubstrate oder keramischer Dünnschichtsubstrate, wobei diese elektro nischen Bauteile mit ihren elektrischen Kontakten elektrisch und mechanisch mit Platinen verbunden werden. Die Flip-Chip-Technik (FC-Technik) beschreibt ein Verfahren, nach dem keramische Dickschichtbauteile oder keramische Dünnschichtbauteile elektrisch und mechanisch mit Platinen „Face to Face" verbunden werden. Die FC-Bauteile weisen ihre Kontakte auf einer Seite auf. Die SMD-Bauteile sind über eine Kantenmetallisierung über Vorder- wie Rückseite kontaktierbar.Surface Mounted Devices (SMD) describe electronic components, in particular based on thick-film ceramic substrates or ceramic thin-layer substrates, these electronic components with their electrical contacts electrically and mechanically connected to boards. The flip-chip technique (FC technique) describes a method by which ceramic thick film components or ceramic thin-film components electrically and mechanically connected with boards "Face to Face". The FC components have their contacts on one side. The SMD components are about an edge metallization over Front and back contactable.

DE 39 39 165 beschreibt eine entsprechende Anordnung eines keramischen Dünnschichtsubstrats mit einer flexiblen Platine. DE 39 39 165 describes a corresponding arrangement of a ceramic thin film substrate with a flexible board.

DE 197 42 236 zeigt eine entsprechende Anordnung eines keramischen Dünnschichtsubstrats und einer Leiterplatte. DE 197 42 236 shows a corresponding arrangement of a ceramic thin-film substrate and a printed circuit board.

Es gibt keramische Dick- und Dünnschichtsubstrate mit mehreren elektronischen Funktionen, beispielsweise mit einem Heiz- und Messwiderstand.It There are ceramic thick and thin film substrates with several electronic functions, such as one Heating and measuring resistor.

Nach WO 95/23338 werden Anemometer mit einem Temperatursensor und einem Heizer auf einer Leiterplatte angeordnet.To WO 95/23338 is anemometer with a temperature sensor and a Heater arranged on a circuit board.

DE 694 26 617 T2 ( EP 0 651 248 B1 , US 5,483,164 A ) offenbart einen Multifunktionschip. DE 694 26 617 T2 ( EP 0 651 248 B1 . US 5,483,164 A ) discloses a multifunctional chip.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, FC- und SMD-Chips, insbesondere Multifunktionschips, effizient zu gestalten und anzuordnen und den Aufwand für deren Massenproduktion zu minimieren, insbesondere Chips mit einer elektrisch leitfähigen Dickschichtstruktur, insbesondere multifunktionelle Chips in der Messgenauigkeit zu verbessern und bezüglich Massenproduktionen zu vereinfachen.The The object of the present invention is to provide FC and SMD chips, in particular multi-functional chips, efficient to design and arrange and the effort for to minimize their mass production, especially chips with one electrically conductive Thick film structure, in particular multifunctional chips in the Improve measurement accuracy and simplify mass production.

Zur Lösung der Aufgabe wurde herausgefunden, dass die Messgenauigkeit der Dickschichtstruktur verbessert wird, wenn zwischen der Dickschicht und dem Substrat eine Dünnschicht angeordnet ist, die zumindest Teile der Ränder der gemeinsamen Struktur definiert. In einer bevorzugten Elektrodenanordnung aus vier parallel verlaufenden Elektroden wird bei der Leitfähigkeitsmessung eine erhebliche Verbesserung der Messgenauigkeit erzielt, wenn die Elektroden in Dickschichttechnik auf Dünnschichtunterlagen ausgeführt werden, insbesondere wenn die Dickschicht nicht über die Ränder der Dünnschicht aufgetragen wird.to solution The task was found to improve the measurement accuracy of the thick film structure is improved when between the thick film and the substrate a thin film is arranged, the at least parts of the edges of the common structure Are defined. In a preferred electrode arrangement of four parallel extending electrodes is a significant improvement in the conductivity measurement the measurement accuracy achieved when the electrodes in thick film technology on thin film underlay accomplished especially when the thick film is not applied over the edges of the thin film.

Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass die genaue Messung einer Größe, wie beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit in Abhängigkeit einer anderen Größe, wie beispielsweise der Temperatur, effizienter mit einem Dickschichtsubstrat und darauf angeordnetem Dünnschichtsubstrat ausgeführt wird, beispielsweise mit einer Elektrodenanordnung in Dickschicht zur Bestimmung der Leitfähigkeit und einem auf dem Dickschichtsubstrat angeordneten Dünnschicht-Temperatursensor.According to the invention was Also recognized that the accurate measurement of a size, such as the electric conductivity dependent on another size, like for example, the temperature, more efficient with a thick film substrate and thin-film substrate disposed thereon accomplished is, for example, with an electrode assembly in thick film for determining the conductivity and a thin-film temperature sensor disposed on the thick-film substrate.

Die auf diesen synergistisch nutzbaren Erkenntnissen basierenden Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Bevorzugte Ausführungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen wieder.The on these synergistically useful findings based solutions in the independent ones claims described. Preferred embodiments find themselves in the dependent claims again.

Besonders synergistisch für die Massenproduktion wirken sich einfache qualitative Verbesserungen für entscheidende Parameter aus, insbesondere die bedeutend empfindlicheren Leitfähigkeitsmessungen mit auf Dünnschichtunterlagen aufgedruckten Dickschichten für den Einsatz in Multifunktions-Messzellen. Hervorgehoben sei diesbezüglich vor allem die synergistische Anordnung solch verbesserter Elektroden in FC- oder SMD-Bauweise auf einem ein Dickschichtmuster aufweisenden Substrat, welches wiederum in FC- oder SMD-Bauweise auf einer Platine befestigt ist.Especially qualitative synergistic effects for mass production are the result of simple qualitative improvements for critical parameters, in particular the significantly more sensitive conductivity measurements with thick layers printed on thin-layer substrates for use in multifunction measuring cells. Of particular note in this regard is the synergistic arrangement of such improved FC or SMD-type electrodes on a thick-film patterned substrate, which in turn is mounted in FC or SMD construction on a circuit board.

Erfindungsgemäß wird ein Aussortieren der Bauteile vor der Montage ermöglicht, so dass Ausschuss gegenüber Bauteilen, die alle Funktionen auf einer Platte aufweisen, quantitativ und qualitativ verringert wird. Erfindungsgemäß kann ein wesentlicher Teil des Ausschusses auf kleine Teile mit wenigen Funktionen beschränkt werden. Gegenüber Ausführungen, die ausschließlich in Dickschichttechnik erfolgen, besteht ein Vorteil der Platzersparnis durch kleine, in Dünnschichttechnik ausgeführte Teile. Das Vorfertigen von aneinander gekoppelten FC- oder SMD-Bauteilen (Huckepack) vereinfacht die Massenproduktion gegenüber parallel anzuordnenden Chips auf einer Platine. Der Platzbedarf von übereinander angeordneten Bauteilen ist naturgemäß geringer als bei parallel nebeneinander angeordneten Bauteilen und ermöglicht eine genauere lokale Messung.According to the invention is a Sorting out the components prior to assembly, allowing rejects against components, which have all the functions on one plate, quantitatively and is reduced qualitatively. According to the invention, an essential part be restricted to small parts with few functions. Across from designs, the exclusively done in thick film technology, there is an advantage of space savings through small, in thin-film technology executed Parts. Pre-fabricating coupled FC or SMD components (Piggyback) simplifies mass production compared to parallel to be arranged chips on a board. The space required by stacked Components are naturally lower as in parallel juxtaposed components and allows a more accurate local measurement.

Mit der erfindungsgemäßen Kombination aus Dünn- und Dickschicht lassen sich dauerhaft verwendbare Elektroden mit höchster Messpräzision bereitstellen. Dies ermöglicht wiederum die Verkleinerung des Chips und eine effizientere Massenproduktion. Auf multifunktionelle Chips mit Leitfähigkeitselektroden, insbesondere mit Substratoberflächen von über 1 cm², werden vorzugsweise funktionelle Einheiten in SMD-Technik angeordnet.With the inventive combination of thin and thick layers, permanently usable electrodes can be provided with the highest precision of measurement. This in turn allows the reduction of the chip and more efficient mass production. On multifunctional chips with conductivity electrodes, in particular with substrate surfaces of more than 1 cm ² , preferably functional units are arranged in SMD technology.

Eine diesbezüglich bevorzugte Variante ist ein multifunktionaler Sensor in Form eines Chips, insbesondere umfassend einen Temperatursensor, einen pH-Sensor und vier weitere Elektroden, z. B. als Leitfähigkeitssensor, wobei der multifunktionelle Sensorchip mindestens drei funktionelle Einheiten aufweist, die jeweils zur Messung gesonderter Parameter geeignet sind. Der Sensorchip zeichnet sich durch einen Platindünnschichtsensor aus, bei dem ein Platinwiderstand auf einem weiteren keramischen Substrat angeordnet ist oder dass mindestens zwei Elektroden (zur Messung der Leitfähigkeit) eine Dünnschichtleiterbahn aufweisen, die mit einer Dickschichtleiterbahn beschichtet ist, wobei die Leiterbahnen insbesondere Platin aufweisen.A in this regard preferred variant is a multifunctional sensor in the form of a Chips, in particular comprising a temperature sensor, a pH sensor and four more electrodes, e.g. B. as a conductivity sensor, wherein the multifunctional Sensor chip has at least three functional units, the are each suitable for measuring separate parameters. The sensor chip is characterized by a platinum thin film sensor in which a platinum resistor disposed on another ceramic substrate or at least two electrodes (to measure conductivity) a thin-film conductor which is coated with a thick-film conductor, wherein the conductor tracks in particular comprise platinum.

Die Messgenauigkeit eines Sensors, dessen Elektroden in direktem Kontakt mit dem zu messenden Medium stehen, wird insbesondere für Leitfähigkeitsmessungen verbessert, wenn die Dick- oder Dünnschichtstruktur des Sensors teilweise mit elektrisch isolierendem Material und dieses wiederum teilweise mit einer Elektrode abgedeckt ist.The Measuring accuracy of a sensor, whose electrodes are in direct contact with the medium to be measured, in particular for conductivity measurements improves when the thick or thin film structure of the sensor partially with electrically insulating material and this in turn partially covered with an electrode.

Funktionelle „Huckepack"-Einheiten haben für die Herstellung eines multifunktionellen Trägerbauteils mit einer Substratoberfläche von wenigstens 10 mm², insbesondere von mindestens 1 cm², den erheblichen Vorteil, dass wegen der Ausbildung des Dünnschichtsensors nicht die Oberfläche des Trägerbauteils in Dünnschicht beschichtet werden muss. Der Dünnschichtchip oder einer der Dünnschichtchips ist das kleinste Bauteil bzw. der kleinste Chip.Functional "piggyback" units have for producing a multifunctional support member having a substrate surface of at least 10 mm ² , in particular of at least 1 cm ² , the considerable advantage that because of the formation of the thin film sensor, the surface of the support member does not have to be coated in thin film. The thin-film chip or one of the thin-film chips is the smallest component or the smallest chip.

In einer weiteren erfinderischen Variante wird eine Leiterplatte mit mindestens drei SMD-Chips bestückt, wobei davon ein Temperatursensor in Dünnschichttechnik ausgeführt ist und ein Leitfähigkeitssensor, bei dem Elektroden in Dickschichttechnik, insbesondere in auf Dünnschichtleiterbahnen angeordneten Dickschichtleiterbahnen, ausgeführt sind.In Another variant of the invention is a circuit board with equipped with at least three SMD chips, of which a temperature sensor is designed in thin-film technology and a conductivity sensor, in the electrodes in thick film technology, in particular on thin-film conductors arranged thick-film conductors, are executed.

Die Leitfähigkeitsmessung erfolgt über vier Elektroden. Mindestens zwei Elektroden weisen Dünn- und Dickschichtanteile auf. Es sind auch Bauteile mit einer Oberfläche von weniger als 1 cm², insbesondere weniger als 10 mm², erhältlich, die dann vorzugsweise in Platin-Dünnschichttechnik einen Temperatursensor und die Dünnschicht-Unterlage für die Leitfähigkeitselektroden, die mit einer Platindickschicht bedeckt sind, bilden. Mit dieser Bauart sind Bauteile von höchster Messpräzision erhältlich, wobei die Bauteile eine Substratoberfläche von weniger als 3 mm² aufweisen können.The conductivity is measured by four electrodes. At least two electrodes have thin and thick film components. Also available are components having a surface area of less than 1 cm ² , in particular less than 10 mm ² , which then preferably form, in platinum thin-film technology, a temperature sensor and the thin-layer underlay for the conductivity electrodes covered with a platinum thick layer. With this design, components of the highest precision are available, whereby the components can have a substrate surface of less than 3 mm ² .

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Leitfähigkeitsmessung über fünf Elektroden, wobei die fünfte Elektrode zur Abschirmung dient. Hierzu wird die Dickschichtstruktur teilweise mit elektrisch isolierendem Material abgedeckt, wobei das elektrisch isolierende Material teilweise mit einer Metallschicht bedeckt wird, die als Abschirmelektrode betrieben wird. Beim Abdecken der Dickschicht mit isolierendem Material ist die abdeckende Schicht gegenüber der Leiterbahn um 10 bis 100 μm zurückversetzt, insbesondere unter 70 μm und vorzugsweise unter 50 μm. In gleicher Weise ist die Abschirmelektrode um 10 bis 100 μm, insbesondere unter 70 μm, vorzugsweise unter 50 μm gegenüber der darunter angeordneten isolierenden Abdeckung zurückversetzt. Die Abschirmung verbessert die Genauigkeit der Leitfähigkeitsmessung und insbesondere deren Wiederholbarkeit. Der das Messergebnis verfälschende Einfluss von Geometriefaktoren wird Berechnungen zufolge auf bis zu ein Drittel gesenkt.In a preferred embodiment the conductivity measurement is carried out via five electrodes, the fifth Electrode serves for shielding. This is the thick-film structure partially covered with electrically insulating material, wherein the electrically insulating material partially with a metal layer is covered, which is operated as a shielding electrode. When covering the thick layer with insulating material is the covering layer across from the conductor track by 10 to 100 microns set back, in particular less than 70 microns and preferably below 50 microns. In the same way, the shielding electrode is around 10 to 100 μm, in particular less than 70 microns, preferably below 50 μm across from set back the underlying insulating cover. The shield improves the accuracy of the conductivity measurement and in particular their repeatability. The falsifying the measurement result Influence of geometry factors is calculated to be up to lowered to one third.

Erfindungsgemäß werden Sensorchips bereitgestellt, deren Dick- oder Dünnschichtstruktur teilweise frei liegt und teilweise mit elektrisch isolierendem Material abgedeckt ist, welches seinerseits teilweise mit einer Elektrode abgedeckt ist.According to the invention Sensor chips provided, the thick or thin film structure partially is free and partially covered with electrically insulating material is, which in turn partially covered with an electrode is.

Neben mindestens zwei Elektroden ist somit noch mindestens eine Abschirmelektrode auf einer Elektrode angeordnet.Next at least two electrodes is thus still at least one shielding electrode arranged on an electrode.

Bevorzugt weist der Chip vier Elektroden und eine Abschirmelektrode auf. Weiterhin bietet es sich an, derartige Chips mit weiteren funktionellen Einheiten, wie z. B. einem Dünnschicht-Messwiderstand als Temperatursensor auszustatten.Preferably, the chip has four electrodes and a shield electrode. Furthermore, it makes sense, such chips with more functional Einhei th, such. B. equip a thin-film measuring resistor as a temperature sensor.

Vorteilhaft werden lediglich die besonders genau messenden elektronischen Einheiten in Dünnschicht ausgeführt, wogegen im Übrigen auf die preiswertere Dickschichttechnik oder Platinentechnik zurückgegriffen wird.Advantageous are only the most accurate measuring electronic units in thin film executed whereas, by the way resorted to the cheaper thick film technology or board technology becomes.

Dabei werden erfindungsgemäß Chips insbesondere mit in Dünnschichttechnik erzeugten Leiterbahnen mittels SMD- oder FC-Technik auf Chips mit in Dickschichttechnik erzeugten Leiterbahnen elektrisch und mechanisch verbunden, wobei die Chips mit den in Dickschicht erzeugten Leiterbahnen in SMD- oder FC-Technik mit Leiterplatten oder flexiblen Platinen elektrisch und mechanisch verbunden werden. Dabei wird mindestens ein insbesondere in Dünnschichttechnik erzeugter Chip an mindestens einem in Dickschichttechnik erzeugten Chip in SMD- bzw. FC-Technik elektrisch und mechanisch verbunden, sowie mindestens ein in Dickschichttechnik hergestellter Chip mit mindestens einer Platine in SMD- bzw. FC-Technik elektrisch und mechanisch verbunden. Unter Platinen werden insbesondere mit kupfer- oder silberhaltigen Leiterbahnen beschichtete Träger, insbesondere aus Kunststoff, bezeichnet. Starre Platinen sind Leiterplatten.there become according to the invention chips especially with thin-film technology produced tracks by means of SMD or FC technology on chips with produced in thick film technology tracks electrically and mechanically connected, wherein the chips with the printed conductors produced in thick film in SMD or FC technology with printed circuit boards or flexible boards electrical and mechanically connected. It is at least one particular in thin-film technology generated chip on at least one produced in thick film technology Chip in SMD or FC technology electrically and mechanically connected, as well as at least a manufactured in thick film technology chip with at least one Board in SMD or FC technology connected electrically and mechanically. Under boards are in particular with copper or silver-containing Conductor coated carriers, in particular made of plastic. Rigid circuit boards are printed circuit boards.

Die Anordnung kleiner, teurer Chips – insbesondere aufwendiger, in Dünnschichttechnik hergestellter Chips – auf größeren, einfacheren, insbesondere in Dickschichttechnik hergestellten Chips, verknüpft für die Massenproduktion die einfache Herstellung eines Basischips, der mit relativ geringem Aufwand eine hohe Qualität erzielt, indem höherer Aufwand nur für speziell erforderliche Komponenten betrieben wird. Erfindungsgemäß wird daher für qualitativ hochwertige Sensoren der Aufwand bei der qualitativ hochwertigen Herstellung reduziert und teilweise durch einfachere Herstellung ersetzt. So bleibt von der aufwendigen Bauweise nur ein oder mehrere kleine Chips, statt eines großen Chips, übrig, wobei der oder die kleinen, in aufwendiger Weise hergestellten Chips, auf einem größeren, in einfacher Bauweise hergestellten Chip angeordnet werden.The Arrangement of small, expensive chips - in particular costly, in thin-film technology produced chips - on bigger, easier, especially chips produced in thick-film technology, linked for mass production the simple production of a basic chip, with relatively little effort a high quality scored by higher effort only for specially required components is operated. Therefore, according to the invention for qualitative high-quality sensors of effort in the high-quality Production reduced and partly due to easier production replaced. So remains of the complex construction only one or more small Chips, instead of a big one Chips, left, wherein the one or more small, elaborately manufactured chips, on a larger, in simple design manufactured chip can be arranged.

Der Chip mit der in Dickschicht erzeugten Leiterbahn ist vorzugsweise ein Keramikträger mit in Dickschichttechnik aufgedruckter, Platin aufweisender Leiterbahnstruktur.Of the Chip with the printed circuit produced in thick film is preferred a ceramic carrier with platinum-printed circuit board structure printed in thick film technology.

Die Chips mit den in Dünnschichttechnik aufgebrachten Leiterbahnen bestehen ebenfalls vorzugsweise aus keramischen Substraten mit Platin aufweisenden Leiterbahnen. Das erfindungsgemäße Anordnen des Dünnschichtchips auf dem Dickschichtchip hat gegenüber einer Ausführung als einziger Dickschichtchip den Vorteil einer genaueren Messung einer Größe wie beispielsweise der Temperatur mittels Dünnschichttemperatursensor oder eines Masseflusses mittels Dünnschicht-Heizwiderstand oder einer Ablagerung mittels Dünnschicht-IDK-Struktur. Gegenüber einer multifunktionalen Struktur ausschließlich im Dünnschichtbereich ergibt sich der Vorteil eines bedeutend kleineren Platzbedarfs der aufwändigen Dünnschichtstruktur. Damit werden Aufwand und Kosten gespart, insbesondere bezüglich der photolithographischen Strukturierung. Weiterhin erfolgt eine ausreichende Leitfähigkeitsmessung mit Dickschichtstrukturen. Die erfindungsgemäß bevorzugte Anordnung von Dünnschichtchips auf Dickschichtchips in FC- oder SMD-Bauweise erspart Material und Arbeit bei der Bestückung der Platine und ermöglicht eine stabilere und kompaktere Bauweise gegenüber auf der Leiterplatte nebeneinander angeordneten Chips.The Chips with thin-film technology applied conductor tracks are also preferably made of ceramic Substrates with platinum-containing interconnects. The arrangement according to the invention of the thin-film chip on the thick-film chip has compared to a version as single thick film chip has the advantage of a more accurate measurement of a Size such as the temperature by means of thin-film temperature sensor or a mass flow by means of thin-film heating resistor or a deposit by thin-film IDK structure. Across from a multifunctional structure exclusively in the thin-film region results the advantage of a significantly smaller space requirement of the complex thin-film structure. In order to Expenses and costs are saved, especially with regard to photolithographic structuring. Furthermore, a sufficient conductivity measurement with thick-film structures. The inventively preferred arrangement of thin-film chips on thick-film chips in FC or SMD construction saves material and labor in the assembly of the board and allows one more stable and compact design compared to the PCB next to each other arranged chips.

Erfindungsgemäß wird es ermöglicht, für zu bestimmende Parameter die genaue Temperatur an der Messstelle der jeweiligen Parameter zu erfassen. Beispielsweise lassen sich verschiedene Parameter in einer einen Temperaturgradienten aufweisenden Probe nach der bevorzugten Ausführung dadurch bestimmen, dass jeweils in unmittelbarer Nähe einer Messeinrichtung zur Bestimmung eines Parameters der Probe ein Temperatursensor angeordnet ist.It becomes according to the invention allows for to be determined Parameter the exact temperature at the measuring point of the respective To capture parameters. For example, various parameters can be set in a temperature gradient sample according to the preferred execution thereby determine that in each case in the immediate vicinity of a measuring device arranged a temperature sensor for determining a parameter of the sample is.

Zur Ausbildung als Leiterplattensteckmodul weist die Leiterplatte Anschlussfelder für einen Stecker auf.to Training as PCB plug-in module, the circuit board has connection fields for one Plug on.

Vorzugsweise wird in einer Aussparung in der Leiterplatte die Dickschichtstruktur mit einem Dichtring gegen eine Leitung oder einen Behälter abgedichtet, womit eine Messzelle bereitgestellt wird. Diese Messzellen sind in Massenproduktion herstellbar und eignen sich als Einwegprodukte besonders für sterile Anwendungen.Preferably becomes in a recess in the circuit board, the thick-film structure sealed with a sealing ring against a pipe or a container, with which a measuring cell is provided. These measuring cells are can be produced in mass production and are suitable as disposable products especially for sterile applications.

Für Messungen eines fließenden Mediums eignet sich eine Aussparung in einer Leitung, um die Messvorrichtung dort anzuordnen. Für sterile Anwendungen werden bevorzugt Einwegbehälter verwendet.For measurements a flowing one Medium is suitable for a recess in a pipe to the measuring device to arrange there. For sterile applications are preferably used disposable containers.

Erfindungsgemäß wird eine Verbesserung in der Genauigkeit von Leitfähigkeitsmessungen auch dadurch erreicht, indem eine zur Leitfähigkeitsmessung bestimmte Elektrode teilweise mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen wird, der wiederum teilweise mit Metall überzogen ist. Dabei werden besonders reversible Ergebnisse erzielt, wenn der obere Metallüberzug an das elektrisch definierte Potenzial der Spannungsquelle angeschlossen ist, insbesondere, wenn die untere Elektrode zur Strommessung innerhalb einer 4-Leiter-Anordnung verwendet wird. Ein üblicher Leitfähigkeitssensor weist vier Elektroden auf und die erfindungsgemäß hier für bestimmte Einheit fünf Elektroden. Hinzu kommen gegebenenfalls noch weitere Leiterbahnen zur Bestimmung weiterer Parameter, wie beispielsweise Temperatur, Durchfluss, pH-Wert oder Sauerstoff-Partialdruck. Die über die Elektroden gezogene Abschirmung darf die unter der Abschirmung liegenden Elektroden nicht vollständig bedecken. Die aufliegenden Schichten sind jeweils um 10 bis 100 μm, insbesondere unter 70 μm und vorzugsweise unter 50 μm gegenüber der darunter liegenden Schicht versetzt.According to the invention, an improvement in the accuracy of conductivity measurements is also achieved by partially providing an electrode intended for conductivity measurement with an electrically insulating coating, which in turn is partially coated with metal. In this case, particularly reversible results are achieved when the upper metal coating is connected to the electrically defined potential of the voltage source, in particular when the lower electrode is used for current measurement within a 4-conductor arrangement. A conventional conductivity sensor has four electrodes and according to the invention here for certain unit five electrodes. Add to that optionally further printed conductors for the determination of further parameters, such as temperature, flow, pH or oxygen partial pressure. The shield drawn over the electrodes must not completely cover the electrodes under the shield. The overlying layers are each offset by 10 to 100 .mu.m, in particular less than 70 .mu.m and preferably less than 50 .mu.m from the underlying layer.

Als Sensorchip wird in der vorliegenden Erfindung ein Chip bezeichnet, der eine elektrisch leitfähige Struktur aufweist, die als Messeinheit zur Erfassung einer oder mehrerer Größen ausgebildet ist. Derartige Sensorchips werden in Massenproduktion hergestellt und als funktionelle Messeinheit von Sensoren angewendet. Die Messeinheiten können, für sich genommen, auf eine oder mehrere Funktionen abgestellt sein. Die Sensorchips sind vorzugsweise als SMD- oder FC-Chips ausgebildet. Die elektrisch leitfähige Dickschichtstruktur der Sensorchips ist eine nach den bekannten Dickschichttechniken aufgetragene Struktur, insbesondere in Form einer oder mehrerer Elektroden oder Leiterbahnen. Die Dünnschichtstruktur des Sensorchips sind gemäß Dünnschichttechnik strukturierte, elektrisch leitfähige Strukturen, insbesondere als Dickschichtunterlagen oder Leiterbahn(en). Bevorzugtes Material für die elektrisch leitfähige Struktur ist Platin. Der elektrisch isolierende Untergrund des Sensorchips ist ein Substrat aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere Keramik und trägt die elektrisch leitfähige Struktur, die dem Chip seine funktionelle Bestimmung gibt.When Sensor chip is referred to in the present invention, a chip, the one electrically conductive Structure having as a measuring unit for detecting a or formed of several sizes is. Such sensor chips are mass produced and used as a functional measuring unit by sensors. The measuring units can, for themselves taken to one or more functions turned off. The Sensor chips are preferably designed as SMD or FC chips. The electrically conductive thick-film structure the sensor chip is one of the known thick film techniques applied structure, in particular in the form of one or more Electrodes or conductors. The thin-film structure of the sensor chip are according to thin-film technology structured, electrically conductive structures, in particular as thick-layer underlays or conductor track (s). preferred Material for the electrically conductive Structure is platinum. The electrically insulating substrate of the sensor chip is a substrate of electrically insulating material, in particular Ceramic and wears the electrically conductive Structure that gives the chip its functional definition.

Eine Elektrodenanordnung mit einer Dünnschichtbeschichtung auf dem isolierenden Untergrund und einer darauf aufgetragenen Dickschicht verbessert die Leitfähigkeitsmessungen im Vergleich zu einzelnen Dick- oder Dünnschichtelektroden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Dünnschichten den Abstand der Elektroden zueinander bilden und die Dickschichten nicht über den Rand der Dünnschichten aufgetragen sind. Derartige Muster können auch mehrere Messeinheiten aufweisen, beispielsweise einen Temperatursensor, basierend auf einer Dünnschicht-Leiterbahn nebst besagten Elektroden aus Dünn- und Dickschicht. Auf dem Sensorchip kann ein weiterer FC- oder SMD-Chip angeschlossen werden oder umgekehrt kann der Sensorchip auf einem Dickschichtsubstrat angeschlossen werden. Der jeweils den anderen Chip Huckepack tragende Chip kann wiederum auf einer Leiterplatte befestigt werden. Ein eine Leiterplatte umfassender Sensor kann neben dem Sensorchip weitere FC- oder SMD-Chips aufweisen, wobei beliebige Huckepack-Kombinationen möglich sind.A Electrode arrangement with a thin-film coating improved on the insulating substrate and a thick film applied thereon the conductivity measurements in comparison to individual thick or thin-film electrodes. there It is particularly advantageous if the thin films the distance of the Form electrodes to each other and the thick layers do not over the Edge of the thin films are applied. Such patterns can also be multiple units of measurement have, for example, a temperature sensor based on a Thin-film interconnect together with said thin-film electrodes and thick film. On the sensor chip can be another FC or SMD chip or vice versa, the sensor chip on a Thick film substrate to be connected. Each one the other Chip piggyback carrying chip in turn can be mounted on a circuit board become. A sensor comprising a printed circuit board can next to the Sensor chip further FC or SMD chips have, with any Piggyback combinations possible are.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch elektrische Sensoren, bei denen ein Dickschichtsubstrat, d. h. ein gemäß der Dickschichttechnik hergestellter Chip in SMD- oder FC-Bauweise zwischen einer Platine und einem SMD- oder FC-Bauteil jeweils bestimmungsgemäß angeordnet ist. Ein solcher elektrischer Sensor weist mehrere Messeinheiten auf und umfasst wenigstens drei verschiedene Bauteile. Ein erstes Bauteil ist eine Platine, ein zweites Bauteil ist ein Dickschichtsubstrat und ein drittes Bauteil ist ein FC- oder SMD-Bauteil. Das FC- oder SMD-Bauteil kann sowohl in Dickschicht- als auch in Dünnschichttechnik erstellt sein.The The present invention therefore also relates to electrical sensors. in which a thick film substrate, i. H. a manufactured according to the thick-film technique Chip in SMD or FC design between a board and an SMD or FC component is arranged as intended. Such an electrical Sensor has several measuring units and comprises at least three different components. A first component is a circuit board, a the second component is a thick-film substrate and a third component is a FC or SMD component. The FC or SMD component can be used both in thick film as well as in thin-film technology be created.

Insbesondere sind auf dem Dickschichtsubstrat kleine Dünnschichtsubstrate als FC- oder SMD-Bauteil angeordnet. Dabei übernehmen die in ihrer Herstellung aufwändigeren Dünnschichtsubstrate Messfunktionen, für die in Dünnschichtausführungen eine bedeutende Qualitätssteigerung erzielbar ist, wie beispielsweise Temperatur-Messwiderstände. Der Sensorchip mit der auf einer Dünnschichtstruktur angeordneten Dickschichtstruktur ist hierin als zweites Bauteil in Form eines Dickschichtsubstrates oder als drittes Bauteil in Form eines FC- oder SMD-Bauteils anwendbar. Es lassen sich auch zwei derartige Chips aneinander befestigen und über eine Platine elektrisch verbinden.Especially For example, on the thick-film substrate, small thin-film substrates are known as FC- or SMD component arranged. Take over the more elaborate in their production thin film substrates Measuring functions, for in thin-film versions a significant increase in quality is achievable, such as temperature measuring resistors. Of the Sensor chip with the on a thin film structure arranged thick-film structure is herein as a second component in the form of a thick-film substrate or as a third component in Form of FC or SMD component applicable. It can also be two attach such chips together and electrically via a circuit board connect.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht.in the The present invention will be described below with reference to examples Referring to the drawings clarified.

1 und 2 sind Explosionsdarstellungen der verwendeten Bauteile. 1 and 2 are exploded views of the components used.

3 zeigt in Explosionsdarstellung einen Chip mit 4 Elektroden, bei dem auf einem keramischen Substrat eine Platindünnschicht und darauf eine Platindickschicht pro Elektrode angeordnet ist. 3 shows in exploded view a chip with 4 electrodes, in which on a ceramic substrate, a platinum thin film and thereon a platinum thick film per electrode is arranged.

4 zeigt eine Elektrodenanordnung mit einer teilweise abgedeckten Elektrode und einer auf der Abdeckung angeordneten Elektrode im Querschnitt. 4 shows an electrode assembly with a partially covered electrode and an electrode disposed on the cover in cross section.

5 ist eine Darstellung einer Elektrodenanordnung auf einem Substrat und eine über einer Elektrode angeordnete Abschirmelektrode. 5 is a representation of an electrode arrangement on a substrate and a shield electrode arranged above an electrode.

6 zeigt ein FC-Bauteil, das mit FC-Bauteilen bestückt ist. 6 shows an FC component that is equipped with FC components.

Das in 1 gezeigte FC- oder SMD-Bauteil 3, beispielsweise ein in Dünnschichttechnik hergestellter Temperatursensor, Heizwiderstand oder Kondensator (IDK= interdigitale Kammstruktur) wird auf einem Dickschichtsubstrat 2 in Flip-Chip- oder SMD-Technik befestigt. Das Dick schichtsubstrat 2 weist elektronische Strukturen auf, für die eine Ausführung in Dünnschichttechnik keine maßgeblichen Vorteile bringen würde, beispielsweise einen Heizwiderstand oder eine Elektrodenanordnung zur Bestimmung der Leitfähigkeit. Wird eine solche Elektrodenanordnung mit fünf Elektroden betrieben, d.h. vier Elektroden und einer Abschirmelektrode, so wird zur Ermittlung der Leitfähigkeit beispielsweise zwischen der äußeren Elektrode 11 und der Abschirmelektrode 15 eine Spannung so angelegt, dass zwischen den inneren Elektroden 12 und 13 eine definierte Potentialdifferenz entsteht. Der Strom wird dann zwischen den äußeren Elektroden 11 und 14 gemessen, wobei die äußere Elektrode 14 am gleichen Pol (gleiches Potenzial) wie die Abschirmelektrode 15 angeschlossen ist.This in 1 shown FC or SMD component 3 For example, a temperature sensor, heating resistor or capacitor (IDK = interdigitated comb structure) produced using thin-film technology is applied to a thick-film substrate 2 attached in flip-chip or SMD technology. The thick film substrate 2 has electronic structures for which a design in thin-film technology would bring any significant benefits, such as a Heizwi derstand or an electrode assembly for determining the conductivity. If such an electrode arrangement is operated with five electrodes, ie four electrodes and one shielding electrode, the conductivity is determined, for example, between the outer electrode 11 and the shield electrode 15 a voltage is applied so that between the inner electrodes 12 and 13 a defined potential difference arises. The current is then between the outer electrodes 11 and 14 measured, with the outer electrode 14 at the same pole (same potential) as the shielding electrode 15 connected.

Wird der Leitfähigkeitssensor als Kombination von Dick- und Dünnschichttechnologie ausgeführt, bestehen die Elektroden 11 bis 14 aus den Komponenten 21 bis 24 der Dünnschichtstruktur und den Komponenten 31 bis 34 der Dickschichtstruktur. Dadurch wird im Vergleich zu reinen Dickschichtelektroden ein um mehr als eine Größenordnung genauer definierter Abstand erzeugt.If the conductivity sensor is designed as a combination of thick and thin-film technology, the electrodes are made 11 to 14 from the components 21 to 24 the thin-film structure and the components 31 to 34 the thick-film structure. As a result, a distance defined by more than an order of magnitude is generated in comparison to pure thick-film electrodes.

Das Dickschichtsubstrat 2 wird gemäß der FC-Technik mit der Leiterplatte 1 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Platine 1 enthält Anschlussfelder zur Kontaktierung mit einem Stecker 4, die vor Spritzwasser geschützt sind. Hierzu werden Pins 5 des Steckers 4 auf die Anschlussfelder der Platine 1 geführt. In der Aussparung der Platine 1, in der das FC-Bauteil 3 angeordnet wird, wird das Dickschichtsubstrat 2 mit einer Dichtung 6 gegen einen Behälter 7 abgedichtet. Dieses in 1 abgebildete Leiterplattensteckmodul eignet sich zur multifunktionellen Analyse von Stoffen, insbesondere Fluiden.The thick film substrate 2 becomes according to the FC technique with the circuit board 1 electrically and mechanically connected. The board 1 contains connection fields for contacting with a plug 4 that are protected from splash water. This will be pins 5 of the plug 4 on the connection fields of the board 1 guided. In the recess of the board 1 in which the FC component 3 is arranged, the thick film substrate 2 with a seal 6 against a container 7 sealed. This in 1 The illustrated printed circuit board plug-in module is suitable for the multifunctional analysis of substances, in particular fluids.

Beispiele für FC- bzw. SMD-Bauteile 3 sind in Dünnschicht hergestellte Temperatursensoren, Heizer, IDK-Strukturen oder Kombinationen davon. Kombinationen können in einer Dünnschicht oder in mehreren voneinander elektrisch isolierten Dünnschichtlagen hergestellt werden. Vorzugsweise sind die FC-/SMD-Bauteile 3 in Dünnschicht hergestellte Platinstrukturen auf keramischem Untergrund. Das Dickschichtsubstrat 2 besteht vorzugsweise aus einem in Dickschicht-Technik mit Platin bedrucktem keramischen Substrat. Das Dünnschichtsubstrat 3 ist kleiner als das Dickschichtsubstrat 2. Die Leiterplatte 1 besteht vorzugsweise aus einem mit kupferhaltigen Metallstrukturen bedrucktem Kunststoff, z. B. Fluorpolymer, Polyimid, Polycarbonat, Epoxid oder Triazin.Examples of FC or SMD components 3 are thin film temperature sensors, heaters, IDK structures, or combinations thereof. Combinations can be made in a thin film or in several thin layers electrically insulated from each other. Preferably, the FC / SMD components are 3 thin-film platinum structures on a ceramic substrate. The thick film substrate 2 preferably consists of a printed in thick-film technology with platinum ceramic substrate. The thin film substrate 3 is smaller than the thick film substrate 2 , The circuit board 1 preferably consists of a printed with copper-containing metal structures plastic, z. As fluoropolymer, polyimide, polycarbonate, epoxy or triazine.

Alternativ können mehrere FC-Bauteile 3 an einem Dickschichtsubstrat 2 in Flip-Chip-Technik oder SMD-Technik elektrisch und mechanisch verbunden werden.Alternatively, several FC components 3 on a thick film substrate 2 be electrically and mechanically connected in flip-chip technology or SMD technology.

Es können auch mehrere Dickschichtsubstrate 2 mit jeweils einem oder mehreren Bauteilen 3 auf einer Platine 1 in Flip-Chip-Technik oder SMD-Technik elektrisch und mechanisch verbunden sein. Dies ermöglicht beispielsweise gleichzeitige Referenzmessung mit Standardproben.It can also be several thick-film substrates 2 each with one or more components 3 on a circuit board 1 be connected in flip-chip technology or SMD technology electrically and mechanically. This allows, for example, simultaneous reference measurement with standard samples.

Es können auch mehrere Platinen 1 mit einem oder mehreren Dickschichtsubstraten 2 verbunden werden, so dass letztlich eine beliebige Anzahl von Platinen 1, Dickschichtsubstraten 2 und Bauteilen 3 erfindungsgemäß miteinander in FC- oder SMD-Bauweise verknüpft werden können.It can also be several boards 1 with one or more thick-film substrates 2 be connected, so that ultimately any number of boards 1 , Thick-film substrates 2 and components 3 According to the invention can be linked together in FC or SMD construction.

Besonders vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Leitfähigkeitselektroden, die üblicherweise als lange, insbesondere ca. 15 cm lange, Leitfähigkeits-Messzellen ausgeführt sind, ist die Kleinheit des beschriebenen Bauteils. Dies ermöglicht die Integration in miniaturisierte Systeme, sowie die Messung von sehr kleinen Probenvolumina. Miniaturisierte Analysesysteme spielen insbesondere in der Biotechnologie eine zunehmende Rolle. Aufgrund der kosteneffizienten Herstellung der hier beschriebenen Bauteile sind diese insbesondere für den Einsatz in Einwegprodukten geeignet, wie z. B. in Bioreaktoren eingesetzte Einwegbeutel.Especially advantageous over usual Conductivity electrode, the usual are designed as long, especially about 15 cm long, conductivity cells, is the smallness of the described component. This allows the Integration in miniaturized systems, as well as the measurement of very small sample volumes. Miniaturized analysis systems play in particular in biotechnology is playing an increasing role. Due to the cost-efficient Production of the components described here are these particular for the Use in disposable products suitable, such. B. used in bioreactors Disposable bag.

Gemäß 2 sind Bauteilkombinationen als Leiterplattensteckmodul ausführbar. Das Leiterplattensteckmodul wird mit der Dichtung 6 und dem Behälter 7 als Messzelle ausgebildet. Eine multifunktionelle Messung wird ermöglicht, beispielsweise die gleichzeitige Messung von Temperatur, Massefluss, pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt. Besonders die Leitfähigkeit interessiert in der Prozesskontrolle, beispielsweise bei Mischvorgängen, in der Verfolgung von chemischen Reaktionen, bei Weichwasseranlagen und beispielsweise bei kleinen Laboranlagen zur Bereitstellung von vollentsalztem oder Reinstwasser. Derartige Messvorrichtungen sind insbesondere in der Biotechnologie von hohem Interesse. In der Biotechnologie werden auch Einweg-Messvorrichtungen benötigt. Die erfindungsgemäßen Messvorrichtungen sind einfach in industrieller Massenproduktion herstellbar und werden deshalb als preiswerte Einwegsensoren verfügbar gemacht, die insbesondere für sterile Anwendungen benötigt werden. Die erfindungsgemäßen Bauteilkombinationen haben sich zur Herstellung von Pufferlösungen, zur Überwachung von chemischen Reaktionen, insbesondere zur Überwachung der Herstellprozesse von Medikamenten und speziell für kleine Ansätze, beispielsweise im Bereich 10 bis 50 Liter bewährt.According to 2 Component combinations are executable as PCB plug-in module. The PCB plug-in module comes with the gasket 6 and the container 7 designed as a measuring cell. A multifunctional measurement is made possible, for example, the simultaneous measurement of temperature, mass flow, pH, conductivity and oxygen content. Conductivity in particular is of interest in process control, for example in mixing processes, in the pursuit of chemical reactions, in soft water plants and, for example, in small laboratory plants for the supply of demineralized or ultrapure water. Such measuring devices are of particular interest in biotechnology. Biotechnology also requires disposable measuring devices. The measuring devices according to the invention are easy to produce in industrial mass production and are therefore made available as inexpensive disposable sensors, which are required in particular for sterile applications. The component combinations according to the invention have proven useful for the production of buffer solutions, for monitoring chemical reactions, in particular for monitoring the production processes of medicaments and especially for small batches, for example in the range from 10 to 50 liters.

Gemäß 1 und 2 können die Leiterbahnen der Platine des Dickschichtchips und des Dünnschichtchips erfindungsgemäß allesamt in einer Lage angeordnet sein. Selbstverständlich sind auch Mehrlagenstrukturen möglich, in dem eines oder mehrere Bauteile mehrlagige Strukturen aufweisen, beispielsweise kann ein mehrlagiger Dickschichtsensor vorder- und rückseitig mit Leiterplatinen oder Dünnschichtchips bestückt sein. Ebenso kann eine Leiterplatte vorder- und rückseitig mit Dickschichtchips bestückt sein. Auch sind mehrlagige Dünnschichtchips für verschiedene Anwendungen vorteilhaft.According to 1 and 2 the printed conductors of the circuit board of the thick-film chip and of the thin-film chip can all be arranged in one layer according to the invention. Of course, multi-layer structures are also possible in which one or more components have multilayer structures, for example a multilayer thick layer sor front and back side be equipped with printed circuit boards or thin-film chips. Likewise, a printed circuit board can be equipped front and back with thick-film chips. Also, multilayer thin-film chips are advantageous for various applications.

In 3 ist ein Leitfähigkeitssensor ersichtlich, dessen Elektroden 11, 12, 13, und 14 aus Komponenten 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33 und 34 zusammengesetzt sind. Die Komponenten 21, 22, 23, 24 sind in Dünnschichttechnologie und die Komponenten 31, 32, 33, 34 in Dickschichttechnologie hergestellt.In 3 a conductivity sensor can be seen whose electrodes 11 . 12 . 13 , and 14 from components 21 . 22 . 23 . 24 . 31 . 32 . 33 and 34 are composed. The components 21 . 22 . 23 . 24 are in thin-film technology and the components 31 . 32 . 33 . 34 produced in thick film technology.

4 zeigt einen Querschnitt aus 3 und zusätzlich eine Abschirmelektrode 15. Gemäß 4 ist eine Isolationsschicht 26, zwischen der Elektrode 14 und der Elektrode 15 angeordnet. Mit der Elektrode 15 werden das Messergebnis verfälschende Einflüsse geometrischer Art, insbesondere des Probenvolumens oder des Füllstands, maßgeblich verringert. 4 shows a cross section 3 and additionally a shielding electrode 15 , According to 4 is an insulation layer 26 , between the electrode 14 and the electrode 15 arranged. With the electrode 15 the measurement result falsifying influences of a geometric nature, in particular of the sample volume or the level, significantly reduced.

In 5 ist gegenüber 3 die zusätzliche, in 4 gezeigte Abschirmelektrode visualisiert.In 5 is opposite 3 the additional, in 4 shown shielding electrode visualized.

6 zeigt ein Dickschicht-Keramikbauteil 2, das mit FC-Bauteilen 3 bestückt ist. Die Flächen 8 sind Funktionselemente wie eine Heizstruktur, pH-Elektrode oder Leitfähigkeitselektroden. Die FC-Bauteile 3 und die funktionellen Einheiten 8 werden über Anschlusspads 9 mit einer Platine 1 elektrisch verbunden. Dabei wird das Bauteil 2 in FC-Bauweise über die Anschlusspads 9 auf einer Platine mechanisch befestigt. Zur mechanischen Befestigung kann zusätzlich ein Kleber verwendet werden. Vorteilhafterweise werden die FC-Bauteile 3 ebenfalls mit einem Kleber, zusätzlich zur elektrischen Verknüpfung, auf dem FC-Bauteil 2 mechanisch befestigt. 6 shows a thick-film ceramic component 2 that with FC components 3 is equipped. The surfaces 8th are functional elements such as a heating structure, pH electrode or conductivity electrodes. The FC components 3 and the functional units 8th be via connection pads 9 with a circuit board 1 electrically connected. In the process, the component becomes 2 in FC design via the connection pads 9 mechanically fastened on a circuit board. For mechanical fastening, an additional adhesive can be used. Advantageously, the FC components 3 also with an adhesive, in addition to the electrical connection, on the FC component 2 mechanically fastened.

Die Dünnschichtstrukturen werden mittels standardlithographischer Prozesse erzeugt. Hierbei wird als elektrisch leitfähiges Material Gold, Titan oder Platin aufgetragen. Die Dickschichtstrukturen werden mit üblichen Siebdruckpasten hergestellt. Dabei sind möglichst reine Pasten anzuwenden. Fremdatome könnten die Messgenauigkeit maßgeblich beeinträchtigen. Die Isolati on unter der Abschirmelektrode wird in Dickschicht ausgeführt, ist aber grundsätzlich in Dünnschicht herstellbar.The thin film structures are generated by standard lithographic processes. This is as electrically conductive Material applied to gold, titanium or platinum. The thick-film structures become with usual Screen printing pastes produced. It is necessary to use pastes that are as pure as possible. impurity could the measuring accuracy is decisive affect. The Isolati on under the shield electrode is carried out in thick film, is but basically in thin film produced.

Claims

Sensor chip ( 2 . 3 ) with an electrically conductive thick-film structure and electrically insulating substrate, characterized in that on the insulating substrate an electrically conductive thin-film structure is coated directly with an electrically conductive thick-film structure.

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to claim 1, characterized in that two spaced-apart thin film webs are not completely covered on their mutually facing edges of the thick film coating.

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor chip has at least one further measuring unit.

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to claim 3, characterized in that at least three functional units from the group temperature sensor, interdigital capacitor, conductivity sensor, pH sensor, heater or oxygen partial pressure sensor are selected.

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor chip is a FC or SMD component ( 2 . 3 ).

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the surface of the sensor chip ( 3 ) is less than 1 cm ² , in particular less than 10 mm ² or the surface of the sensor chip ( 2 ) Is 1 to 4 cm ² .

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the thick-film structure is partially covered with electrically insulating material, which in turn is partially covered with an electrode.

Sensor chip ( 2 . 3 ) according to claim 3 or 4, having at least one mounted on a ceramic substrate formed as a circuit board FC or SMD chip.

Sensor chip ( 2 . 3 ), in particular according to one of the preceding claims, characterized in that its thick or thin-film structure is partially exposed and partially covered with electrically insulating material, which in turn is partially covered with an electrode.

Electric sensor comprising a sensor chip ( 2 . 3 ) according to one of claims 1 to 9 and a printed circuit board, characterized in that the electrical sensor at least one mounted on a printed circuit board FC or SMD chip ( 2 . 3 ) having.

An electrical sensor having a plurality of measuring units, comprising at least three different components ( 1 . 2 . 3 ), wherein a first component is a circuit board ( 1 ), a second ( 2 ) and a third ( 3 ) Component is a FC or SMD component, each having different tracks on electrically insulating ground, wherein a board ( 1 ) with at least ei an FC or SMD carrier component ( 2 ) is electrically connected via electrical contacts and mechanically held, characterized in that an FC or SMD component ( 3 ) via further electrical contacts with the on the board ( 1 ) attached FC or SMD carrier component ( 2 ) is electrically connected and mechanically held.

Electrical sensor according to claim 11, characterized in that the FC or SMD component ( 3 ) in a recess of the board ( 1 ) is arranged.

Electrical sensor according to claim 11 or 12, characterized in that the board ( 1 ) has electrical connection surfaces for an electrical connector.

Electrical sensor according to one of claims 11 to 13, characterized in that a hollow body ( 7 ) containing a fluid to the FC or SMD carrier component ( 2 ) is open and connected to this.

Electrical sensor according to one of claims 11 to 14, characterized in that the electrical leads of the FC or SMD component opposite the fluid are isolated.

Electrical sensor according to one of claims 11 to 15, characterized in that the measuring device more, in particular has different measuring devices.

Electrical sensor according to one of claims 11 to 16, characterized in that the device with electrodes for measuring electrochemical properties, another electrode for shielding.

Electrical sensor with an FC or SMD carrier component mounted on a circuit board ( 2 ), wherein via electrical contacts an electrical connection and a mechanical attachment of the FC or SMD component to the board ( 1 ), characterized in that at least one printed circuit in thick layer or thin layer is partially covered with an electrically insulating layer and the partially covering electrically insulating layer is in turn partially covered with an electrically conductive layer.

Measuring method for determining a plurality of different parameters of a substance or content, characterized in that at least one of the parameters with an FC or SMD component ( 3 ) and at least one other parameter with an FC or SMD carrier component ( 2 ), the FC or SMD component ( 3 ) on the FC or SMD carrier component ( 2 ) is electrically and mechanically connected as intended.

Method for producing an electrical measuring device, in which a thick-film substrate ( 2 ) on a printed circuit board ( 1 ) is electrically and mechanically connected in the FC or SMD construction, characterized in that an FC or SMD component (on the FC or SMD carrier component) ( 3 ) is connected electrically and mechanically as intended.

Method for producing a sensor chip ( 2 . 3 ), in which at least one functional unit is arranged on a substrate, characterized in that at least one functional unit takes place by structuring of printed conductors on a substrate in accordance with the thin-film technique and a thick-layer coating takes place on the thin-film printed conductors.

Method according to claim 21, characterized that two adjacent pairs of electrodes formed by it Be sure that the thick film paste does not exceed the thin film webs across from lying edges is applied beyond.

Method according to one of claims 21 or 22, characterized in that to create functional units on a substrate surface of less than 1 cm ² , in particular less than 10 mm ^2, a pattern is produced in thin-film technology.

Method according to one of claims 21 or 22, characterized in that on a board ( 1 ) or a carrier component ( 2 ) with a surface of over 10 mm ² , in particular over 1 cm ² SMD or FC components are attached.