DE102017101262A1

DE102017101262A1 - Ultrathin foil thermistors

Info

Publication number: DE102017101262A1
Application number: DE102017101262.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Spietz; Volodymyr Baturkin; Ingo Wirth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-07-26
Also published as: WO2018137978A1; JP2020507918A

Abstract

In einem Verfahren (18) zum Herstellen eines Thermistors (1) wird eine Trägerfolie (2) mit einer metallischen Tinte (19) bedruckt, und die auf die Trägerfolie (2)aufgedruckte metallische Tinte (19) wird thermisch behandelt, so dass die metallische Tinte (19) zu einer Leiterbahn (3) umgewandelt wird. Die metallische Tinte (19) weist einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus mindestens einem niedrigverdampfenden Stoff (20) mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % auf, wobei die Summe des Platinanteils und des niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte (19) mindestens 99,5 % beträgt. Das thermische Behandeln umfasst ein Sintern bei 380 °C bis 400 °C, so dass jeder niedrigverdampfende Stoff (20) während des Sinterns verdampft und die Leiterbahn (3) nach dem Sintern einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist. Ein Thermistor (1) mit einer Trägerfolie (2), die eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 µm aufweist, und einer Leiterbahn (3) auf der Trägerfolie (2), die einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist, kann beispielsweise nach diesem Verfahren (18) hergestellt werden.In a method (18) for producing a thermistor (1), a carrier foil (2) is printed with a metallic ink (19), and the metallic ink (19) printed on the carrier foil (2) is thermally treated, so that the metallic Ink (19) is converted into a conductor track (3). The metallic ink (19) has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of at least one low-evaporating substance (20) having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, the sum of the platinum portion and the low-evaporating Proportion of the metallic ink (19) is at least 99.5%. The thermal treatment includes sintering at 380 ° C to 400 ° C such that each low evaporant (20) vaporizes during sintering and the conductor (3) has a final elemental platinum content of at least 99% after sintering. A thermistor (1) with a carrier film (2) having a film thickness of at most 10 microns, and a conductor track (3) on the carrier film (2), which has a final content of elemental platinum of at least 99%, for example be prepared by this method (18).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Thermistors und einen Thermistor. Thermistoren sind Widerstände, deren Widerstand in besonders starkem Maße temperaturabhängig ist. Eine häufige Anwendung von Thermistoren ist die als Temperatursensor. Thermistoren finden aber auch als Heizelemente Einsatz, können Sicherungen ersetzen oder beispielsweise Ströme begrenzen.The invention relates to a method for producing a thermistor and a thermistor. Thermistors are resistors whose resistance is particularly dependent on temperature. A common application of thermistors is as a temperature sensor. Thermistors are also used as heating elements, can replace fuses or limit currents, for example.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Für viele Anwendungen von Thermistoren, insbesondere die als Temperatursensor, ist es vorteilhaft, wenn der Thermistor besonders dünn ist. Dies gilt sowohl aus dem simplen mechanischen Grund, dass der Thermistor, wenn er dünn und flexibel ist, einfacher an schwer zugängliche Stellen gebracht werden kann, als auch aus dem Grund, dass ein dünner Thermistor eine geringe Wärmekapazität aufweist. Er eignet sich daher besonders gut für die Messung an Objekten, die ebenfalls eine geringe Wärmekapazität aufweisen. Ein Temperatursensor mit einer Wärmekapazität, die gleich ist wie die des zu messenden Objekts oder sogar größer, verfälscht eine zu messende Temperaturänderung des Objekts. Im Extremfall kann Wärme aus dem Temperatursensor die Wärme des zu messenden Objekts dominieren, so dass tatsächlich nicht die Wärme des zu messenden Objekts gemessen wird, sondern die des Temperatursensors. Sehr dünne Thermistoren eignen sich daher besonders gut für Messungen an dünnschichtigen Aufbauten, beispielsweise Solarzellen.For many applications of thermistors, especially as a temperature sensor, it is advantageous if the thermistor is particularly thin. This is true for both the simple mechanical reason that the thermistor, when thin and flexible, can be more easily brought to hard to reach locations, as well as for the reason that a thin thermistor has a low heat capacity. It is therefore particularly suitable for measuring objects that also have a low heat capacity. A temperature sensor with a heat capacity that is the same as that of the object to be measured or even larger, falsifies a temperature change of the object to be measured. In extreme cases, heat from the temperature sensor can dominate the heat of the object to be measured, so that in fact not the heat of the object to be measured is measured, but that of the temperature sensor. Very thin thermistors are therefore particularly well suited for measurements on thin-layered structures, for example solar cells.

EP 2 506 269 A1 offenbart einen Folienthermistor mit einem Substrat aus einem flexiblen Material wie Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, das mit Elektroden aus Silber versehen ist, die durch Drucken auf das Substrat aufgebracht werden. Als Beispiel für das Substrat ist eine 100 µm dicke Mylar^®-Folie genannt. Ein Leiterbahnmaterial wird zwischen die Elektroden gedruckt. Als mögliche Leiterbahnmaterialien sind Metalloxide wie Zinkoxid oder Vanadiumoxid, Halbleiterwie Silizium und Germanium, eutektische Mischungen von Indium, Zinn, Silber, Bismut, Cadmium, Blei und Zink und weiterhin Silber und Indium-Zinn-Oxid offenbart. Der Thermistor kann in einen Polymerfilm oder einen flexiblen Metallfilm eingekapselt sein. Nach dem Drucken wird der Thermistor erhöhten Temperaturen ausgesetzt - als Beispiel sind 150 °C genannt - damit das Leiterbahnmaterial aufgeschmolzen, getrocknet und angelassen wird. Gemäß EP 2 506 269 A1 dürfen die Temperaturen nicht zu hoch gewählt werden, weil beispielsweise für die Herstellung von gewöhnlichen Thermistoren genutzte Temperaturen zwischen 800 °C und 1000 °C für die Anwendung bei Folienthermistoren unmöglich seien, weil diese das Substrat aufschmelzen würden. EP 2 506 269 A1 discloses a film thermistor having a substrate of a flexible material such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate provided with silver electrodes which are applied to the substrate by printing. As an example of the substrate is a 100 micron thick Mylar ^® film is called. A trace material is printed between the electrodes. Possible trace materials include metal oxides such as zinc oxide or vanadium oxide, semiconductors such as silicon and germanium, eutectic mixtures of indium, tin, silver, bismuth, cadmium, lead and zinc, and further silver and indium tin oxide. The thermistor may be encapsulated in a polymer film or a flexible metal film. After printing, the thermistor is exposed to elevated temperatures - 150 ° C are mentioned as an example - so that the conductor material is melted, dried and tempered. According to EP 2 506 269 A1 The temperatures must not be too high, for example, because temperatures used for the production of ordinary thermistors between 800 ° C and 1000 ° C for use in film thermistors are impossible because they would melt the substrate.

US 2008/0182011 A1 offenbart eine Tinte mit Metallpartikeln für das Drucken elektrischer Schaltkreise. Die Tinte weist ein erstes Pulver mit Metallpartikeln einer ersten Schmelztemperatur und zweites Pulver mit Partikeln eines Metalls oder einer Metalllegierung einer zweiten Schmelztemperatur auf, wobei die zweite Schmelztemperatur höher ist als die erste Schmelztemperatur. Weiterhin weist die Tinte einen Polymer-Binder und eine oxidative Umgebung auf. Nachdem mit der Tinte ein Schaltkreis gedruckt ist, wird die Tinte wärmebehandelt. Der Polymer-Binder verbindet sich dabei mit den Partikeln des ersten Pulvers und des zweiten Pulvers, wobei die geschmolzenen Partikel des ersten Pulvers in der oxidativen Umgebung zu einem Schaltkreiselement aus einem Metalloxid werden. Nach der Wärmebehandlung bilden das erste und/oder das zweite Pulver somit den Schaltkreis aus, wobei sie von dem Polymer umschlossen werden. Der Polymer-Binder kann während der Wärmebehandlung verdampfen. Die Wärmebehandlung findet bei Temperaturen unterhalb von 500 °C oder unterhalb von 300 °C statt. Mindestens das erste Pulver muss daher einen Schmelzpunkt unterhalb dieser Temperaturen aufweisen. Als geeignete Metalle sind Quecksilber, Gallium, Cadmium, Selen, Polonium, Bismut, Thallium, Blei, Zink und Tellur oder Legierungen davon genannt. Als Beispiel für das zweite Metallpulver sind Metalle mit hohem Schmelzpunkt wie Antimon, Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Beryllium, Nickel, Kobalt, Yttrium, Eisen, Palladium, Titan, Platin und Molybdän genannt. Das zweite Metallpulver kann auch Zusatzstoffe wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Silizium, Stickstoff und Sauerstoff enthalten. Als Substrat für das Drucken sind Gläser, Keramiken, Silizium und Siliziumdioxid genannt. US 2008/0182011 A1 discloses an ink with metal particles for printing electrical circuits. The ink comprises a first powder having metal particles of a first melting temperature and second powder having particles of a metal or a metal alloy of a second melting temperature, wherein the second melting temperature is higher than the first melting temperature. Furthermore, the ink has a polymer binder and an oxidative environment. After a circuit is printed with the ink, the ink is heat treated. The polymer binder thereby combines with the particles of the first powder and the second powder, whereby the molten particles of the first powder in the oxidative environment become a circuit element of a metal oxide. After the heat treatment, the first and / or second powders thus form the circuit, being enclosed by the polymer. The polymer binder can evaporate during the heat treatment. The heat treatment takes place at temperatures below 500 ° C or below 300 ° C. At least the first powder must therefore have a melting point below these temperatures. Suitable metals include mercury, gallium, cadmium, selenium, polonium, bismuth, thallium, lead, zinc and tellurium or alloys thereof. As an example of the second metal powder, high melting point metals such as antimony, aluminum, silver, gold, copper, beryllium, nickel, cobalt, yttrium, iron, palladium, titanium, platinum and molybdenum are named. The second metal powder may also contain additives such as hydrogen, carbon, silicon, nitrogen and oxygen. As a substrate for printing, glasses, ceramics, silicon and silicon dioxide are mentioned.

US 2003/0161959 A1 offenbart ein Verfahren, mit dem ein Thermistor hergestellt wird. Auf ein Substrat, das beispielsweise ein Polymersubstrat sein kann, wird eine hochviskose Masse aus einem Vorläufermaterial aufgetragen, beispielsweise durch Drucken, und durch Wärmebehandlung leitfähig gemacht. Das Vorläufermaterial kann Liganden enthalten, die während der Wärmebehandlung entweichen, so dass geeignete Vorläufermaterialien Carboxylate, Alkoxide, oder gemischte Metalloxide sind und zu Metallen reagieren, wobei carboxylische SäureAnhydride, Ether oder Ester entweichen. Als bevorzugtes Metall ist Silber genannt. Das Vorläufermaterial kann in einem wässrigen oder organischen Lösungsmittel gelöst sein und Zusatzstoffe wie beispielsweise Kristallisationshemmer, Verdickungsmittel oder oberflächenaktive Stoffe enthalten. Neben dem molekularen Vorläufer weist das Vorläufermaterial ein Pulver eines isolierenden Materials auf. US 2003/0161959 A1 discloses a method of making a thermistor. On a substrate, which may be, for example, a polymer substrate, a high-viscosity mass of a precursor material is applied, for example by printing, and rendered conductive by heat treatment. The precursor material may contain ligands which escape during the heat treatment such that suitable precursor materials are carboxylates, alkoxides, or mixed metal oxides and react to metals to release carboxylic acid anhydrides, ethers or esters. As a preferred metal is called silver. The precursor material may be dissolved in an aqueous or organic solvent and contain additives such as crystallization inhibitors, thickeners or surfactants. In addition to the molecular precursor, the precursor material comprises a powder of an insulating material.

AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen Thermistoren bereitzustellen.The invention has for its object to provide a simplified method for producing very thin thermistors.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.The object of the invention is achieved with the features of the independent claims. Further preferred embodiments according to the invention can be found in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Thermistors. Das Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen einer Trägerfolie. Die Trägerfolie wird mit einer metallischen Tinte bedruckt. Anschließend wird die auf die Trägerfolie gedruckte metallische Tinte thermisch behandelt, so dass die metallische Tinte zu einer Leiterbahn umgewandelt wird.The invention relates to a method for producing a thermistor. The process begins with the provision of a carrier sheet. The carrier foil is printed with a metallic ink. Subsequently, the metallic ink printed on the support film is thermally treated, so that the metallic ink is converted to a wiring.

Die metallische Tinte weist einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus einem niedrigverdampfenden Stoff oder mehreren niedrigverdampfenden Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % auf. Die Summe des Platinanteils und des niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte ergibt dabei mindestens 99,5 %.The metallic ink has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of a low-volatiles or lower volatiles having a vaporization temperature below 250 ° C of at least 60%. The sum of the platinum content and the low-evaporation content of the metallic ink is at least 99.5%.

Die Summe des Platinanteils und des niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte kann mindestens 99,8 % oder 99,9 % und bis zu 100 % betragen, so dass folglich die metallische Tinte einen Platinanteil von bis zu 40 %, bevorzugt mindestens 20 % oder mindestens 25 %, und einen niedrigverdampfenden Anteil von bis zu 85 %, bevorzugt mindestens 74 %, mindestens 75 %, mindestens 79 % oder mindestens 80 %, aufweisen kann. Additive, als die hier alle Stoffe verstanden werden, die weder elementares Platin noch niedrigverdampfender Stoff sind, machen insgesamt höchstens 0,5 % der metallischen Tinte aus. Alle Prozentangaben im Vorhergehenden und im Folgenden verstehen sich dabei als Gewichtsprozent, nicht als Volumenprozent.The sum of the platinum portion and the low evaporating portion of the metallic ink may be at least 99.8% or 99.9% and up to 100%, so that consequently the metallic ink has a platinum content of up to 40%, preferably at least 20% or at least 25%, and may have a low evaporation content of up to 85%, preferably at least 74%, at least 75%, at least 79% or at least 80%. Additives, as understood here all substances that are neither elemental platinum nor low-evaporating substance make up a total of more than 0.5% of the metallic ink. All percentages above and below are by weight, not by volume.

Die thermische Behandlung ist oder umfasst ein Sintern bei einer Sintertemperatur von 380 °C bis 400 °C. Während des Sinterns verdampfen der niedrigverdampfende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe, so dass nach dem Sintern die Leiterbahn einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist. Die Additive verdampfen während des Sinterns nicht und verbleiben in der Leiterbahn. Ein Restanteil der Additive an der Leiterbahn kann somit bis zu etwa 1 % betragen. Vorzugsweise ist der Restanteil der Additive kleiner als 1 %. Der Endanteil des elementaren Platins an der Leiterbahn kann bis zu 100 % betragen, wenn der niedrigverdampfende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe vollständig verdampfen und gleichzeitig keine Additive vorhanden sind.The thermal treatment is or includes sintering at a sintering temperature of 380 ° C to 400 ° C. During sintering, the low-evaporating substance or the low-evaporating substances evaporate, so that after the sintering, the conductor has a final content of elemental platinum of at least 99%. The additives do not evaporate during sintering and remain in the conductor track. A residual amount of the additives on the conductor can thus be up to about 1%. Preferably, the residual proportion of the additives is less than 1%. The final level of elemental platinum on the track can be up to 100% if the low evaporator or low volatiles completely evaporate while no additives are present.

Das Sintern verfolgt daher einen mehrfachen Zweck. Zum einen werden der niedrigverdampfende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe aus der metallischen Tinte ausgetrieben. Da sich elementares Platin und niedrigverdampfende Stoffe in der metallischen Tinte zu mindestens 99,5 % summieren, verbleibt nach dem Sintern nahezu reines Platin, wobei die Additive höchstens noch 1 % der Leiterbahn ausmachen. Die niedrigverdampfenden Stoffe, die aus dem partikelförmigen elementaren Platin eine fließfähige metallische Tinte machen, werden nach dem Drucken nicht mehr benötigt und werden deshalb während des Sinterns möglichst vollständig ausgetrieben.The sintering therefore has a multiple purpose. On the one hand, the low-evaporating substance or the low-evaporating substances are expelled from the metallic ink. Since elemental platinum and low-evaporating substances add up to at least 99.5% in the metallic ink, almost pure platinum remains after sintering, with the additives making up at most 1% of the conductor track. The low-volatiles that make the particulate elemental platinum a flowable metallic ink are no longer needed after printing and are therefore expelled as completely as possible during sintering.

Gleichzeitig sintert das Platin, so dass sich die Platinpartikel, die insbesondere Nanopartikel sein können, untereinander verbinden und eine sichere, haltbare leitfähige Verbindung herstellen. Gleichzeitig verbindet sich das Platin während des Sinterns auch fest mit der Trägerfolie. Dieser Effekt kann zusätzlich unterstützt werden, indem die Trägerfolie im Bereich der Leiterbahn leicht angeschmolzen wird, so dass das Platin geringfügig in die Trägerfolie eingebettet und damit eine festere Verbindung zwischen Trägerfolie und Leiterbahn erreicht wird.At the same time, the platinum sinters, so that the platinum particles, which may be nanoparticles in particular, connect to each other and produce a safe, durable conductive connection. At the same time, the platinum also bonds firmly to the carrier film during sintering. This effect can be additionally supported by slightly melting the carrier foil in the area of the conductor track, so that the platinum is embedded slightly in the carrier foil and thus a firmer connection between the carrier foil and the conductor track is achieved.

Damit diese Effekte gleichzeitig auftreten können, kann die Sintertemperatur auf die Trägerfolie abgestimmt werden. Die Sintertemperatur kann innerhalb des Bereichs, in dem ein Sintern des Platins ermöglicht ist, so variiert werden, dass die Trägerfolie jedenfalls nicht vollständig aufschmilzt (und auch nicht anderweitig beschädigt wird), sondern höchstens im Bereich der Leiterbahn leicht anschmilzt. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit in vorteilhafter Weise den Umstand, dass Sintertemperaturen von Platin in der Nähe, normalerweise unterhalb und bestenfalls dicht unterhalb, von Schmelzpunkten oder Glasübergangstemperaturen typischer Kunststofffolien liegen und überwindet somit das beispielsweise in EP 2 506 269 A1 zitierte Vorurteil des Fachmanns, dass sehr dünne Thermistoren nicht hergestellt werden könnten, weil die zum Sintern der Leiterbahn notwendigen Temperaturen weit oberhalb des Schmelzpunktes (bzw. der Glasübergangstemperatur) von Kunststoffen liegen. Gemäß dem Vorurteil sollten daher insbesondere Thermistoren mit Trägerfolien und Leiterbahnen aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten, wie beispielsweise Platin, nicht möglich sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demgegenüber sogar mit Trägerfolien durchgeführt werden, deren Schmelzpunkt oder Glasübergangstemperatur unterhalb der Sintertemperatur liegt. In diesem Fall kann ein Sinterverfahren wie etwa photonisches (Blitz-)Sintern oder Lasersintern genutzt werden, bei dem nur die gedruckte metallische Tinte lokal thermisch behandelt wird, während die Trägerfolie nicht oder nur geringfügig erhitzt wird.So that these effects can occur simultaneously, the sintering temperature can be matched to the carrier film. The sintering temperature can be varied within the range in which sintering of the platinum is possible so that the carrier film does not melt completely (and is not otherwise damaged), but melts at most only in the region of the conductor track. The method according to the invention thus advantageously utilizes the fact that sintering temperatures of platinum in the vicinity, normally below and, at best, just below, are of melting points or glass transition temperatures of typical plastic films and thus overcomes, for example, in US Pat EP 2 506 269 A1 quoted prejudice of the expert that very thin thermistors could not be produced because the temperatures necessary for sintering the conductor track are far above the melting point (or the glass transition temperature) of plastics. According to the prejudice, therefore, it should not be possible in particular to use thermistors with carrier foils and conductor tracks made of metals with high melting points, such as, for example, platinum. In contrast, the process according to the invention can even be carried out with carrier films whose melting point or Glass transition temperature is below the sintering temperature. In this case, a sintering method such as photonic (flash) sintering or laser sintering may be used, in which only the printed metallic ink is locally thermally treated while the support film is not or only slightly heated.

Gleichzeitig ist die metallische Tinte und damit verbunden auch das Herstellungsverfahren für den Thermistor gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vereinfacht. Die erfindungsgemäße metallische Tinte enthält neben höchstens 0,5 % Additiven als wirksame Bestandteile lediglich elementares Platin und niedrigverdampfende Stoffe, die aus den Platinpartikeln eine fließfähige Tinte machen. Die fließfähige Tinte wird lediglich durch Verdampfen der niedrigverdampfenden Stoffe und Sintern des Platins zu einer Leiterbahn umgewandelt. Darüber hinausgehende komplexe chemische Reaktionen sind nicht erforderlich. Die metallische Tinte muss keine komplexe Zusammensetzung mit mehreren Reaktanden aufweisen, die etwa bestimmte, beispielsweise oxidative, chemische Bedingungen für in der metallischen Tinte notwendigerweise ablaufende chemische Prozesse bereitstellen. Für die thermische Behandlung ist kein komplexer Ablauf notwendig. Im einfachsten Fall genügt es, die bedruckte Trägerfolie einmalig auf die Sintertemperatur zu erhitzen und anschließend abkühlen zu lassen. Auch sind keine Bindemittel erforderlich, und es verbleiben auch insbesondere nach der thermischen Behandlung nahezu keine Additive in der Leiterbahn, so dass diese alle Eigenschaften reinen Platins aufweist.At the same time, the metallic ink and, associated therewith, the manufacturing process for the thermistor are significantly simplified over the prior art. The metallic ink of the present invention contains, besides at most 0.5% of additives as effective ingredients, only elemental platinum and low-evaporating substances which make the platinum particles a flowable ink. The flowable ink is converted to a conductive path only by evaporating the low-volatiles and sintering the platinum. Further complex chemical reactions are not required. The metallic ink need not have a complex composition with multiple reactants that provide, for example, certain, for example, oxidative, chemical conditions for chemical processes that necessarily occur in the metallic ink. For the thermal treatment, no complex process is necessary. In the simplest case, it is sufficient to heat the printed carrier film once to the sintering temperature and then to allow it to cool. Also, no binders are required, and there remain, especially after the thermal treatment almost no additives in the conductor, so that it has all the properties of pure platinum.

Platin ist als Material für gedruckte Leiterbahnen nicht bekannt. Seine Verwendung ist aber aus verschiedenen Gründen vorteilhaft: Zum einen hat Platin als Edelmetall eine hohe Langzeitstabilität und ist insbesondere korrosionsbeständig. Zum anderen ist die temperaturabhängige Widerstandsänderung von Platin in relevanten Messbereichen nahezu linear. Aufgrund dieser beiden Eigenschaften ist ein Temperaturverhalten von Platin sehr gut reproduzierbar, so dass es als Material für Temperatursensoren besonders gut geeignet ist. Zudem hat Platin gegenüber Silber, das als Material für gedruckte Leiterbahnen bekannt ist, einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand, so dass Platinwiderstände für gleichen gegebenen Widerstandswert kompakter gebaut sein können als Silberwiderstände.Platinum is not known as printed circuit board material. However, its use is advantageous for a variety of reasons. First, platinum has a high long-term stability as a noble metal and is particularly resistant to corrosion. On the other hand, the temperature-dependent change in resistance of platinum in relevant measuring ranges is almost linear. Due to these two properties, a temperature behavior of platinum is very well reproducible, so that it is particularly suitable as a material for temperature sensors. In addition, platinum has a much higher resistivity than silver, which is known as printed circuit board material, so platinum resistors can be made more compact than silver resistors for the same given resistance.

Das Verfahren erlaubt das Bedrucken von sehr dünnen Trägerfolien. Gemäß dem Stand der Technik haben Trägerfolien für Thermistoren eine Dicke im Bereich von 100 µm. Die Mitsubishi Materials Corporation bewirbt einen Thermistor mit einer Dicke von 70 µm als „weltweit dünnsten flexiblen Thermistor-Sensor“ (http://www.mmc.co.jp/corporate/en/news/2014/news20140310b. html). Für den erfindungsgemäßen Thermistor ist das Bedrucken von Folien mit weit geringerer Folien-Schichtdicke möglich. Die Folien-Schichtdicke der Trägerfolie kann unterhalb von 10 µm liegen.The method allows the printing of very thin carrier films. According to the prior art, carrier films for thermistors have a thickness in the range of 100 microns. Mitsubishi Materials Corporation is promoting a thermistor with a thickness of 70 μm as the "world's thinnest flexible thermistor sensor" (http://www.mmc.co.jp/corporate/en/news/2014/news20140310b.html). For the thermistor according to the invention the printing of films with much lower film thickness is possible. The film thickness of the support film may be below 10 microns.

Gleichzeitig ist der erfindungsgemäße Thermistor je nach Anforderungsbereich mit sehr unterschiedlichen Thermistorflächen herzustellen. Aufgrund des hohen spezifischen Widerstands von Platin kann die Leiterbahn sehr kompakt ausgebildet werden. Wenn beispielsweise der Thermistor einen Widerstand von 1000 Ω aufweisen soll, muss die Leiterbahn eine Leiterbahnlänge von etwa 0,9 m aufweisen, wenn die mit typischen Druckern zu erreichende Leiterbahn-Schichtdicke 1 µm und Leiterbahnbreite 0,1 mm gewählt werden. Wird die Leiterbahn beispielsweise als Mäander mit einer Mäanderbreite von 2 cm und einem Leiterbahnabstand von 0,1 mm gedruckt, ist eine Mäanderlänge von 0,9 cm ausreichend zum Erreichen des Widerstands von 1000 Ω.At the same time, the thermistor according to the invention can be produced with very different thermistor areas depending on the requirement area. Due to the high resistivity of platinum, the trace can be made very compact. For example, if the thermistor is to have a resistance of 1000 Ω, the trace must have a trace length of about 0.9 m, if the conductor track thickness to be achieved with typical printers is 1 μm and the trace width is 0.1 mm. If, for example, the strip is printed as a meander with a meander width of 2 cm and a strip conductor spacing of 0.1 mm, a meander length of 0.9 cm is sufficient to achieve the resistance of 1000 Ω.

Wenn dies gewünscht wird, kann der Thermistor mit der Leiterbahn aus Platin somit nicht nur sehr dünn, sondern auch mit einer sehr geringen Fläche ausgebildet werden. Demgegenüber kann der Thermistor aber auch mit einer sehr großen Fläche ausgebildet werden, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise kann es gewünscht sein, die Temperatur unter einer Solarzelle zu messen. Dann ist es vorteilhaft, einen Thermistor zu verwenden, der eine Fläche aufweist, die eine zu der Fläche der Solarzelle vergleichbare Größe aufweist und maximal genauso groß ist wie die Solarzelle, so dass die Temperatur über den größten Teil der Fläche der Solarzelle oder sogar die gesamte Fläche der Solarzelle gemittelt gemessen werden kann. Analog kann auch über eine Teilfläche oder die gesamte Fläche eines Solarmoduls aus mehreren Solarzellen gemittelt gemessen werden. In diesen Fällen kann also beispielsweise die Leiterbahn bewusst so angeordnet werden, dass sie eine möglichst große Fläche einnimmt und der Thermistor eine Fläche beispielsweise von mehreren Quadratzentimetern aufweisen.If desired, the thermistor with the platinum conductor can thus be formed not only very thin, but also with a very small area. In contrast, the thermistor can also be formed with a very large area, if desired. For example, it may be desirable to measure the temperature under a solar cell. Then it is advantageous to use a thermistor having a surface which has a size comparable to the surface of the solar cell and at most the same size as the solar cell, so that the temperature over most of the surface of the solar cell or even the entire Area of the solar cell can be measured averaged. Similarly, averaged over a partial surface or the entire surface of a solar module of several solar cells can be measured. In these cases, for example, the conductor can be deliberately arranged so that it occupies the largest possible area and the thermistor have an area, for example, of several square centimeters.

Der Thermistor kann in einfacher Weise quadratisch oder allgemein rechteckig sein, es kann aber auch jede spezifische Geometrie realisiert werden, die für eine spezielle Anforderung benötigt wird. Wenn also beispielsweise Temperaturen an Solarzellen mit einer Ausbildung in einzelnen Solarzellenstreifen gemessen werden sollen, dann kann der Thermistor ebenfalls langgestreckt streifenförmig ausgebildet werden, so dass seine Fläche mit der des zu messenden Solarzellenstreifens möglichst übereinstimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit eine ausgesprochen große Flexibilität bei der Anpassung der Thermistorgeometrie an externe Anforderungen.The thermistor may simply be square or generally rectangular, but any specific geometry needed for a particular requirement may be realized. If, for example, temperatures of solar cells with an education in individual solar cell strips to be measured, then the thermistor can also be formed elongated strip-shaped, so that its surface coincide as closely as possible with the solar cell strip to be measured. The inventive method thus allows a very great flexibility in adapting the Thermistorgeometrie to external requirements.

Es ist möglich, dass nur ein niedrigverdampfender Stoff zum Einsatz kommt. Die niedrigverdampfenden Stoffe können aber auch eine Mischung von verschiedenen niedrigverdampfenden Stoffen aufweisen, wobei die verschiedenen niedrigverdampfenden Stoffe verschiedene Verdampfungstemperaturen aufweisen können. Der niedrigverdampfende Anteil an der metallischen Tinte kann zu mindestens 80 % aus Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur von höchstens 100 °C (bei Normaldruck) bestehen. In einfacher Weise ist beispielsweise Wasser als niedrigverdampfender Stoff einsetzbar. Der niedrigverdampfende Anteil an der metallischen Tinte kann auch zu mindestens 80 % aus Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 200 °C, unterhalb von 90 °C oder unterhalb von 80 °C bestehen. Als solche Stoffe kommen beispielsweise eine Reihe von Alkoholen in Frage, so etwa Ethanol mit einer Verdampfungstemperatur von 78 °C oder Isopropanol mit einer Verdampfungstemperatur von 83 °C. In Frage kommen außerdem andere organische Lösungsmittel wie Acetonitril mit einer Verdampfungstemperatur von 82 °C. Mit Verdampfungstemperaturen oberhalb von 100 °C kommen beispielsweise Glykole wie Ethylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 197 °C, Propylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 188 °C oder Diethylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 244 °C in Frage. Beispielsweise kann der niedrigverdampfende Anteil zu ca. 20 % aus Glykolen und zu ca. 80 % aus anderen organischen Lösungsmitteln besstehen.It is possible that only a low-evaporating substance is used. The However, low-volatiles may also comprise a mixture of different low-volatiles, the different low-volatiles may have different evaporation temperatures. The low-evaporating portion of the metallic ink may consist of at least 80% of substances with an evaporation temperature of at most 100 ° C (at atmospheric pressure). In a simple way, for example, water can be used as a low-evaporating substance. The low-evaporating portion of the metallic ink may also consist of at least 80% of materials with an evaporation temperature below 200 ° C, below 90 ° C or below 80 ° C. As such substances, for example, a number of alcohols in question, such as ethanol with an evaporation temperature of 78 ° C or isopropanol with an evaporation temperature of 83 ° C. Also suitable are other organic solvents such as acetonitrile with an evaporation temperature of 82 ° C. With evaporation temperatures above 100 ° C, for example, glycols such as ethylene glycol having an evaporation temperature of 197 ° C, propylene glycol having an evaporation temperature of 188 ° C or diethylene glycol having an evaporation temperature of 244 ° C in question. For example, the low-evaporating fraction may be about 20% glycols and about 80% other organic solvents.

Die Trägerfolie kann eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 µm aufweisen. Die Trägerfolie kann auch eine Folien-Schichtdicke von höchstens 8 µm, höchstens 7,5 µm oder sogar höchstens 5 µm aufweisen. Es ist ein Vorurteil des Fachmanns, dass folienbasierte Thermistoren mit solch geringen Schichtdicken nicht hergestellt werden könnten, weil Folien, insbesondere Kunststofffolien, bei den gemäß des Stands der Technik zur Herstellung von Thermistoren eingesetzten Verfahren schmelzen würden. Indem das erfindungsgemäße Verfahren aber ausgesprochen schonend zu der Folie ist, indem diese durch das Drucken keinen besonderen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist und während der thermischen Behandlung nur auf Temperaturen erhitzt wird, die die Trägerfolie ohne Beschädigungen aushält, kann erfindungsgemäß eine sehr dünne Trägerfolie eingesetzt werden.The carrier film may have a film thickness of at most 10 μm. The carrier film may also have a film thickness of at most 8 μm, at most 7.5 μm or even at most 5 μm. It is a prejudice to those skilled in the art that film-based thermistors with such low layer thicknesses could not be made because films, particularly plastic films, would melt in the processes used in the prior art for making thermistors. However, since the method according to the invention is extremely gentle on the film, since it is not subjected to any particular mechanical stresses during printing and is only heated to temperatures during the thermal treatment, which can withstand the carrier film without damage, a very thin carrier film can be used according to the invention.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Thermistor mit einer bedruckten Trägerfolie und einer Leiterbahn auf der Trägerfolie, wobei die Trägerfolie eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 µm aufweist und die Leiterbahn einen Endanteil, d. h. einen endgültigen Anteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist. Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, kann ein solcher Thermistor mit den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein.Furthermore, the invention relates to a thermistor with a printed carrier film and a conductor track on the carrier film, wherein the carrier film has a film thickness of at most 10 microns and the conductor track a final portion, d. H. has a final elemental platinum content of at least 99%. As can be seen from the foregoing, such a thermistor can be made by the methods of the present invention.

Für die Trägerfolie kann ein geeignetes Material gewählt werden, das sich auf die gewünschte geringe Schichtdicke bringen lässt, das bei dieser geringen Schichtdicke eine ausreichende mechanische und chemische Stabilität aufweist und das sich bedrucken lässt. Die Trägerfolie darf lediglich nicht leitfähig sein. Für die Trägerfolie eignen sich besonders Kunststoffe. Wird ein Sinterverfahren gewählt, bei dem die Trägerfolie nicht oder kaum erhitzt wird, ist ein geeigneter Kunststoff beispielsweise Polyethylenterephthalat, insbesondere als biaxial orientierte Polyesterfolie („boPET“, beispielsweise unter dem Handelsnamen Mylar^®). Für die Trägerfolie eignen sich insbesondere auch Kunststoffe mit einer hohen Schmelztemperatur bzw. hoher Glasübergangstemperatur. Die Trägerfolie kann beispielsweise eine Polyimidfolie sein. Polyimid, beispielsweise unter dem Handelsnamen Kapton^®, ist ein kommerziell erhältliches Folienmaterial und ist hitzebeständig bis etwa 400 °C. Bei einem Sintern bei 380 °C bis 400 °C kann eine geeignete Polyimidfolie somit nicht oder nur leicht anschmelzen. Ein leichtes Anschmelzen kann sogar vorteilhaft sein, weil dadurch wie oben beschrieben die Leiterbahn besonders gut mit der Trägerfolie verbunden wird, indem sie in diese teilweise eingebettet wird. Es sind Polyimidfolien verfügbar (z.B. UPILEX® VT des Herstellers UBE INDUSTRIES, LTD.), die oberflächenbehandelt sind und dadurch an der Oberfläche in gewissem Rahmen thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel diese Polyimidfolien sind für das teilweise Einbetten der Leiterbahnen geeignet.For the carrier film, a suitable material can be selected, which can be brought to the desired small layer thickness, which has sufficient mechanical and chemical stability at this low layer thickness and can be printed on. The carrier foil may only be non-conductive. Plastics are particularly suitable for the carrier film. If a sintering process is selected in which the carrier film is not or hardly heated, a suitable plastic is, for example, polyethylene terephthalate, in particular as a biaxially oriented polyester film ("boPET", for example under the trade name ^Mylar® ). Plastics with a high melting temperature or high glass transition temperature are also particularly suitable for the carrier film. The carrier film may be, for example, a polyimide film. Polyimide, for example, under the trade name Kapton ^® is a commercially available film material and is heat resistant up to about 400 ° C. When sintering at 380 ° C to 400 ° C, a suitable polyimide film can not or only slightly melt. A slight melting may even be advantageous, because as described above, the conductor is particularly well connected to the carrier film by being partially embedded in this. Polyimide films are available (eg UPILEX® VT from the manufacturer UBE INDUSTRIES, LTD.) Which are surface treated and thereby have some thermoplastic surface properties. For example, these polyimide films are suitable for partially embedding the printed conductors.

Die Trägerfolie kann so bedruckt sein oder werden, das die Leiterbahn eine Leiterbahn-Schichtdicke von 1 µm und/oder eine Leiterbahnbreite von 0,1 mm aufweist. Beide Werte entsprechen dabei den Möglichkeiten kommerziell erhältlicher 3D-Drucker. Dabei ergeben die Leiterbahn-Schichtdicke und die Leiterbahnbreite einen Leiterbahnquerschnitt, der in direktem, linearem Zusammenhang mit dem Widerstand der Leiterbahn steht. Leiterbahn-Schichtdicke und Leiterbahnbreite könnten daher in Abhängigkeit voneinander und von einer angestrebten Leiterbahnlänge (und Thermistorgeometrie) so gewählt werden, dass bei dem gegebenen spezifischen Widerstand von Platin ein erwünschter Widerstand des Thermistors erreicht wird.The carrier film can be or printed so that the conductor has a conductor layer thickness of 1 .mu.m and / or a conductor width of 0.1 mm. Both values correspond to the possibilities of commercially available 3D printers. In this case, the conductor track layer thickness and the track width have a conductor cross-section which is in direct, linear relationship with the resistance of the track. Conductor layer thickness and trace width could therefore be chosen as a function of each other and of a desired trace length (and thermistor geometry) such that a given resistance of the thermistor is achieved at the given resistivity of platinum.

Für die Leiterbahn sind beliebige Geometrien möglich. Die Geometrie der Leiterbahn kann dabei jeweils nach den individuellen Anforderungen an den zu fertigenden Thermistor angepasst werden. Im einfachsten Fall kann die Leiterbahn als Gerade gedruckt werden. Insbesondere, wenn der Thermistor besonders kompakt sein soll, aber auch, wenn gerade ein großflächiger Thermistor möglichst gleichmäßig mit der Leiterbahn belegt werden soll, kann der Thermistor beispielsweise mit der Leiterbahn in einer Mäanderform bedruckt sein oder werden. Unter Mäanderform wird hier verstanden, dass Abschnitte der Leiterbahn parallel zueinander angeordnet sind, wobei benachbarte Abschnitte abwechselnd an ihrem einen und ihrem anderen Ende durch weitere gerade oder bogenförmige Abschnitte der Leiterbahn miteinander verbunden sind. Die Mäanderform erlaubt auch in einfacher und effektiver Weise, die gesamte Trägerfolie des Thermistors mit der Leiterbahn zu überspannen, so dass Messeigenschaften des Thermistors über deren gesamte Fläche gleich sind. Die Trägerfolie kann beispielsweise in der Mäanderform so bedruckt sein oder werden, dass ein Leiterbahnabstand der Leiterbahnbreite entspricht.For the trace arbitrary geometries are possible. The geometry of the conductor track can be adapted in each case according to the individual requirements of the thermistor to be manufactured. In the simplest case, the conductor can be printed as a straight line. In particular, when the thermistor is to be particularly compact, but also when just a large-area thermistor should be as uniformly as possible occupied by the conductor, the thermistor can be printed, for example, with the conductor in a meander shape or. Under Meandering form is understood here to mean that sections of the conductor track are arranged parallel to one another, wherein adjacent sections are alternately connected to each other at their one and the other end by further straight or arcuate sections of the conductor track. The meandering shape also allows in a simple and effective way, to span the entire carrier film of the thermistor with the conductor track, so that the measuring properties of the thermistor are the same over their entire surface. The carrier film can be printed in the meandering form, for example, in such a way that a conductor track spacing corresponds to the conductor track width.

Auf die bedruckte Trägerfolie kann eine Deckschicht aufgebracht sein oder werden. Die Deckschicht kann aus einem beliebigen isolierenden Material bestehen. Beispielsweise kommen Siliziumoxide (SiOx), Quarz, Keramiken, Oxidkeramiken, Quarzgutkeramiken oder Polysilazane in Frage, die als isolierende Materialien kommerziell erhältlich sind. Die Deckschicht kann auch mit einem Isolationslack hergestellt werden, wie er aus der Elektrotechnik bekannt ist.A cover layer may or may not be applied to the printed carrier film. The cover layer may consist of any insulating material. For example, silicon oxides (SiOx), quartz, ceramics, oxide ceramics, fused quartz ceramics or polysilazanes come into question, which are commercially available as insulating materials. The cover layer can also be produced with an insulating varnish, as is known from electrical engineering.

Als Deckschicht kann auf die bedruckte Trägerfolie eine Deckfolie aufgebracht sein oder werden. Die Deckfolie kann aus einem anderen Material gebildet sein als die Trägerfolie. Die Deckfolie kann aber auch aus dem gleichen Material bestehen wie die Trägerfolie und insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet sein. Die Deckfolie und die Trägerfolie können auch dieselbe Folien-Schichtdicke aufweisen, insbesondere natürlich, wenn sie einstückig ausgebildet sind. Wenn die Deckfolie und die Trägerfolie einstückig ausgebildet sind, kann zunächst ein Abschnitt einer Gesamtfolie, der die Trägerfolie ausbilden soll, mit der Leiterbahn bedruckt werden, während ein zweiter Abschnitt, der die Deckfolie ausbilden soll, unbedruckt bleibt. Vor oder vorzugsweise nach der thermischen Behandlung wird die Deckfolie über die Trägerfolie geklappt. Deckfolie und Trägerfolie können beispielsweise an den Rändern verschweißt, insbesondere heißverschweißt, oder geklebt werden, so dass die Leiterbahn zwischen der Deckfolie und der Trägerfolie fest eingeschlossen ist. In der Deckschicht oder Deckfolie kann ein Entlüftungsloch vorgesehen sein.As cover layer may be applied to the printed carrier film, a cover sheet or be. The cover film may be formed of a different material than the carrier film. But the cover sheet may also consist of the same material as the carrier film and in particular be integrally formed therewith. The cover film and the carrier film may also have the same film layer thickness, in particular, of course, if they are formed in one piece. If the cover film and the carrier film are integrally formed, initially a portion of an overall film which is to form the carrier film can be printed with the conductor, while a second portion, which is to form the cover film, remains unprinted. Before or preferably after the thermal treatment, the cover film is folded over the carrier film. Cover film and carrier film can be welded, for example, heat-sealed, or glued, at the edges, so that the conductor between the cover film and the carrier film is firmly enclosed. In the cover layer or cover film, a vent hole may be provided.

Die Deckschicht oder Deckfolie macht den Thermistor universeller einsetzbar. Wenn der Thermistor nur die Trägerfolie mit der aufgedruckten Leiterbahn aufweist, muss beim Einsatz des Thermistors stets darauf geachtet werden, dass kein anderer Leiter die Leiterbahn berührt, um die Messung nicht zu verfälschen oder schlimmstenfalls den Thermistor, beispielsweise durch einen Kurzschluss, zu zerstören. Die Deckfolie verhindert, dass die Leiterbahn in Kontakt mit anderen Leitern kommen kann. Der Thermistor kann auch mit der Deckfolie noch sehr dünn sein. Haben beispielsweise Trägerfolie und Deckfolie jeweils eine Folien-Schichtdicke von 7,5 µm und die Leiterbahn eine Leiterbahn-Schichtdicke von 1 µm, beträgt selbst mit einer vergleichsweise dicken Kleberschicht, mit der Trägerfolie und Deckfolie verbunden werden, mit einer Kleberschichtdicke von 50 µm eine gesamte Dicke des Thermistors 66 µm, was noch immer dünner ist als der bereits zitierte „weltweit dünnste“ Thermistor mit einer Dicke von 70 µm. Entscheidender Faktor für die Dicke des Thermistors ist somit die Kleberschicht. Wird diese dünner gewählt, kann der Thermistor auch mit der Deckfolie noch wesentlich dünner werden. Insbesondere, wenn der Thermistor als Temperatursensor an selbst sehr dünnen Messobjekten eingesetzt werden soll, kann es aber vorteilhafter sein, die Leiterbahn in unmittelbaren Kontakt mit dem Messobjekt zu bringen. Das Messobjekt selbst kann dabei die Funktion der Deckschicht oder Deckfolie übernehmen. Ein Kleber kann dabei gleichzeitig wärmeleitfähig sein und so eine Wärmeleitung innerhalb des Thermistors verbessern.The cover layer or cover film makes the thermistor more universally applicable. When the thermistor has only the carrier film with the printed conductor, care must be taken when using the thermistor that no other conductor touches the conductor so as not to falsify the measurement or in the worst case to destroy the thermistor, for example by a short circuit. The cover sheet prevents the trace from coming into contact with other conductors. The thermistor can still be very thin with the cover film. For example, carrier film and cover film each have a film thickness of 7.5 microns and the conductor has a conductor layer thickness of 1 micron, even with a comparatively thick adhesive layer, are connected to the carrier film and cover film, with an adhesive layer thickness of 50 microns an entire Thickness of the thermistor 66 microns, which is still thinner than the already cited "world's thinnest" thermistor with a thickness of 70 microns. Decisive factor for the thickness of the thermistor is thus the adhesive layer. If this is chosen thinner, the thermistor can be much thinner even with the cover foil. In particular, if the thermistor is to be used as a temperature sensor on even very thin measurement objects, it may be more advantageous to bring the conductor into direct contact with the measurement object. The measurement object itself can take over the function of the cover layer or cover sheet. An adhesive can simultaneously be thermally conductive and thus improve a heat conduction within the thermistor.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Leiterbahn die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Leiterbahn, zwei Leiterbahnen oder mehr Leiterbahnen vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". So if, for example, a conductor is mentioned, this is to be understood that exactly one Track, two tracks or more tracks are present. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

Figurenlistelist of figures

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer zweiten Ausführungsform.
3 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer dritten Ausführungsform, in der mit einer Trägerfolie gleichzeitig eine Deckfolie ausgebildet ist.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

1 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a first embodiment.
2 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a second embodiment.
3 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a third embodiment, in which at the same time a cover sheet is formed with a carrier film.
4 shows a flowchart of a method according to the invention.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Thermistor 1 in einer Draufsicht. Der Thermistor weist eine Trägerfolie 2 auf, die sehr dünn ist. Beispielsweise kann die Trägerfolie 2 eine Folien-Schichtdicke von nicht mehr als 10 µm aufweisen. Auf die Trägerfolie 2 ist eine Leiterbahn 3 gedruckt. Die Leiterbahn 3 weist einen Kontaktbereich 4 und einen Mäanderbereich 5 auf. Die Leiterbahn 3 weist einen Endanteil, d. h. einen endgültigen Anteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % auf, wobei in besonders einfacher Weise der Kontaktbereich 4 und der Mäanderbereich 5 mit identischer Zusammensetzung der Leiterbahn 3 ausgebildet sein können. In dem Kontaktbereich 4 kann die Leiterbahn 3 aber auch eine andere Zusammensetzung aufweisen als in dem Mäanderbereich 5. Der Kontaktbereich 4 ist für einen elektrischen Anschluss des Thermistors 1 vorgesehen. Dazu sind in dem Kontaktbereich vier Kontaktfelder 6a-d ausgebildet. Ein Stromfluss erfolgt dabei zwischen den Kontaktfeldern 6a, 6b an dem einen Ende und den Kontaktfeldern 6c, 6d an dem anderen Ende der Leiterbahn 3, wobei der Mäanderbereich 5 längs der Leiterbahn 3 zweimal in entgegengesetzten Richtungen durchlaufen wird. Die Kontakte 6a und 6c dienen dabei einem Stromfluss für einen Messstrom und die Kontakte 6b und 6d einer Spannungsmessung. 1 shows a thermistor according to the invention 1 in a top view. The thermistor has a carrier foil 2 on that is very thin. For example, the carrier film 2 have a film thickness of not more than 10 microns. On the carrier foil 2 is a conductor track 3 printed. The conductor track 3 has a contact area 4 and a meandering area 5 on. The conductor track 3 has a final proportion, ie a final proportion of elemental platinum of at least 99%, wherein in a particularly simple manner the contact area 4 and the meander area 5 with identical composition of the conductor track 3 can be trained. In the contact area 4 can the conductor track 3 but also have a different composition than in the meandering area 5 , The contact area 4 is for an electrical connection of the thermistor 1 intended. For this purpose, four contact fields 6a-d are formed in the contact region. A current flow takes place between the contact fields 6a, 6b at one end and the contact fields 6c, 6d at the other end of the conductor track 3 , where the meander area 5 along the conductor track 3 is traversed twice in opposite directions. The contacts 6a and 6c serve a current flow for a measuring current and the contacts 6b and 6d of a voltage measurement.

Der Mäanderbereich 5 (und der dazugehörige Abschnitt der Trägerfolie 2) sind hier nur teilweise dargestellt; die tatsächliche Anzahl der Windungen der Leiterbahn in dem Mäanderbereich kann um ein Vielfaches größer sein. Die Geometrie der Leiterbahn 3 und insbesondere des Mäanderbereichs 5 ist hier so gewählt, dass der Thermistor 1 eine Längserstreckung 7 aufweist, die wesentlich größer ist als seine Quererstreckung 8. Der Thermistor 1 ist also „lang und schmal“ bzw. streifenförmig. Der Thermistor 1 eignet sich somit beispielsweise besonders für eine Anwendung als Temperatursensor an Bauteilen mit einem streifenförmigen Aufbau, beispielsweise streifenförmigen Photovoltaikzellen. Jeder streifenförmigen Photovoltaikzelle in einem Photovoltaikarray kann dann ein solcher streifenförmiger Thermistor 1 unmittelbar zugeordnet werden, wobei sich die Flächen von Photovoltaikzelle und Thermistor 1 entsprechen können.The meander area 5 (and the associated section of the carrier film 2 ) are only partially shown here; the actual number of turns of the track in the meander area can be many times greater. The geometry of the conductor track 3 and in particular the meandering area 5 is chosen here so that the thermistor 1 a longitudinal extension 7 which is substantially larger than its transverse extent 8th , The thermistor 1 is therefore "long and narrow" or strip-shaped. The thermistor 1 Thus, for example, it is particularly suitable for use as a temperature sensor on components having a strip-shaped structure, for example strip-shaped photovoltaic cells. Each strip-shaped photovoltaic cell in a photovoltaic array can then be such a strip-shaped thermistor 1 be assigned directly, with the surfaces of photovoltaic cell and thermistor 1 can correspond.

Der Thermistor 1 gemäß 2 hat denselben grundsätzlichen Aufbau wie der Thermistor gemäß 1. Jedoch ist die Geometrie des Mäanderbereichs 5 hier anders gewählt. Die einzelnen Windungen des Mäanders sind mit wesentlich größerer Breite und wesentlich größerem Abstand ausgeführt, so dass die Leiterbahn 3 in dem Mäanderbereich 5 insgesamt weniger dicht auf der Trägerfolie 2 angeordnet ist als gemäß 1. Die Trägerfolie 2 ist dementsprechend auch größer, sodass der Thermistor 1 eine im Verhältnis zu seiner Längserstreckung 7' weitaus größere Quererstreckung 8' aufweist als der Thermistor gemäß 1.The thermistor 1 according to 2 has the same basic structure as the thermistor according to 1 , However, the geometry of the meander area is 5 chosen differently here. The individual turns of the meander are designed with much greater width and a much greater distance, so that the conductor track 3 in the meander area 5 overall less dense on the carrier film 2 is arranged as according to 1 , The carrier foil 2 is accordingly larger, so that the thermistor 1 a in relation to its longitudinal extension 7 'much larger transverse extent 8' than the thermistor according to 1 ,

Ein Thermistor gemäß 2 ist besser als ein Thermistor gemäß 1 geeignet, um beispielsweise als Temperatursensor für großflächige Anwendungen eingesetzt zu werden. Während also der Thermistor gemäß 1 als Temperatursensor für eine einzelne streifenförmige Photovoltaikzelle eingesetzt werden kann, kann der Thermistor gemäß 2 beispielsweise als Temperatursensor für ein gesamtes Photovoltaikarray eingesetzt werden.A thermistor according to 2 is better than a thermistor according to 1 suitable, for example, to be used as a temperature sensor for large-scale applications. So while the thermistor according to 1 can be used as a temperature sensor for a single strip-shaped photovoltaic cell, the thermistor according to 2 For example, be used as a temperature sensor for an entire photovoltaic array.

Die 1 und 2 illustrieren somit, dass der erfindungsgemäße Thermistor 1 für jeden Anwendungsbereich individuell konfiguriert werden kann, indem etwa seine Längserstreckung 7, 7' und seine Quererstreckung 8, 8' gewählt und die Geometrie der Leiterbahn 3, hier insbesondere in ihrem Mäanderbereichs 5, und selbst eine Form des Thermistors selbst angepasst werden. Indem die Trägerfolie 2 mit der Leiterbahn 3 bedruckt ist, ist dies in besonders einfacher Weise möglich, da nicht beispielsweise Fertigungsmaschinen umgestellt werden müssen, sondern lediglich Druckeinstellungen entsprechend gewählt werden. Zudem kann die Trägerfolie 2 in beliebige Formen gebracht und entsprechend bedruckt werden, sodass der Thermistor eine ungewöhnliche und sogar einmalige Form haben kann, beispielsweise eine Kreisform oder unregelmäßige Form.The 1 and 2 thus illustrate that the thermistor according to the invention 1 can be individually configured for each application, for example, its longitudinal extent 7 , 7 'and its transverse extent 8th '8' chosen and the geometry of the trace 3 , especially in their meandering area 5 , and even a shape of the thermistor itself can be adjusted. By the carrier film 2 with the conductor track 3 is printed, this is possible in a particularly simple manner, since not, for example, manufacturing machines must be changed, but only pressure settings are selected accordingly. In addition, the carrier film 2 in can be brought any shapes and printed accordingly, so that the thermistor can have an unusual and even unique shape, such as a circular or irregular shape.

3 zeigt einen Thermistor 1, bei dem die Trägerfolie 2 gleichzeitig eine Deckfolie 9 ausbildet. Die Trägerfolie 2 bildet dabei einen Tragbereich 10, einen Deckbereich 11, in dessen Bereich sie die Deckfolie 9 ausbildet, und einen Überstandsbereich 12 aus. Die Leiterbahn 3 ist größtenteils im Tragbereich 10 angeordnet, wobei ein Teil des Kontaktbereichs 4 sich bis in den Überstandsbereich 12 erstreckt. Tragbereich 10 und Überstandsbereich 12 sind auf einer Seite einer Faltachse 13 angeordnet, während der Deckbereich 11 auf der anderen Seite der Faltachse 13 angeordnet ist. Der Deckbereich 11 entspricht dabei in seinen Abmaßen dem Tragbereich 10 und ist diesem über die Faltachse 13 hinweg gegenüber angeordnet. 3 shows a thermistor 1 in which the carrier film 2 at the same time a cover sheet 9 formed. The carrier foil 2 forms a support area 10 , a deck area 11 in whose area they cover the cover 9 forms, and a supernatant 12 out. The conductor track 3 is mostly in the support area 10 arranged, being part of the contact area 4 down to the supernatant area 12 extends. support area 10 and supernatant area 12 are on one side of a folding axis 13 arranged while the deck area 11 on the other side of the folding axis 13 is arranged. The deck area 11 corresponds in its dimensions to the support area 10 and is this about the folding axis 13 arranged across from each other.

Um die Faltachse kann also der Deckbereich 11 auf den Tragbereich 10 gefaltet werden. Der Deckbereich 11 bedeckt dann den Tragbereich 10 und damit auch den größten Teil der Leiterbahn 3, nämlich den Mäanderbereich 5, vollständig und einen Teil des Kontaktbereichs 4. Lediglich der Überstandsbereich 12 und damit der in dem Überstandsbereich 12 angeordnete Teil des Kontaktbereichs 4 werden nicht von dem Deckbereich 11 bedeckt. Sie liegen frei, so dass der Thermistor 1 in diesem Bereich kontaktiert werden kann. Der Tragbereich 10 und der Deckbereich 11, bzw. die Trägerfolie 2 und die Deckfolie 9 können miteinander verschweißt werden, beispielsweise entlang ihres Umfangs oder beispielsweise entlang drei Seiten der Deckfolie 9, wobei entlang der Faltachse 13 nicht verschweißt oder verklebt wird. Die Trägerfolie 2 und/oder die Deckfolie 9 können auch eine Entlüftungsöffnung (nicht dargestellt) aufweisen.To the folding axis can therefore the deck area 11 on the support area 10 be folded. The deck area 11 then cover the support area 10 and therefore also the largest part of the track 3 namely the meandering area 5 , complete and part of the contact area 4 , Only the supernatant area 12 and thus in the supernatant area 12 arranged part of the contact area 4 will not be from the deck area 11 covered. They are exposed, leaving the thermistor 1 can be contacted in this area. The support area 10 and the deck area 11 , or the carrier film 2 and the cover sheet 9 can be welded together, for example along their circumference or, for example, along three sides of the cover sheet 9 , being along the folding axis 13 not welded or glued. The carrier film 2 and / or the cover sheet 9 may also have a vent (not shown).

Mit der Deckfolie 9 ist verhindert, dass bei einem Kontrakt des Thermistors 1 mit einem Leiter, insbesondere einem stromführenden Leiter, ein Kurzschluss auftreten kann, da der Leiter den Mäanderbereich 5 nicht kontaktieren kann und ein Kontakt lediglich im Kontaktbereich 4 hergestellt werden kann.With the cover foil 9 prevents a contract of the thermistor 1 With a conductor, in particular a current-carrying conductor, a short circuit can occur because the conductor is the meandering region 5 can not contact and a contact only in the contact area 4 can be produced.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 18 zum Herstellen eines Thermistors 1. In einem Schritt 14 wird die Trägerfolie 2, beispielsweise eine Polyimidfolie und beispielsweise mit einer Folien-Schichtdicke von nicht mehr als 10 µm, bereitgestellt. Sie kann dabei bereits eine Form aufweisen, die der des Thermistors 1 entspricht. Im einfachsten Fall kann dies ein Rechteck sein. Insbesondere, wenn mit der Trägerfolie 2 auch die Deckfolie 9 ausgebildet werden soll, kann die Trägerfolie 2 eine komplexere Form aufweisen. Grundsätzlich kann die Trägerfolie 2 jede beliebige Form aufweisen. 4 shows a flowchart of a method according to the invention 18 for producing a thermistor 1 , In one step 14 becomes the carrier film 2 , For example, a polyimide film and, for example, with a film thickness of not more than 10 microns provided. It may already have a shape that of the thermistor 1 equivalent. In the simplest case, this can be a rectangle. In particular, if with the carrier film 2 also the cover foil 9 is to be formed, the carrier film 2 have a more complex shape. Basically, the carrier film 2 have any shape.

In einem Schritt 15 wird die Trägerfolie 2 mit einer metallischen Tinte 19 bedruckt. Die metallische Tinte 19 weist einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus einem niedrig verdampfenden Stoff 20 oder niedrig verdampfenden Stoffen 20 mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % auf, wobei die Summe des Platinanteils des elementaren Platins und des niedrigverdampfenden Anteils des niedrig verdampfenden Stoffs 20 oder der niedrig verdampfenden Stoffe 20 mindestens 99,5 % beträgt.In one step 15 becomes the carrier film 2 with a metallic ink 19 printed. The metallic ink 19 has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low evaporating portion of a low volatiles 20 or low volatiles 20 having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, wherein the sum of the platinum content of the elemental platinum and the low-evaporating content of the low-volatility substance 20 or the low-evaporating substances 20 at least 99.5%.

In einem Schritt 16 erfolgt eine thermische Behandlung der bedruckten Trägerfolie 2 bei 380 °C bis 400 °C. Dabei wird die metallische Tinte 19 zu der Leiterbahn 3 umgewandelt. Dies geschieht, indem die niedrig verdampfenden Stoffe 20 verdampfen und das Platin sintert. Nach dem Sintern in Schritt 16 weist die Leiterbahn 3 somit einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % auf. Die Trägerfolie 2 und die Leiterbahn 3 bilden somit den Thermistor 1.In one step 16 a thermal treatment of the printed carrier film takes place 2 at 380 ° C to 400 ° C. This is the metallic ink 19 to the track 3 transformed. This happens by the low-evaporating substances 20 evaporate and the platinum sinters. After sintering in step 16 has the trace 3 thus a final proportion of elemental platinum of at least 99%. The carrier foil 2 and the track 3 thus form the thermistor 1 ,

In einem optionalen Schritt 17 kann der Thermistor mit einer Deckschicht oder Deckfolie 9 versehen werden. Beispielsweise kann dies geschehen, indem, wie im Zusammenhang mit 3 erläutert wurde, ein Abschnitt der Trägerfolie 2 als Deckfolie 9 auf Teile der Leiterbahn 3 gefaltet wird. Es kann aber auch anderweitig eine Deckschicht aufgebracht werden, beispielsweise indem eine weitere Folie als Deckfolie 9 aufgebracht wird oder indem eine Deckschicht aus einem beliebigen isolierenden Material, wie beispielsweise einem Lack aus Kunstharz auf die Leiterbahn 3 und mindestens Teile der Trägerfolie 2 aufgebracht wird.In an optional step 17 can the thermistor with a cover layer or cover sheet 9 be provided. For example, this can be done by, as related to 3 has been explained, a section of the carrier film 2 as a cover sheet 9 on parts of the track 3 is folded. But it can also be applied otherwise a cover layer, for example by another film as a cover sheet 9 is applied or by a cover layer of any insulating material, such as a varnish of synthetic resin on the conductor track 3 and at least parts of the carrier film 2 is applied.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Thermistorthermistor
22: Trägerfoliesupport film
33: Leiterbahnconductor path
44: Kontaktbereichcontact area
55: MäanderbereichMäanderbereich
66: Kontaktflächecontact area
77: Längserstreckunglongitudinal extension
88th: Quererstreckungtransverse extension
99: Deckfoliecover sheet
1010: Tragbereichsupport area
1111: Deckbereichdeck area
1212: ÜberstandsbereichSupernatant area
1313: Faltachsefold axis
1414: Schrittstep
15 15: Schrittstep
1616: Schrittstep
1717: Schrittstep
1818: Verfahrenmethod
1919: metallische Tintemetallic ink
2020: niedrigverdampfender Stofflow-evaporating substance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2506269 A1 [0003, 0014]
US 2008/0182011 A1 [0004]
US 2003/0161959 A1 [0005]

Claims

Method (18) for producing a thermistor (1) with the steps (14 to 17) - providing a carrier foil (2), - printing the carrier foil (2) with a metallic ink (19), - thermally treating the carrier foil ( 2) printed metallic ink (19) so that the metallic ink (19) is converted to a conductive line (3), characterized in that - the metallic ink (19) has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of at least one low-evaporating substance (20) having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, the sum of the platinum content and the low-evaporating content of the metallic ink (19) being at least 99.5%, and Treating comprises sintering at 380 ° C to 400 ° C, such that each low evaporating substance (20) vaporizes during sintering and the conductor (3) evaporates after final sintering elemental platinum of at least 99%.

Method (18) according to one of the preceding claims, characterized in that the low-evaporating fraction has at least 80% an evaporation temperature of at most 100 ° C.

Method (18) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier film (2) has a film thickness of at most 10 μm.

Method (18) according to one of the preceding claims, characterized in that the sintering takes place at a temperature above a melting or glass transition temperature of the carrier film (2).

Method (18) according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic ink (19) is heated to a higher temperature for sintering than the carrier film (2).

Thermistor (1) with - a carrier film (2) and - a conductor track (3) on the carrier film (2), characterized in that - the carrier film (2) has a film thickness of at most 10 microns and - the conductor track (3 ) has a final elemental platinum content of at least 99%.

Method (18) according to one of Claims 1 to 5 or thermistor (1) after Claim 6 , characterized in that the carrier film (2) is a polyimide film.

Method (18) according to one of Claims 1 to 5 and 7 or thermistor (1) according to one of Claims 6 and 7 , characterized in that the carrier film (2) is printed or is that the conductor track (3) has a conductor layer thickness of 1 .mu.m and / or a conductor track width of 0.1 mm.

Method (18) according to one of Claims 1 to 5 . 7 and 8th or thermistor (1) according to one of Claims 6 to 8th , characterized in that the carrier film (2) is so printed or is that the conductor track (3) has a meandering shape.

Method (18) or thermistor (1) according to Claim 9 , characterized in that the carrier film (2) is or is printed so that a conductor track spacing corresponds to one or the conductor track width.

Method (18) according to one of the one of Claims 1 to 5 and 7 to 10 or thermistor (1) according to one of Claims 6 to 10 , characterized in that a cover film (9) is applied to the printed carrier film (2) or is.

Method (18) or thermistor (1) according to Claim 11 , characterized in that the cover film (9) and the carrier film (2) consist of the same material and / or have the same film layer thickness.