DE102012108820B4 - Sensor, electrical component, method for determining a temperature or operating time of an electrical component and use of an intermetallic phase or a phase boundary as a sensor - Google Patents

Sensor, electrical component, method for determining a temperature or operating time of an electrical component and use of an intermetallic phase or a phase boundary as a sensor Download PDF

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Abstract

Es wird ein Sensor (1, 7) zur Erfassung der Temperatur (T) oder der Betriebsdauer (t) eines elektrischen Bauelements (3) angegeben, der ein erste metallische Material (4, 9) und ein zweites metallisches Material (5, 10) aufweist, wobei zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material (4, 5 9, 10) eine intermetallische Phase (6) oder eine Phasengrenze (12) gebildet ist und wobei die Dicke (d) der intermetallischen Phase (6) oder die Position (P) der Phasengrenze (12) zur Bestimmung der Temperatur (T) oder der Betriebsdauer (t) dient. Weiterhin wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur (T) oder einer Betriebsdauer (t) eines elektrischen Bauelements (3) sowie eine Verwendung einer intermetallischen Phase (6) oder einer Phasengrenze (12) als Sensor (1, 7) angegeben.

Figure DE102012108820B4_0000
A sensor (1, 7) is provided for detecting the temperature (T) or the operating time (t) of an electrical component (3) comprising a first metallic material (4, 9) and a second metallic material (5, 10). wherein an intermetallic phase (6) or a phase boundary (12) is formed between the first and second metallic material (4, 5, 9, 10) and wherein the thickness (d) of the intermetallic phase (6) or the position (P ) of the phase boundary (12) for determining the temperature (T) or the operating time (t) is used. Furthermore, a method for determining a temperature (T) or an operating time (t) of an electrical component (3) as well as a use of an intermetallic phase (6) or a phase boundary (12) as a sensor (1, 7) is specified.
Figure DE102012108820B4_0000

Description

Es wird ein elektrisches Bauelement aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Temperatur oder der Betriebsdauer des elektrischen Bauelements angegeben. Das Bauelement ist beispielsweise als Piezoaktor ausgebildet. Vorzugsweise soll mit dem Sensor nachträglich eine Temperaturbelastung des elektrischen Bauelementes festgestellt werden. Weiterhin wird ein elektrisches Bauelement umfassend einen derartigen Sensor sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements angeben.It is an electrical component comprising a sensor for detecting the temperature or the operating time of the electrical component specified. The component is designed for example as a piezoelectric actuator. Preferably, a temperature load of the electrical component should subsequently be detected with the sensor. Furthermore, an electrical component comprising such a sensor and a method for determining a temperature or a service life of an electrical component will be indicated.

Die Druckschrift JP H10- 2 808 A beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer erhöhten Temperatur durch Messung einer Dicke einer intermetallischen Diffusionsschicht zwischen zwei Schichten einer Legierung. Die Druckschrift JP S58- 35 428 A beschreibt ein Sensorelement, das zusammen mit einem Wafer einer Temperaturbehandlung unterzogen wird. Die Druckschrift DE 14 73 295 A beschreibt eine Vorrichtung, bei der eine Temperaturaufzeichnung durch Wanderung von Hydroxylionen in einer porösen Matrix und einem dadurch erfolgenden Farbumschlag erfolgt. Die Druckschrift DE 10 80 682 B beschreibt eine Anordnung zur Messung der Betriebsdauer von elektrischen Geräten, bei der die Menge eines in einem Festkörper eingewanderten Stoffes ein Maß für die Betriebsdauer darstellt.The publication JP H10-2808A describes a method for determining an elevated temperature by measuring a thickness of an intermetallic diffusion layer between two layers of an alloy. The publication JP S58-35428A describes a sensor element which is subjected to a temperature treatment together with a wafer. The publication DE 14 73 295 A describes a device in which a temperature recording by migration of hydroxyl ions in a porous matrix and thereby takes place a color change takes place. The publication DE 10 80 682 B describes an arrangement for measuring the service life of electrical equipment, in which the amount of a substance migrated in a solid represents a measure of the operating time.

Es ist eine zu lösende Aufgabe, ein elektrisches Bauelement aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Temperatur oder der Betriebsdauer des elektrischen Bauelements anzugeben. Weiterhin ist es eine zu lösende Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur oder der Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements anzugeben.It is a problem to be solved to provide an electrical component comprising a sensor for detecting the temperature or the operating time of the electrical component. Furthermore, it is an object to be solved to specify a method for determining the temperature or the operating time of an electrical component.

Die Aufgaben werden durch elektrische Bauelemente nach den Ansprüchen 1 und 9, durch Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 16 und einer Verwendung nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Bauelemente, des Verfahrens und der Verwendung sind Gegenstände von abhängigen Ansprüchen.The objects are achieved by electrical components according to claims 1 and 9, by methods according to claims 10 and 16 and a use according to claim 15. Advantageous embodiments of the components, the method and the use are subject matters of dependent claims.

Es wird ein elektrisches Bauelement aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Temperatur oder der Betriebsdauer des elektrischen Bauelements angegeben. Das Bauelement ist beispielsweise als Piezoaktor, Varistor, Kondensator, Heißleiter oder Kaltleiter ausgebildet.It is an electrical component comprising a sensor for detecting the temperature or the operating time of the electrical component specified. The device is designed for example as a piezoelectric actuator, varistor, capacitor, thermistor or PTC thermistor.

Vorzugsweise wird eine Temperatur oder Betriebsdauer durch Auslesung des Sensors nachträglich, d.h. insbesondere nach Herausnahme des elektrischen Bauelements aus dem Betrieb, bestimmt. Beispielsweise wird das Bauelement für eine bekannte, vorgegebene Betriebsdauer in Betrieb genommen. Durch nachträgliches Auslesen des Sensors kann eine Temperatur während der Betriebsdauer des Bauelements bestimmt werden. Bei Temperaturschwankungen während der Betriebsdauer kann durch Auslesen des Sensors beispielsweise eine mittlere Temperatur bestimmt werden. Alternativ kann bei Kenntnis einer Temperatur, insbesondere einer mittleren Temperatur, durch Auslesen des Sensors auf eine Betriebsdauer geschlossen werden.Preferably, a temperature or operating time is retrieved by reading the sensor, i. in particular after removal of the electrical component from the operation determined. For example, the component is put into operation for a known, predetermined operating time. By subsequent readout of the sensor, a temperature during the service life of the device can be determined. In the case of temperature fluctuations during the operating period, for example, an average temperature can be determined by reading the sensor. Alternatively, if a temperature, in particular a mean temperature, is known, an operating period can be concluded by reading the sensor.

Beispielsweise kann durch Auslesen des Sensors bei einer Schädigung oder einem Ausfall des Bauelements eine mögliche Fehlanwendung nachgewiesen werden. Insbesondere kann eine zu hohe Betriebstemperatur oder eine zu lange Betriebsdauer, und somit der Betrieb in einem unzulässigen Anwendungsbereich, nachgewiesen werden. Damit können beispielsweise zulässige Reklamationen bei einem Bauelementversagen von unzulässigen Reklamationen bei unsachgemäßer Nutzung unterschieden werden.For example, by reading the sensor in case of damage or failure of the device, a possible misuse can be detected. In particular, an excessively high operating temperature or too long operating time, and thus operation in an impermissible field of application, can be detected. For example, allowable complaints in the event of a component failure can be distinguished from inadmissible complaints in case of improper use.

Vorzugsweise ist der Sensor ein passiver Sensor. Ein passiver Sensor benötigt zur Erfassung und Speicherung der Temperatur oder der Betriebsdauer keine elektrische Energie.Preferably, the sensor is a passive sensor. A passive sensor does not require electrical energy to detect and store temperature or operating time.

Der Sensor weist ein erstes metallisches Material und ein zweites metallisches Material auf. Das zweite metallische Material ist vorzugsweise am ersten metallischen Material angeordnet und grenzt insbesondere an das erste metallische Material an. Insbesondere kann das zweite metallische Material auf dem ersten metallischen Material angeordnet sein. Beispielsweise ist wenigstens eines der Materialien als Schicht ausgebildet. Es können auch beide Materialien als Schichten ausgebildet sein.The sensor comprises a first metallic material and a second metallic material. The second metallic material is preferably arranged on the first metallic material and in particular adjoins the first metallic material. In particular, the second metallic material may be disposed on the first metallic material. For example, at least one of the materials is formed as a layer. Both materials can also be formed as layers.

Vorzugsweise ist das erste metallische Material auf einem Träger angeordnet. Beispielsweise ist der Sensor direkt auf einem elektrischen Bauelement angeordnet. Der Träger kann insbesondere ein Grundkörper des Bauelements sein, beispielsweise ein keramischer Grundkörper. Alternativ kann der Träger auch als Metallträgerschicht ausgebildet sein.Preferably, the first metallic material is disposed on a support. For example, the sensor is arranged directly on an electrical component. The support may in particular be a base body of the component, for example a ceramic base body. Alternatively, the carrier may also be formed as a metal carrier layer.

Vorzugsweise ist der Sensor permanent mit dem elektrischen Bauelement verbunden. Der Sensor kann in das elektrische Bauelement integriert sein. Insbesondere kann der Sensor in einem Teil des Bauelements integriert sein, der nur schwer von außen zugänglich ist. Somit ist die Erfassung der Temperatur mit dem Sensor in einem Bereich des Bauelements möglich, in dem die Temperatur mit üblichen Temperatursensoren nicht oder nur schwer erfasst werden kann.Preferably, the sensor is permanently connected to the electrical component. The sensor can be integrated in the electrical component. In particular, the sensor can be integrated in a part of the component which is difficult to access from the outside. Thus, the detection of the temperature with the sensor in a region of the component is possible in which the temperature can not or only with difficulty be detected with conventional temperature sensors.

Beispielsweise hat wenigstens eines der metallischen Materialien eine weitere Funktion im Bauelement. Insbesondere kann wenigstens eines der metallischen Materialien eine Funktion als elektrischer Kontakt im Bauelement aufweisen, beispielsweise als elektrische Kontaktierung von internen Elektroden des Bauelements. Somit kann das metallische Material gleichzeitig als Sensor und zur elektrischen Kontaktierung dienen. Beispielsweise kann eines der Materialien, insbesondere das erste Material, als Leiterbahn, z. B. Kupferbahn, einer Leiterplatte ausgebildet sein. Das zweite Material kann beispielsweise als Lotmaterial ausgebildet sein, insbesondere als Lotmaterial die auf einem als elektrischen Kontakt dienenden ersten metallischen Material angeordnet ist. Durch das Lotmaterial kann beispielsweise ein elektrischer Anschluss am Bauelement elektrisch und mechanisch angebunden werden.For example, at least one of the metallic materials has another function in the Component. In particular, at least one of the metallic materials may have a function as electrical contact in the component, for example as electrical contacting of internal electrodes of the component. Thus, the metallic material can simultaneously serve as a sensor and for electrical contact. For example, one of the materials, in particular the first material, as a conductor, z. B. copper track, a circuit board may be formed. The second material may for example be formed as a solder material, in particular as a solder material which is arranged on a first metallic material serving as an electrical contact. By the solder material, for example, an electrical connection to the component can be electrically and mechanically connected.

In einer Ausführungsform befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten metallischen Material eine intermetallische Phase. Die intermetallische Phase entsteht vorzugsweise beim Anordnen des zweiten metallischen Materials an dem ersten metallischen Material, insbesondere durch Interdiffusion eines Metalls aus dem ersten metallischen Materials und eines Metalls aus dem zweiten metallischen Material. Dabei gehen die Metalle aus dem ersten und dem zweiten metallischen Material in der intermetallischen Phase eine chemische Verbindung ein.In one embodiment, there is an intermetallic phase between the first and second metallic materials. The intermetallic phase is preferably formed by disposing the second metallic material on the first metallic material, in particular by interdiffusion of a metal of the first metallic material and a metal of the second metallic material. The metals of the first and the second metallic material in the intermetallic phase enter into a chemical compound.

Die Dicke der intermetallischen Phase kann zur Bestimmung der Temperatur oder der Betriebsdauer des Sensors und insbesondere des elektrischen Bauelementes herangezogen werden. Dies beruht darauf, dass sich die Dicke der intermetallischen Phase abhängig von der Temperatur und der Betriebsdauer des Sensors verändert. Insbesondere nimmt die Dicke der intermetallischen Phase mit der Zeit t und bei einer Temperaturbelastung T zu.The thickness of the intermetallic phase can be used to determine the temperature or the operating time of the sensor and in particular of the electrical component. This is due to the fact that the thickness of the intermetallic phase changes depending on the temperature and the operating time of the sensor. In particular, the thickness of the intermetallic phase increases with time t and at a temperature load T.

Dabei gilt die folgende Beziehung: d = C t t 0 exp ( E a k B T )

Figure DE102012108820B4_0001
mit kB der Boltzmannkonstanten und Ea der spezifischen Aktivierungsenergie, sowie den Konstanten C und t0. Die Konstanten Ea, C und t0 sind technologiespezifisch als Kalibrierkonstanten zu bestimmen. Insbesondere entspricht t0 dem Herstellzeitpunkt des Sensors. Vorzugsweise ist zu diesem Zeitpunkt die Dicke d = 0.The following relationship applies: d = C t - t 0 exp ( - e a k B T )
Figure DE102012108820B4_0001
with k B of the Boltzmann constant and E a of the specific activation energy, as well as the constants C and t 0 . The constants E a , C and t 0 are technology specific to determine as calibration constants. In particular, t 0 corresponds to the manufacturing time of the sensor. Preferably, the thickness d = 0 at this time.

Somit kann nach Bestimmung der Kalibrierkonstanten und nach der experimentellen Bestimmung der Dicke der intermetallischen Phase und bei Kenntnis der Betriebsdauer eine Temperatur des Sensors bestimmt werden. Bei Temperaturschwankungen während der Betriebsdauer kann eine mittlere Temperatur bestimmt werden.Thus, after determining the calibration constants and after the experimental determination of the thickness of the intermetallic phase and knowing the operating time, a temperature of the sensor can be determined. With temperature fluctuations during the operating period, an average temperature can be determined.

Die Dicke der intermetallischen Phase kann experimentell beispielsweise durch eine Schliff- und Mikroskopieanalyse des Sensors bestimmt werden. Die Kalibrierkonstanten können beispielsweise durch Lagerungsversuche von Sensoren bei vorgegebenen Temperaturen bestimmt werden.The thickness of the intermetallic phase can be determined experimentally, for example, by a micrograph and microscopic analysis of the sensor. The calibration constants can be determined, for example, by storage experiments of sensors at predetermined temperatures.

Alternativ kann bei Kenntnis der Temperatur auf die Betriebsdauer des Sensors und insbesondere auf die Betriebsdauer des Bauelements geschlossen werden.Alternatively, if the temperature is known, it is possible to deduce the operating time of the sensor and in particular the service life of the component.

In einer weiteren Ausführungsform des Sensors befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten metallischen Material eine Phasengrenze. Die Materialien können insbesondere derart gewählt sein, dass es nicht zur Ausbildung einer intermetallischen Phase kommt.In a further embodiment of the sensor, there is a phase boundary between the first and the second metallic material. The materials may in particular be selected such that no formation of an intermetallic phase occurs.

Vorzugsweise verschiebt sich die Phasengrenze in Abhängigkeit von der Temperatur und der Betriebsdauer des Sensors. Eine derartige Verschiebung ist insbesondere als Kirkendall-Effekt bekannt.The phase boundary preferably shifts as a function of the temperature and the operating time of the sensor. Such a shift is known in particular as Kirkendall effect.

Die Position der Phasengrenze kann zur Bestimmung der Temperatur oder der Betriebsdauer des Sensors und insbesondere des Bauelements herangezogen werden. Dabei ergibt sich die Verschiebung der Phasengrenze, d.h., der Unterschied zwischen der Position der Phasengrenze zu einem zweiten Zeitpunkt und der Position der Phasengrenze zu einem ersten Zeitpunkt, nach einer Betriebsdauer und einer Temperaturbelastung analog zur Dicke der intermetallischen Phase nach der oben angegebenen Formel. Somit kann nach einer Bestimmung der Kalibrierkonstanten, einer experimentellen Bestimmung der Position der Phasengrenze, bei Kenntnis der Position einer anfänglichen Phasengrenze und bei Kenntnis der Betriebsdauer die Temperatur bestimmt werden. Alternativ kann bei Kenntnis der Temperatur die Betriebsdauer bestimmt werden.The position of the phase boundary can be used to determine the temperature or the operating time of the sensor and in particular of the component. The result is the shift of the phase boundary, that is, the difference between the position of the phase boundary at a second time and the position of the phase boundary at a first time, after an operating time and a temperature load analogous to the thickness of the intermetallic phase according to the formula given above. Thus, after a determination of the calibration constants, an experimental determination of the position of the phase boundary, knowing the position of an initial phase boundary and knowing the operating time, the temperature can be determined. Alternatively, if the temperature is known, the operating time can be determined.

Anstelle einer rechnerischen Bestimmung der Temperatur oder der Betriebsdauer durch die oben angegebene Beziehung können auch Vergleichswerte zur Ermittlung der Temperatur oder der Betriebsdauer herangezogen werden. Diese Vergleichswerte können beispielsweise experimentell durch verschiedene Temperaturbelastungen von Sensoren bei vorgegebenen Betriebsdauern ermittelt werden.Instead of a mathematical determination of the temperature or the operating time by the above-mentioned relationship, comparative values can also be used to determine the temperature or the operating time. These comparison values can be determined, for example, experimentally by different temperature loads of sensors at given operating times.

Das erste und das zweite metallische Material kann eines oder mehrere Metalle enthalten oder aus einem oder mehreren Metallen bestehen.The first and second metallic materials may include one or more metals or may consist of one or more metals.

Beispielsweise weist wenigstens eines der metallischen Materialien Kupfer auf. Vorzugsweise weist das erste metallische Material Kupfer auf. Beispielsweise weist wenigstens eines der metallischen Materialien Zinn auf. Insbesondere kann wenigstens eines der Materialien Kupfer aufweisen und wenigstens das andere Material Zinn aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das andere metallische Material Messing aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens eines der metallischen Materialien, insbesondere das erste metallische Material, Gold auf. For example, at least one of the metallic materials has copper. Preferably, the first metallic material comprises copper. For example, at least one of the metallic Materials tin on. In particular, at least one of the materials may comprise copper and at least the other material may comprise tin. Alternatively or additionally, the other metallic material may comprise brass. In a further embodiment, at least one of the metallic materials, in particular the first metallic material, comprises gold.

Vorzugsweise weist wenigstens das andere metallische Material Aluminium auf.Preferably, at least the other metallic material comprises aluminum.

Bei einer Materialkombination Kupfer/Zinn oder Gold/Aluminium kommt es vorzugsweise zur Ausbildung einer intermetallischen Phase, so dass hier die Dicke der intermetallischen Phase zur Bestimmung von Temperatur und Betriebszeit herangezogen werden kann. Bei einer Materialkombination Kupfer/Messing kommt es vorzugsweise zu einer Ausbildung einer Phasengrenze, die sich unter einer Temperaturbelastung verschiebt, so dass die Verschiebung der Phasengrenze zur Bestimmung von Temperatur und Betriebszeit herangezogen werden kann.In a combination of materials copper / tin or gold / aluminum, it is preferable to form an intermetallic phase, so that here the thickness of the intermetallic phase can be used to determine the temperature and operating time. In a combination of materials copper / brass, it is preferable to form a phase boundary, which shifts under a temperature load, so that the shift of the phase boundary can be used to determine the temperature and operating time.

Weiterhin wird ein elektrisches Bauelement aufweisend einen wie oben beschriebenen Sensor angegeben. Das Bauelement kann insbesondere als Piezoaktor, Varistor, Kondensator, Heißleiter oder Kaltleiter ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Sensor in das Bauelement integriert. Beispielsweise kann, wie oben beschrieben, eines der metallischen Materialien des Sensors eine weitere Funktion im Bauelement erfüllen, beispielsweise eine Funktion als elektrische Kontaktierung.Furthermore, an electrical component comprising a sensor as described above is specified. The component can be designed in particular as a piezoelectric actuator, varistor, capacitor, thermistor or PTC thermistor. Preferably, the sensor is integrated into the component. For example, as described above, one of the metallic materials of the sensor can fulfill a further function in the component, for example a function as an electrical contact.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements angegeben. Dabei wird ein elektrisches Bauelement bereitgestellt, das ein erstes metallisches Material und ein zweites metallisches Material aufweist. Das zweite metallische Material ist vorzugsweise am ersten metallischen Material angeordnet und grenzt insbesondere an das erste metallische Material an. Beispielsweise ist das zweite metallische Material auf dem ersten metallischen Material angeordnet. Es wird die Dicke einer intermetallischen Phase oder die Position einer Phasengrenze zwischen dem ersten und dem zweiten metallischen Material bestimmt. Anschließend wird aus der Dicke der intermetallischen Phase oder der Position der Phasengrenze eine Temperatur oder eine Betriebszeit des elektrischen Bauelements bestimmt. Die Temperatur oder Betriebsdauer kann dabei aus der Dicke der intermetallischen Phase oder der Position der Phasengrenze nach der oben angegebenen Beziehung ermittelt werden.Furthermore, a method for determining a temperature or a service life of an electrical component is specified. In this case, an electrical component is provided which comprises a first metallic material and a second metallic material. The second metallic material is preferably arranged on the first metallic material and in particular adjoins the first metallic material. For example, the second metallic material is disposed on the first metallic material. The thickness of an intermetallic phase or the position of a phase boundary between the first and second metallic materials is determined. Subsequently, a temperature or an operating time of the electrical component is determined from the thickness of the intermetallic phase or the position of the phase boundary. The temperature or operating time can be determined from the thickness of the intermetallic phase or the position of the phase boundary according to the relationship given above.

Das in diesem Verfahren verwendete Bauelement sowie das erste und zweite metallische Material können alle funktionellen und strukturellen Merkmale aufweisen, die bezüglich des Sensors und des Bauelements beschrieben sind.The device used in this method as well as the first and second metallic materials may all have functional and structural features described with respect to the sensor and the device.

Vorzugsweise ist bei einer Bestimmung der Temperatur oder Betriebsdauer durch die Position der Phasengrenze eine Position der Phasengrenze zu einem ersten Zeitpunkt bekannt. Dann wird in dem Verfahren vorzugsweise die Position der Phasengrenze zu einem späteren, zweiten Zeitpunkt ermittelt. Insbesondere kann der erste Zeitpunkt vor der Inbetriebnahme des Bauelements liegen. Der zweite Zeitpunkt liegt dann beispielsweise nach der Inbetriebnahme des Bauelements, insbesondere nach einer Temperaturbelastung.Preferably, when determining the temperature or operating time by the position of the phase boundary, a position of the phase boundary at a first time is known. Then, in the method, the position of the phase boundary is preferably determined at a later, second point in time. In particular, the first time may be before the startup of the device. The second time is then, for example, after the commissioning of the device, in particular after a temperature load.

Vorzugsweise wird die Position der Phasengrenze zum ersten Zeitpunkt im Bauelement gekennzeichnet. Eine derartige Kennzeichnung kann beispielsweise geometrisch erfolgen. Insbesondere können die metallischen Materialien derart angeordnet werden, dass die Phasengrenze auf Höhe eines kennzeichnenden geometrischen Merkmals des Bauelements liegt.Preferably, the position of the phase boundary at the first time in the component is marked. Such identification can be done geometrically, for example. In particular, the metallic materials can be arranged such that the phase boundary is at the level of a characteristic geometric feature of the device.

Beispielsweise wird hierzu in eine Außenseite des Bauelements eine Vertiefung eingebracht. Das erste metallische Material kann derart in der Vertiefung angeordnet werden, dass es mit der Außenseite bündig abschließt. Auf das erste metallische Material wird dann das zweite metallische Material aufgebracht. In diesem Fall liegt die Phasengrenze zu einem ersten Zeitpunkt auf Höhe der Außenseite. Bei einer Temperaturbelastung verschiebt sich die Phasengrenze, beispielsweise in einer Richtung, die vom Bauelement wegführt.For example, for this purpose, a depression is introduced into an outer side of the component. The first metallic material may be placed in the recess so that it is flush with the outside. The second metallic material is then applied to the first metallic material. In this case, the phase boundary is at the level of the outside at a first time. At a temperature load, the phase boundary shifts, for example, in a direction that leads away from the device.

Durch die Bestimmung der Position der Phasengrenze zu einem zweiten Zeitpunkt kann somit bei Kenntnis der Position der Phasengrenze zum ersten Zeitpunkt die Verschiebung der Phasengrenze ermittelt werden. Aus dieser Verschiebung kann wie oben beschrieben die Temperaturbelastung oder die Betriebsdauer des Bauelements ermittelt werden.By determining the position of the phase boundary at a second point in time, the phase boundary shift can thus be determined when the position of the phase boundary is known at the first time. From this shift, as described above, the temperature load or the operating time of the device can be determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Position der Phasengrenze zum ersten Zeitpunkt durch ein drittes Material gekennzeichnet, das zwischen dem ersten und zweiten Material angeordnet wird. Das dritte Material kann beispielsweise nur einen Teil einer Kontaktfläche zwischen dem ersten und zweiten Material abdecken, so dass der Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Material weiterhin gegeben ist. Das dritte Material verändert vorzugsweise seine Position während der Betriebsdauer des Bauelements und insbesondere bei einer Temperaturbelastung nicht. Somit kann durch das dritte Material die Position der Phasengrenze zu einem ersten Zeitpunkt gekennzeichnet werden.In a further embodiment, the position of the phase boundary at the first time is characterized by a third material disposed between the first and second material. For example, the third material may cover only a part of a contact area between the first and second materials, so that the contact between the first and second materials continues to exist. The third material preferably does not change its position during the service life of the device, and especially not with thermal stress. Thus, by the third material, the position of the phase boundary can be marked at a first time.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Verwendung einer intermetallischen Phase oder einer Phasengrenze zwischen einem ersten metallischen Material und einem zweiten metallischen Material als Sensor zur Erfassung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements angegeben. Die metallischen Materialien können die gleichen funktionellen und strukturellen Eigenschaften aufweisen, die bezüglich des Sensors, des Bauelements und des Verfahrens beschrieben sind. Insbesondere kann das zweite metallische Material auf dem ersten metallischen Material angeordnet sein. Die Bestimmung der Temperatur oder der Betriebsdauer kann insbesondere durch Ermittlung der Dicke der intermetallischen Phase oder durch Ermittlung der Position der Phasengrenze wie oben beschrieben erfolgen. In another aspect of the present disclosure, an application of an intermetallic phase or a phase boundary between a first metallic material and a second metallic material as a sensor for detecting a temperature or an operating time of an electrical component is provided. The metallic materials may have the same functional and structural characteristics as described with respect to the sensor, device and method. In particular, the second metallic material may be disposed on the first metallic material. The determination of the temperature or the operating time can be carried out in particular by determining the thickness of the intermetallic phase or by determining the position of the phase boundary as described above.

Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Ausführungsbeispielen näher erläutert.The objects described here are explained in more detail below with reference to schematic and not to scale embodiments.

Es zeigen:

  • 1 in einem schematischen Schnittbild einen Sensor aufweisend eine intermetallische Phase,
  • 2 der Sensor aus 1 nach einer Temperaturbelastung,
  • 3A, 3B, 3C in schematischen Schnittbildern Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Sensors aufweisend eine Phasengrenze,
  • 4 der Sensor aus 3C nach einer Temperaturbelastung.
Show it:
  • 1 in a schematic sectional view of a sensor having an intermetallic phase,
  • 2 the sensor off 1 after a temperature load,
  • 3A . 3B . 3C in schematic sectional views, process steps in the manufacture of a sensor having a phase boundary,
  • 4 the sensor off 3C after a temperature load.

Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.Preferably, like reference numerals refer to functionally or structurally corresponding parts of the various embodiments in the following figures.

1 zeigt in einem schematischen Schnittbild einen Sensor 1 zur Erfassung und Speicherung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer. 1 shows a schematic sectional view of a sensor 1 for recording and storing a temperature or operating time.

Der Sensor 1 ist auf einem Träger 2 angeordnet. Der Träger 2 kann ein keramisches Material aufweisen. Bei dem Träger 2 handelt es sich vorzugsweise um einen integralen Bestandteil eines elektrischen Bauelements 3. Beispielsweise ist der Träger 2 der Grundkörper eines elektrischen Bauelements 3. Der Grundkörper weist beispielsweise einen Stapel umfassend abwechselnd übereinander angeordnete dielektrische Schichten und Elektrodenschichten auf. Die dielektrischen Schichten können keramische Schichten sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bauelement 3 um einen Piezoaktor aufweisend piezoelektrische Schichten oder einen keramischen Sensor handeln.The sensor 1 is on a carrier 2 arranged. The carrier 2 may have a ceramic material. At the carrier 2 it is preferably an integral part of an electrical component 3 , For example, the carrier 2 is the main body of an electrical component 3 , The base body has, for example, a stack comprising dielectric layers and electrode layers arranged alternately one above the other. The dielectric layers may be ceramic layers. For example, it is the device 3 to act a piezoelectric actuator having piezoelectric layers or a ceramic sensor.

Der Träger kann alternativ auch aus einem metallischen Material gebildet sein. Beispielsweise ist der Träger als Kupferplättchen ausgebildet, das zugleich auch als erstes metallisches Material des Sensors fungieren kann.The support may alternatively be formed of a metallic material. For example, the carrier is designed as a copper plate, which can also act as the first metallic material of the sensor at the same time.

Der Sensor 1 weist ein erstes metallisches Material 4 und ein zweites metallisches Material 5 auf. Das erste metallische Material 4 ist direkt auf dem Träger 2 angeordnet. Sowohl das erste als auch das zweite metallische Material 4, 5 sind als Schichten ausgebildet.The sensor 1 has a first metallic material 4 and a second metallic material 5 on. The first metallic material 4 is directly on the carrier 2 arranged. Both the first and the second metallic material 4 . 5 are formed as layers.

Beispielsweise wird das erste metallische Material 4 mittels Dickschichttechnologie auf den Träger 2 aufgebracht. Das erste metallische Material 4 kann insbesondere eingebrannt sein. Beispielsweise weist das erste metallische Material 4 Kupfer auf oder besteht aus Kupfer.For example, the first metallic material 4 using thick-film technology on the carrier 2 applied. The first metallic material 4 may in particular be burned. For example, the first metallic material 4 Copper on or consists of copper.

Das zweite metallische Material 5 ist über dem ersten metallischen Material 4 angeordnet. Beispielsweise kann das zweite metallische Material 5 als Lotmaterial, insbesondere in Form eines Lotbandes, aufgebracht sein und mit dem ersten metallischen Material 4 verlötet sein. Beispielsweise weist das zweite metallische Material 5 Zinn auf oder besteht aus Zinn.The second metallic material 5 is over the first metallic material 4 arranged. For example, the second metallic material 5 be applied as a solder material, in particular in the form of a solder ribbon, and with the first metallic material 4 be soldered. For example, the second metallic material 5 Tin on or made of tin.

Bei der Verbindung des zweiten metallischen Materials 5 mit dem ersten metallischen Material 4 entsteht durch Interdiffusion eine dünne intermetallische Phase 6 zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material 4, 5. Die intermetallische Phase 6 ist eine Schicht, in denen wenigstens ein Metall aus dem ersten metallischen Material 4 mit wenigstens einem anderen Metall aus dem zweiten metallischen Material 5 eine chemische Verbindung eingeht. Beispielsweise weist die intermetallische Phase 6 Verbindungen von Kupfer und Zinn auf.When connecting the second metallic material 5 with the first metallic material 4 Interdiffusion creates a thin intermetallic phase 6 between the first and second metallic material 4 . 5 , The intermetallic phase 6 is a layer in which at least one metal of the first metallic material 4 with at least one other metal of the second metallic material 5 makes a chemical connection. For example, the intermetallic phase indicates 6 Compounds of copper and tin on.

Die intermetallische Phase 6 weist eine Dicke d auf, die in Abhängigkeit von der Temperatur T und der Betriebsdauer t zunimmt.The intermetallic phase 6 has a thickness d on, depending on the temperature T and the operating time t increases.

Dabei gilt, wie oben beschrieben, die folgende Beziehung: d = C t t 0 exp ( E a k B T )

Figure DE102012108820B4_0002
mit kB der Boltzmannkonstanten und Ea der spezifischen Aktivierungsenergie, sowie den Konstanten C und t0. Diese Beziehung konnte von den Erfindern auch experimentell bestätigt werden. Die Kalibrierkonstanten können beispielsweise durch Lagerungsversuche bei vorgegebenen Temperaturen bestimmt werden. Die Dicke d kann experimentell beispielsweise durch eine Schliff- und Mikroskopieanalyse des Sensors 1 bestimmt werden.As described above, the following relationship applies: d = C t - t 0 exp ( - e a k B T )
Figure DE102012108820B4_0002
with k B of the Boltzmann constant and E a of the specific activation energy, as well as the constants C and t 0 . This relationship could also be confirmed experimentally by the inventors. The calibration constants can be determined, for example, by storage experiments at predetermined temperatures. The fat d can be experimental For example, be determined by a cut and microscopy analysis of the sensor 1.

Somit kann nach Bestimmung der Kalibrierkonstanten und nach der experimentellen Bestimmung der Dicke d der intermetallischen Phase 6 und bei Kenntnis der Betriebsdauer t auf eine Temperatur T des Sensors 1 geschlossen werden. Die Temperatur T kann hierbei insbesondere eine Betriebs- oder Umgebungstemperatur des Sensors 1 sein. Bei Temperaturschwankungen kann auf eine mittlere Temperatur geschlossen werden.Thus, after determining the calibration constants and after the experimental determination of the thickness d the intermetallic phase 6 and with knowledge of the operating time t to a temperature T of the sensor 1 getting closed. The temperature T can in this case in particular an operating or ambient temperature of the sensor 1 be. In case of temperature fluctuations, it can be concluded that the mean temperature is medium.

Wie in 1 dargestellt ist, weist die intermetallische Phase 6 direkt nach der Herstellung des Sensors 1 die Dicke d = d1 auf.As in 1 is shown, the intermetallic phase 6 directly after the production of the sensor 1 the fat d = d 1 on.

In 2 ist der Sensor 1 aus 1 nach einer bekannten Betriebsdauer t und nach einer Temperaturbelastung zu sehen. Die intermetallische Phase weist nun eine größere Dicke d = d2 auf. Aus der Dicke d kann nun wie oben beschrieben die mittlere Temperatur T bestimmt werden.In 2 is the sensor 1 out 1 to see after a known operating time t and after a temperature load. The intermetallic phase now has a greater thickness d = d 2 on. From the thickness d can now, as described above, the average temperature T be determined.

Beispielsweise eignet sich der Sensor 1 für die Bestimmung von Temperaturen zwischen 150 °C und 200 ° C. Die Betriebsdauer kann beispielsweise zwischen 10 Stunden und mehreren 1000 Stunden liegen.For example, the sensor is suitable 1 for the determination of temperatures between 150 ° C and 200 ° C. The operating time can for example be between 10 hours and several 1000 hours.

Die Schichten aus den metallischen Materialien 4, 5 sind beispielsweise zwischen einigen Mikrometern bis einigen zehn Mikrometern dick. In der Fläche können die Schichten einige Mikrometer bis zu einigen Millimetern Kantenlänge aufweisen. Layers of metallic materials 4 . 5 For example, they are between a few microns to a few tens of microns thick. In the area, the layers can have a few micrometers up to a few millimeters edge length.

Ausgehend von den zu erwarteten Betriebsdauern und Temperaturbelastungen kann die Temperatursensitivität des Sensors 1 durch eine geeignete Materialauswahl des ersten und zweiten Materials 4, 5 eingestellt werden. Beispielsweise kann alternativ zur oben genannten Materialkombination Kupfer/Zinn auch eine Materialkombination Gold/Aluminium gewählt werden.Based on the expected service life and temperature loads, the temperature sensitivity of the sensor 1 can be determined by a suitable material selection of the first and second material 4 . 5 be set. For example, as an alternative to the abovementioned combination of materials copper / tin and a material combination of gold / aluminum can be selected.

In einer zweiten Ausführungsform wird ein Sensor aus einer Materialkombination aufgebaut, bei der die Position einer Phasengrenze zwischen einem ersten Material und einem zweiten Material zur Bestimmung der Betriebsdauer oder Temperatur herangezogen wird. Der Sensor kann beispielsweise wie der in 1 beschriebene Sensor aufgebaut sein, allerdings ist hier anstatt der intermetallischen Phase 6 eine Phasengrenze vorhanden. Die Position der Phasengrenze verschiebt sich bei einer Temperaturbelastung oder bei hinreichend langer Betriebsdauer.In a second embodiment, a sensor is constructed from a material combination in which the position of a phase boundary between a first material and a second material is used to determine the operating time or temperature. The sensor can be like the one in 1 be described sensor, but here is instead of the intermetallic phase 6 a phase boundary exists. The position of the phase boundary shifts under a temperature load or with a sufficiently long operating time.

Vorzugsweise wird eine anfängliche Position der Phasengrenze markiert. Dann kann aus der Verschiebung der Phasengrenze bezüglich der anfänglichen Position eine Temperaturbelastung oder eine Betriebsdauer errechnet werden.Preferably, an initial position of the phase boundary is marked. Then, from the shift of the phase boundary with respect to the initial position, a temperature load or an operation time can be calculated.

Die 3A bis 3C zeigen in schematischen Schnittbildern Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Sensors 7 (siehe 3C) gemäß der zweiten Ausführungsform.The 3A to 3C show in schematic sectional views process steps in the manufacture of a sensor 7 (please refer 3C ) according to the second embodiment.

3A zeigt einen Träger 2 für den Sensor 7. Der Träger 2 kann wie in der Ausführungsform gemäß 1 ausgebildet sein. In den Träger 2 wird eine Vertiefung 8 eingebracht. Die Vertiefung 8 wird mit einem ersten metallischen Material 9 gefüllt. Beispielsweise weist das erste Material 9 Kupfer auf oder besteht aus Kupfer. 3A shows a carrier 2 for the sensor 7 , The carrier 2 can as in the embodiment according to 1 be educated. In the carrier 2 becomes a depression 8th brought in. The recess 8 is filled with a first metallic material 9 filled. For example, the first material 9 Copper on or consists of copper.

Das erste metallische Material 9 wird wie in 3B gezeigt anschließend plangeschliffen, so dass es mit einer Außenseite 11 des Trägers 2 bündig abschließt.The first metallic material 9 will be like in 3B then shown flat ground, leaving it with an outside 11 of the carrier 2 flush.

Anschließend wird, wie in 3C gezeigt, ein zweites metallisches Material 10 auf das erste metallische Material 9 aufgebracht. Die metallischen Materialien 9 und 10 sind derart gewählt, dass eine Phasengrenze 12 zwischen den metallischen Materialien 9 und 10 ausgebildet ist. Beispielsweise weist das zweite metallische Material 9 Messing auf oder besteht aus Messing. Zu einem ersten Zeitpunkt hat die Phasengrenze 12 eine anfängliche Position P = P1 . Die Position P der Phasengrenze 12 verschiebt sich unter einer Temperaturbelastung oder nach einer bestimmten Betriebsdauer. Somit wird ein Sensor 7 gebildet, bei dem von der Position P der Phasengrenze 12 zu einem zweiten Zeitpunkt auf die Temperatur oder die Betriebsdauer geschlossen werden kann.Subsequently, as in 3C shown a second metallic material 10 on the first metallic material 9 applied. The metallic materials 9 and 10 are chosen such that a phase boundary 12 between the metallic materials 9 and 10 is trained. For example, the second metallic material 9 Brass on or made of brass. At a first time has the phase boundary 12 an initial position P = P 1 , The position P the phase boundary 12 shifts under a temperature load or after a certain period of operation. Thus, a sensor 7 formed, at which from the position P the phase boundary 12 at a second time on the temperature or the operating time can be concluded.

Dazu sollte die anfängliche Position P = P1 der Phasengrenze 12 bekannt sein. Da das erste Material 9 bündig mit der Außenseite 11 des Trägers abschließt, befindet sich die Phasengrenze 12 direkt nach dem Aufbringen des zweiten Materials 10 auf Höhe der Außenseite 11 des Trägers. Somit ist hier eine anfängliche Position P1 der Phasengrenze 12 durch die Außenseite 11 des Trägers 2 gekennzeichnet und somit geometrisch markiert. Alternativ kann die anfängliche Position P = P1 der Phasengrenze 12 beispielsweise durch ein drittes Material, das im betrachteten Temperaturbereich ortsfest bleibt, markiert werden.This should be the initial position P = P 1 the phase boundary 12 be known. Because the first material 9 is flush with the outside 11 of the carrier, the phase boundary 12 is located directly after the application of the second material 10 at the level of the outside 11 of the carrier. So here's an initial position P 1 the phase boundary 12 through the outside 11 of the carrier 2 marked and thus marked geometrically. Alternatively, the initial position P = P 1 the phase boundary 12 For example, be marked by a third material that remains stationary in the temperature range considered.

4 zeigt den Sensor 7 zu einem zweiten Zeitpunkt, insbesondere nach einer bekannten Betriebsdauer t. Die Phasengrenze 12 hat sich nach oben verschoben. Die neue Position P = P2 der Phasengrenze 12 kann beispielsweise durch eine Schliff- und Mikroskopieanalyse des Sensors 7 bestimmt werden. Somit kann die Verschiebung a der Phasengrenze, d.h., der Abstand der Phasengrenze von der Position P = P2 zum zweiten Zeitpunkt zur Position P = P1 zum ersten Zeitpunkt, ermittelt werden. Aus der Verschiebung a der Phasengrenze 12 kann nun eine mittlere Temperatur T des Sensors 7 und damit des Bauelements 3 analog wie in der obigen Formel für die Dicke d berechnet werden. Alternativ kann aus einer bekannten Temperatur T die Betriebsdauer t errechnet werden. Ein derartiger Sensor eignet sich insbesondere zu einer Anwendung im Hochtemperaturbereich. 4 shows the sensor 7 at a second time, in particular after a known period of operation t , The phase boundary 12 has shifted upwards. The new position P = P 2 the phase boundary 12 can, for example, by a polished and microscopic analysis of the sensor 7 be determined. Thus, the shift a the phase boundary, ie, the distance of the phase boundary from the position P = P 2 at the second time to the position P = P 1 at the first time. From the shift a the phase boundary 12 can now have a mean temperature T of the sensor 7 and thus the component 3 be calculated as in the above formula for the thickness d. Alternatively, from a known temperature T, the operating time t be calculated. Such a sensor is particularly suitable for use in the high temperature range.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sensorsensor
22
Trägercarrier
33
Bauelementmodule
44
erstes metallisches Materialfirst metallic material
55
zweites metallisches Materialsecond metallic material
66
intermetallische Phaseintermetallic phase
77
Sensorsensor
88th
Vertiefungdeepening
99
erstes metallisches Materialfirst metallic material
1010
zweites metallisches Materialsecond metallic material
1111
Außenseiteoutside
1212
Phasengrenze phase boundary
dd
Dicke der intermetallischen PhaseThickness of the intermetallic phase
d1 d 1
Dicke der intermetallischen Phase zum ersten ZeitpunktThickness of the intermetallic phase at the first time
d2 d 2
Dicke der intermetallischen Phase zum zweiten ZeitpunktThickness of the intermetallic phase at the second time
PP
Position der PhasengrenzePosition of the phase boundary
P1 P 1
Position der Phasengrenze zum ersten ZeitpunktPosition of the phase boundary at the first time
P2 P 2
Position der Phasengrenze zum zweiten ZeitpunktPosition of the phase boundary at the second time
aa
Verschiebung der PhasengrenzeShift of the phase boundary
TT
Temperaturtemperature
tt
Betriebsdaueroperating time

Claims (16)

Elektrisches Bauelement aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Temperatur oder der Betriebsdauer des elektrischen Bauelements, mit einem ersten metallischen Material (4, 9) und einem zweiten metallischen Material (5, 10), wobei zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material (4, 5, 9, 10) eine Phasengrenze (12) gebildet ist und wobei die Position (P) der Phasengrenze (12) zur Bestimmung der Temperatur (T) oder der Betriebsdauer (t) dient, wobei das erste metallische Material (4, 9) in einer Vertiefung (8) an einer Außenseite (11) des Bauelements (3) angeordnet ist und mit der Außenseite (11) bündig abschließt, wobei das zweite metallische Material (4, 5, 9, 10) auf das erste metallische Material (4, 9) aufgebracht ist, so dass die anfängliche Position (P1) der Phasengrenze (12) durch die Außenseite (11) des Trägers (2) gekennzeichnet ist.Electric component comprising a sensor for detecting the temperature or the operating time of the electrical component, comprising a first metallic material (4, 9) and a second metallic material (5, 10), wherein between the first and second metallic material (4, 5, 9, 10) a phase boundary (12) is formed and wherein the position (P) of the phase boundary (12) for determining the temperature (T) or the operating time (t), wherein the first metallic material (4, 9) in a Recess (8) on an outer side (11) of the component (3) is arranged and flush with the outer side (11), wherein the second metallic material (4, 5, 9, 10) on the first metallic material (4, 9 ) so that the initial position (P1) of the phase boundary (12) is characterized by the outside (11) of the carrier (2). Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem wenigstens eines der metallischen Materialien (4, 5, 9, 10) Kupfer aufweist und wenigstens das andere metallische Material (4, 5, 9, 10) Zinn aufweist.Electrical component after Claim 1 in which at least one of the metallic materials (4, 5, 9, 10) comprises copper and at least the other metallic material (4, 5, 9, 10) comprises tin. Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eines der metallischen Materialien (4, 5, 9, 10) Kupfer aufweist und wenigstens das andere metallische Material (4, 5, 9, 10) Messing aufweist.An electrical component according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the metallic materials (4, 5, 9, 10) comprises copper and at least the other metallic material (4, 5, 9, 10) comprises brass. Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eines der metallischen Materialien (4, 5, 9, 10) Gold aufweist und das andere metallische Material (4, 5, 9, 10) Aluminium aufweist.An electrical component according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the metallic materials (4, 5, 9, 10) comprises gold and the other metallic material (4, 5, 9, 10) comprises aluminum. Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite Material (4, 5, 9, 10) jeweils die Form einer Schicht aufweist.Electrical component according to one of the preceding claims, in which the first and the second material (4, 5, 9, 10) each have the form of a layer. Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der passiv ist.Electrical component according to one of the preceding claims, which is passive. Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder das zweite metallische Material (4, 5, 9, 10) als elektrischer Kontakt des Bauelements (3) ausgebildet sind.Electrical component according to one of the preceding claims, wherein the first and / or the second metallic material (4, 5, 9, 10) are formed as electrical contact of the component (3). Elektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Piezoaktor ausgebildet ist.Electrical component according to one of the preceding claims, which is designed as a piezoelectric actuator. Elektrisches Bauelement aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Temperatur oder der Betriebsdauer des elektrischen Bauelements, mit einem ersten metallischen Material (4, 9) und einem zweiten metallischen Material (5, 10), wobei zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material (4, 9, 5, 10) eine Phasengrenze (12) gebildet ist und wobei die Position (P) der Phasengrenze (12) zur Bestimmung der Temperatur (T) oder der Betriebsdauer (t) dient, wobei zwischen dem ersten metallischen Material (4, 9) und dem zweiten metallischen Material (5, 10) ein drittes Material angeordnet ist, das nur einen Teil einer Kontaktfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material abdeckt, wobei durch das dritte Material die anfängliche Position (P1) der Phasengrenze (12) gekennzeichnet ist.An electrical component comprising a sensor for detecting the temperature or the operating time of the electrical component, comprising a first metallic material (4, 9) and a second metallic material (5, 10), wherein between the first and second metallic material (4, 9, 5, 10) a phase boundary (12) is formed and wherein the position (P) of the phase boundary (12) for determining the temperature (T) or the operating time (t) is used, wherein between the first metallic material (4, 9) and the second metallic material (5, 10) is arranged a third material, which covers only a part of a contact surface between the first and the second material, wherein by the third material, the initial position (P1) of the phase boundary (12) is characterized. Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements, aufweisend die Schritte: A) Bereitstellen eines elektrischen Bauelements (3) aufweisend ein erstes metallisches Material (4, 9) und ein zweites metallisches Material (5, 10), wobei das erste und/oder das zweite metallische Material (4, 9, 5, 10) als Kontakt zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements ausgebildet ist B) Bestimmung der Dicke (d) einer intermetallischen Phase (6) oder Bestimmung der Position (P) einer Phasengrenze (12) zwischen dem ersten und dem zweiten metallischen Material (4, 5, 9, 10), C) Bestimmung einer Temperatur (T) oder einer Betriebsdauer (t) aus der Dicke (d) der intermetallischen Phase (6) oder aus der Position (P) der Phasengrenze (12). A method for determining a temperature or operating time of an electrical component, comprising the steps of: A) providing an electrical component (3) comprising a first metallic material (4, 9) and a second metallic material (5, 10), wherein the first and or the second metallic material (4, 9, 5, 10) is in the form of a contact for electrical contacting of the component B) determination of the thickness (d) of an intermetallic phase (6) or determination of the position (P) of a phase boundary (12) between the first and the second metallic material (4, 5, 9, 10), C) determining a temperature (T) or an operating time (t) from the thickness (d) of the intermetallic phase (6) or from the position (P ) of the phase boundary (12). Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Position (P) der Phasengrenze (12) zu einem ersten Zeitpunkt bekannt ist und in Schritt B) die Position (P) der Phasengrenze (12) zu einem späteren, zweiten Zeitpunkt bestimmt wird.Method according to Claim 10 , wherein the position (P) of the phase boundary (12) is known at a first time and in step B) the position (P) of the phase boundary (12) is determined at a later, second time. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Phasengrenze (12) zu einem ersten Zeitpunkt auf Höhe einer Außenseite (11) des Bauelements (3) liegt.Method according to one of Claims 10 or 11 , wherein the phase boundary (12) at a first time at the level of an outer side (11) of the component (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Position (P) der Phasengrenze (12) zum ersten Zeitpunkt durch Einbringen eines dritten Materials zwischen dem ersten und zweiten Material (4, 5, 9, 10) gekennzeichnet wird.Method according to one of Claims 10 to 12 wherein the position (P) of the phase boundary (12) at the first time is characterized by introducing a third material between the first and second material (4, 5, 9, 10). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das erste Material als elektrischer Kontakt ausgebildet ist und das zweite Material ein Lotmaterial ist, das auf dem elektrischen Kontakt angeordnet ist.Method according to one of Claims 10 to 13 wherein the first material is formed as an electrical contact and the second material is a solder material disposed on the electrical contact. Verwendung einer intermetallischen Phase oder einer Phasengrenze zwischen einem ersten metallischen Material (4, 9) und einem zweiten metallischen Material (5, 10), wobei das erste und/oder das zweite metallische Material (4, 9, 5, 10) als Kontakt zur elektrischen Kontaktierung eines Bauelements ausgebildet ist, als Sensor (1, 7) zur Erfassung einer Temperatur (T) oder einer Betriebsdauer (t) eines elektrischen Bauelements (3).Use of an intermetallic phase or a phase boundary between a first metallic material (4, 9) and a second metallic material (5, 10), wherein the first and / or the second metallic material (4, 9, 5, 10) as contact to electrical contacting of a component is formed, as a sensor (1, 7) for detecting a temperature (T) or an operating time (t) of an electrical component (3). Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder einer Betriebsdauer eines elektrischen Bauelements, aufweisend die Schritte: A) Bereitstellen eines elektrischen Bauelements (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, B) Bestimmung der Position (P) einer Phasengrenze (12) zwischen dem ersten und dem zweiten metallischen Material (4, 5, 9, 10), C) Bestimmung einer Temperatur (T) oder einer Betriebsdauer (t) aus dem Abstand der bestimmten Position (P) und der anfänglichen Position (P1) der Phasengrenze (12).Method for determining a temperature or a service life of an electrical component, comprising the steps of: A) providing an electrical component (3) according to one of Claims 1 to 9 , B) determining the position (P) of a phase boundary (12) between the first and the second metallic material (4, 5, 9, 10), C) determining a temperature (T) or an operating time (t) from the distance of certain position (P) and the initial position (P1) of the phase boundary (12).
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