DE102018128611A1

DE102018128611A1 - Temperatursensor mit Nanobeschichtung

Info

Publication number: DE102018128611A1
Application number: DE102018128611.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Brethauer; Ulrich Buchmann
Original assignee: Jumo & Co KG GmbH
Current assignee: Jumo & Co KG GmbH
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-05-14
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: DE102018128611B4

Abstract

Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Messfluids, umfassend:(a) eine axial erstreckte Platine (1a; 1b; 1c) mit einem ein axial vorderes Ende (2) der Platine (1) umfassenden Distalabschnitt (D) und einem axial an den Distalabschnitt anschließenden Proximalabschnitt (P),(b) ein im Distalabschnitt (D) angeordnetes Temperaturmesselement (10),(c) ein erstes Anschluss-Kontaktfeld (15) und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld (16), die für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem vorgesehen und im Proximalabschnitt (P) angeordnet sind, und(d) eine erste Leiterbahn (11), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld (15) verbindet, und eine zweite Leiterbahn (12), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld (16) verbindet,(e) wobei das Temperaturmesselement (10) mit einer bevorzugt elektrisch isolierenden Nanoschicht (19) bedeckt ist, die das Temperaturmesselement (10) vor mechanischer Schädigung schützt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Messfluids. Der Temperatursensor umfasst eine axial erstreckte Platine mit einem Temperaturmesselement, wobei das Temperaturmesselement mit einer bevorzugt wenigstens elektrisch isolierenden Nanoschicht bedeckt ist.
Sensoren, die in ein fließendes Medium hineinreichen, um zum Beispiel eine Temperatur des Mediums zu messen, können durch feste Partikel, die das Medium mit sich führt, beschädigt werden. Schäden können auch durch aggressive Stoffe in dem Medium hervorgerufen werden, die chemisch mit einem Material, aus dem der Sensor gebildet ist oder der Sensor umfasst, zusammenwirken, dessen Eigenschaften dadurch verändern oder das Material abtragen. Durch die Reibung des Mediums an dem Sensor kann sich der Sensor statisch aufladen. All diese Veränderungen des Sensors können die Messergebnisse verfälschen. Es ist daher erstrebenswert, den Sensor vor solchen Angriffen zu schützen, ohne dabei die Messgenauigkeit des Sensors zu vermindern oder die Zeit innerhalb derer der Sensor auf eine Änderung zum Beispiel der Temperatur reagiert negativ zu beeinflussen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Sensor zur Verfügung zu stellen, der zum Messen eines Parameters in ein fließendes Medium hineinreicht und der davor geschützt ist, dass das Medium eine Oberfläche des Sensors beschädigen oder anderweitig verändern kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und das Verfahren gemäß dem Anspruch 10 erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in der Beschreibung behandelt und/oder in den von Anspruch 1 und Anspruch 10 abhängigen Ansprüchen offenbart.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Messfluids, umfassend eine axial erstreckte Platine mit einem ein axial vorderes Ende der Platine umfassenden Distalabschnitt und einem axial an den Distalabschnitt anschließenden Proximalabschnitt, ein im Distalabschnitt angeordnetes Temperaturmesselement, ein erstes Anschluss-Kontaktfeld und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld, die für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem vorgesehen und im Proximalabschnitt angeordnet sind, und eine erste Leiterbahn, die das Temperaturmesselement elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld verbindet, und eine zweite Leiterbahn, die das Temperaturmesselement elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld verbindet, wobei das Temperaturmesselement mit einer bevorzugt wenigstens elektrisch isolierenden Nanoschicht bedeckt ist, die das Temperaturmesselement vor zum Beispiel mechanischer Schädigung schützt.
Mit der Nanotechnologie können Oberflächeneigenschaften von Materialien, zum Beispiel von Metallen, verändert werden. So kann eine Nanobeschichtung eine UV-Sperre bilden, die ein Bauteil oder den Inhalt eines Behälters effektiv vor UV-Strahlung schützt. Eine Oberflächenhärte eines Bauteils kann erhöht werden, bei bevorzugt zusätzlich gleichzeitiger Verringerung der Reibung dieser Oberfläche. Die Oberfläche kann antimikrobielle Eigenschaften erhalten, um zum Beispiel eine Festsetzung von Bakterien und Bakterienwachstum an der Oberfläche zu verhindern. Die Oberfläche kann hydrophobe Eigenschaften bekommen, die verhindern, dass sich Schmutz an der Oberfläche ansetzt. Die Nanoschicht kann antistatische Eigenschaften haben oder einen Barriereschutz, zum Beispiel vor ungewollten chemischen Wechselwirkungen, aufweisen. Je nach Zusammensetzung kann die Nanobeschichtung der Oberfläche weitere Eigenschaften geben, die auf einen speziellen Einsatz zugeschnitten sind.
Dass das Temperaturmesselement mit einer Nanoschicht bedeckt ist, kann bedeuten, dass nur ein dem Messfluid ausgesetzter Bereich des Temperaturmesselements die Nanoschicht aufweist, oder dass das Temperaturmesselement insgesamt von einer Nanoschicht umgeben oder in einer Nanoschicht eingehüllt ist. Das heißt, dass das Temperaturmesselement zum Beispiel vor der Verbindung mit der Platine mit der Nanoschicht überzogen werden kann, und als mit einer Nanoschicht überzogenes oder von einer Nanoschicht umgebenes Temperaturmesselement vorteilhafterweise zum Beispiel bis zu einer Weiterverwendung bevorratet werden kann.
Die Nanoschicht kann den Distalabschnitt der Platine und das Temperaturmesselement gemeinsam bedecken. Dabei kann das Temperaturmesselement ohne Nanobeschichtung zunächst mit der Platine verbunden und anschließend können der Distalabschnitt und das mit der Platine verbundene Temperaturmesselement in einem nachgelagerten Bearbeitungsschritt nanobeschichtet oder mit der Nanoschicht bedeckt werden. Diese Nanobeschichtung kann dabei nur auf der Seite der Platine gebildet sein, mit der der Temperaturmesser verbunden ist. Alternativ kann die Platine im Distalabschnitt an wenigstens zwei oder an allen Seiten die Nanobeschichtung aufweisen. In den Bereichen, die die Nanobeschichtung aufweisen, kann die Nanoschicht eine äußerste Schicht bilden, die zum Beispiel in direkten Kontakt mit dem Messfluid kommt.
Der Proximalabschnitt der Platine kann ebenfalls eine Nanobeschichtung aufweisen, wobei die Nanoschicht, die den Proximalabschnitt bedeckt, mit der Nanoschicht, die den Distalabschnitt bedeckt identisch sein kann oder eine weitere Nanoschicht oder Nanobeschichtung aus einem anderen Material ist. Das heißt, die weitere Nanobeschichtung für den Proximalabschnitt kann beispielsweise andere physikalische Eigenschaften und/oder einen niedrigeren Preis haben, als die Nanoschicht, die das Temperaturmesselement und den Distalabschnitt der Platine überdeckt.
Der Temperatursensor kann ein elektrisch und thermisch isolierendes Schutzmaterial umfassen, das wenigstens den Proximalabschnitt der Platine, die Anschluss-Kontaktfelder und an die Anschluss-Kontaktfelder anschließende Abschnitte der Leiterbahnen einschließt, wobei der Distalabschnitt axial über das Schutzmaterial vorragen kann. Bei dem Schutzmaterial kann es sich beispielweise um ein elektrisch und thermisch isolierendes Kunststoffmaterial handeln, das auf den Proximalabschnitt der Platine aufgeschrumpft oder anderweitig, zum Beispiel durch Eintauchen des Proximalabschnitts in einen verflüssigten Kunststoff oder Umgießen des Proximalabschnitts mit dem Kunststoffmaterial, aufgebracht wird. Dabei kann das Kunststoffmaterial dieses Schutzüberzugs oder dieser Schutzeinrichtung über einen Temperaturbereich von 0 °C bis 120 °C, bevorzugt von 0°C bis 100 °C, und besonders bevorzugt von 0 °C bis 80 °C eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W / (m·K), vorzugsweise weniger als 0.5 W / (m·K), in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen aufweisen.
Die Nanoschicht kann das eben beschriebene Schutzmaterial, das bevorzugt keine weitere Nanobeschichtung ist, gemeinsam mit dem Distalabschnitt und dem Temperaturmesselement bedecken, so dass die Nanoschicht einen einheitlichen, kontinuierlichen Schutzüberzug für das Temperaturmesselement, den Distalabschnitt und das Schutzmaterial bildet. Dabei soll aber nicht ausgeschlossen sein, dass, wenn das Schutzmaterial für den Proximalabschnitt aus einer weiteren Nanobeschichtung besteht oder eine weitere Nanobeschichtung umfasst, die Nanoschicht auch dieses Schutzmaterial bedeckt, um den einheitlichen, kontinuierlichen Schutzüberzug zu bilden.
Die Nanoschicht besteht bevorzugt aus einem wärmeleitfähigen Material. Insbesondere kann die Nanoschicht aus einem Material bestehen, das über einen Temperaturbereich von 0 °C bis 120 °C, bevorzugt von 0 °C bis 100 °C, besonders bevorzugt von 0 °C bis 80 °C eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1.5 W / (m·K), vorzugsweise mehr als 4 W / (m·K) aufweist. Die Nanoschicht weist diese Wärmeleitfähigkeit bevorzugt in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen auf, so dass unabhängig von einem Anströmungswinkel des Temperaturmesselements das Temperaturmesselement mit der Nanobeschichtung immer einen gleichen Wert misst.
Die Nanoschicht kann durch ein Kunststoffmaterial gebildet sein, in dem zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wärmeleitende Pigmente eingebracht sind. Diese wärmeleitenden Pigmente können zum Beispiel anorganische Partikel, wie beispielsweise Metallpartikel sein. Das Kunststoffmaterial der Nanoschicht kann Polyamide, zum Beispiel eine SOL-Gel-Beschichtung aus SiO₂ enthalten, die anorganischen Partikel können aus einer Gruppe bestehend aus Al, insbesondere Aluminiumoxid, Cu, Ag oder B, insbesondere als Bornitrid, gewählt, werden. Diese Aufzählung ist beispielhaft und nicht abschließend.
Die Nanoschicht kann im Regelfall eine Dicke von wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm aufweisen. In Einzelfällen kann die Dicke auch kleiner sein als die 40 nm oder größer als die 1600 nm. Das heißt, die Nanoschicht weist in aller Regel eine Dicke von 100 nm ± 60 nm, bevorzugt von 100 nm ± 30 nm auf.
Das Temperaturmesselement kann insbesondere an einer ein vorderes Ende bildenden vorderen Stirnfläche der Platine angeordnet sein. Das Temperaturmesselement kann dabei plan mit der vorderen Stirnfläche sein, oder vor die vordere Stirnfläche vorstehen. So angeordnet kann das Temperaturmesselement in einen Fluss des Fluids, dessen Temperatur gemessen werden soll, hineinreichen, wobei die Platine vorteilhafterweise gleichzeitig dem Fluss des Fluids einen minimalen Widerstand bietet, das heißt, möglichst wenig Störungen in das Fluid einträgt.
Die Platine kann am vorderen Ende oder einer vorderen Stirnseite, die das vordere Ende der Platine bildet, eine Vertiefung aufweist und das Temperaturmesselement in der Vertiefung zumindest teilweise versenkt angeordnet sein. Dabei ist es bevorzugt, dass die Platine nirgends über das Temperaturmesselement vorsteht und insbesondere sich nicht bis auf eine der Platine abgewandte vordere Oberfläche des Temperaturmesselements erstreckt. Das heißt, das Temperaturmesselement ist bevorzugt nur über eine der Platine zugewandte hintere Oberfläche, respektive einem oder mehreren Bereichen dieser hinteren Oberfläche, und/oder der die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche verbindende Umfangsfläche, respektive einem oder mehreren Bereichen dieser Umfangsfläche, mit der Platine in der Vertiefung verbunden. Bei der Verbindung kann es sich um eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung handeln, bevorzugt ist die Verbindung kraftschlüssig.
Das in der Vertiefung angeordnete Temperaturmesselement kann plan mit der die Vertiefung umgebenden Oberfläche der Platine sein oder bevorzugt aus der Vertiefung nach vorne über die vordere Stirnseite der Platine vorstehen.
Die Platine kann eine beliebige Form aufweisen, zum Beispiel plattenförmig gebildet sein. Als plattenförmig soll ein Körper bezeichnet werden, der eine Schnittfläche quer zu einer Längsrichtung des Körpers aufweist, mit einer Breite und eine Dicke, wobei die Breite um ein Vielfaches größer ist, als die Dicke. Bevorzugt ist die Platine aber quaderförmig und/oder stabförmig und/oder zylindrisch ausgebildet. Bei diesen Formen ist das Verhältnis von Breite zu Dicke der Schnittfläche quer zur Längsrichtung kleiner als bei der Platte, das Verhältnis kann sogar einen Wert von 1 haben, wenn Dicke und Breite identisch sind.
Der Temperatursensor kann zusätzlich zu dem ersten Anschluss-Kontaktfeld, der ersten Leiterbahn, dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld und der zweiten Leiterbahn, ein oder mehrere weitere Anschluss-Kontaktfelder und eine oder mehrere weitere Leiterbahnen für die Verbindung des jeweiligen weiteren Anschluss-Kontaktfelds mit dem Temperaturmesselement umfassen. Der Temperatursensor kann beispielsweise in 3-Leitertechnik oder in 4-Leitertechnik ausgeführt sein.
In solch einem Fall kann die Platine zum Beispiel mehrere voneinander wegweisende, vorzugsweise plane, Seitenflächen aufweisen. Die Leiterbahnen können sich jeweils an einer Seitenfläche, insbesondere jede der Leiterbahnen an einer anderen der Seitenflächen, erstrecken. Die Erstreckung verläuft bevorzugt in Richtung einer Längsachse der Platine, vom Distalabschnitt der Platine in den Proximalabschnitt der Platine, oder umgekehrt.
Bei einer Platine mit den mehreren voneinander wegweisende, vorzugsweise plane, Seitenflächen können die Anschluss-Kontaktfelder jeweils an einer der Seitenflächen der Platine angeordnet sein, wobei bevorzugt jedes der Anschluss-Kontaktfelder an einer anderen der Seitenflächen angeordnet sein kann. Dabei sind die Anschluss-Kontaktfelder insbesondere im Bereich eines hinteren Endes der Platine, das vom Proximalabschnitt der Platine umfasst sein kann, angeordnet.
Die Platine kann ferner bevorzugt ein mit zumindest der ersten Leiterbahn elektrisch leitend verbundenes erstes Sensor-Kontaktfeld und ein mit zumindest der zweiten Leiterbahn elektrisch leitend verbundenes zweites Sensor-Kontaktfeld aufweisen. Das erste Sensor-Kontaktfeld und das zweite Sensor-Kontaktfeld können mit dem Temperatursensor jeweils in einem elektrisch leitenden Kontakt sein und vorzugsweise an der vorderen Stirnfläche der Platine angeordnet sein. Dabei können die Sensor-Kontaktfelder so auf der vorderen Stirnfläche der Platine angeordnet sein, dass sie sich in einen Verbindungsbereich erstrecken, in dem das Temperaturmesselement mit der Platine verbunden ist. Bei dem mit der Platine verbundenen Temperaturmesselement können die Sensor-Kontaktfelder an der ihnen zugewandten hinteren Oberfläche und/oder an der Umfangsfläche kontaktierend anliegen.
Das Temperaturmesselement kann insbesondere in SMD-Bauweise ausgeführt und mit Sensor-Kontaktfeldern, die mit den Leiterbahnen verbunden sind, elektrisch leitend verbunden sein, bevorzugt an den Sensor-Kontaktfeldern kontaktierend anliegen. Die SMD-Bauweise ermöglicht eine kosten- und gewichtssparende schnelle Verbindung des Temperaturmesselements mit der Platine, bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung gegenüber herkömmlichen Bauweisen, wie beispielsweise der THT Technologie.
Die Platine mit den Anschluss-Kontaktfeldern und den Leiterbahnen kann ein MID-Bauteil sein, bei dem die Leiterbahnen und Anschluss-Kontaktfelder vorzugsweise mittels Laserstrukturierung erzeugt sind. Gleiches gilt für die Platine, die neben den Anschluss-Kontaktfeldern und den Leiterbahnen auch noch die Sensor-Kontaktfelder umfasst.
Der Temperatursensor kann ferner eine Anschlusseinrichtung für den Anschluss an ein Messsystem umfassen. Die Platine und/oder die Schutzeinrichtung können von der Anschlusseinrichtung axial vorragen, so dass die Anschlusseinrichtung mit dem Temperaturmesselement voran in ein Messfluid eintauchen kann. Bei der Platine, der Anschlusseinrichtung und dem Temperaturmesselement handelt es sich insbesondere um die vorbeschriebenen Teile, die wie dort beschrieben relativ zueinander angeordnet sein können.
Der Temperatursensor kann ferner eine Befestigungseinrichtung für die Befestigung des Temperatursensors an einem Messort umfassen. Die Platine und/oder die Schutzeinrichtung können von der Befestigungseinrichtung axial vorragen, so dass sie mit dem Temperaturmesselement voran in ein Messfluid eintauchen können. Bei der Platine, der Anschlusseinrichtung und dem Temperaturmesselement handelt es sich insbesondere um die vorbeschriebenen Teile, die wie dort beschrieben relativ zueinander angeordnet sein können.
Die Nanoschicht kann wenigstens im Bereich des Temperaturmesselements eine freie äußere Oberfläche des Temperatursensors bilden. Das heißt, die Nanoschicht ist direkt der Umgebung des Temperaturmesselements ausgesetzt, und nicht durch eine weitere Schicht von der Umgebung isoliert. Die Nanoschicht isoliert daher das Material, aus dem das Temperaturmesselement gebildet ist, dort, wo es unmittelbar der Umgebung ausgesetzt wäre, von dieser Umgebung. Alternativ kann die Nanoschicht eine freie äußere Oberfläche des Temperaturmesselements und des Distalabschnitts der Platine und/oder zusätzlich des Schutzmaterials bilden.
Die Nanoschicht kann in Dickenrichtung gemessen einen spezifischen elektrischen Widerstand bei Raumtemperatur von beispielsweise 1×10¹⁸ Ω·mm²/m oder kleiner/größer haben. Eine Dicke der Nanoschicht kann überall gleichmäßig oder konstant sein, die um maximal 20 nm, bevorzugt um maximal 10 nm, variiert. Die Nanoschicht kann elektrisch isolierende und/oder antibakterielle und/oder antistatische und/oder schmutzabweisende oder die Anlagerung von Schmutz verhindernde Eigenschaften haben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors, bei dem eine axial erstreckte Platine, die einen Distalabschnitt mit einem axial vorderen Ende der Platine und einen Proximalabschnitt mit einem axial hinteren Ende der Platine umfasst, hergestellt wird. Dabei werden im Proximalabschnitt ein erstes Anschluss-Kontaktfeld und wenigstens ein zweites Anschluss-Kontaktfeld für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem, eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn erzeugt. Im Distalabschnitt wird ein Temperaturmesselement angeordnet oder erzeugt, wobei die erste Leiterbahn das Temperaturmesselement elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld verbindet, und die zweite Leiterbahn das Temperaturmesselement elektrisch leitend mit dem wenigstens einen zweiten Anschluss-Kontaktfeld verbindet. Schließlich wird an einer äußeren Oberfläche des Temperaturmesselements eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht aus einem zumindest elektrisch isolierenden Beschichtungsmaterial gebildet.
Auch an einer äußeren Oberfläche des Distalabschnitts der Platine, einschließlich der im Distalabschnitt erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen, kann eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht des Beschichtungsmaterials gebildet werden. Bevorzugt wird die Nanoschicht im Bereich des Distalabschnitts zusammen mit der Nanoschicht an der äußeren Oberfläche des Temperaturmesselements gebildet, insbesondere in einem einzigen Arbeitsschritt.
Die Nanoschicht kann beispielsweise durch Eintauchen des Temperaturmesselements in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit oder durch Auftragen, beispielsweise Aufsprühen, der Beschichtungsflüssigkeit erzeugt werden.
Soll auch der Distalabschnitt der Platine mitsamt dem Temperaturmesselement mit der Nanoschicht überzogen oder nanobeschichtet werden, kann dies ebenfalls durch Eintauchen in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit oder durch Auftragen, beispielsweise Aufsprühen, der Beschichtungsflüssigkeit erfolgen.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann der Proximalabschnitt der Platine, einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder und der im Proximalabschnitt erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen, in ein Schutzmaterial eingebettet werden. Es ist dabei unerheblich, wann der weitere Verfahrensschritt durchgeführt wird, on am Anfang oder Ende des Verfahrens oder dazwischen. Als Schutzmaterial kann insbesondere ein elektrisch und thermisch isolierendes Kunststoffmaterial verwendet werden, und der Proximalabschnitt der Platine, einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder und der im Proximalabschnitt erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen, kann mit dem Kunststoffmaterial umgossen werden.
An einer äußeren Oberfläche des Schutzmaterials kann ebenfalls eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht des Beschichtungsmaterials gebildet werden. Bevorzugt wird die Nanoschicht im Bereich des Schutzmaterials oder des Proximalabschnitts der Platine zusammen mit der Nanoschicht an der äußeren Oberfläche des Temperaturmesselements und zusammen mit der Nanoschicht des Distalabschnitts der Platine, einschließlich der im Distalabschnitt erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen, gebildet, insbesondere in einem einzigen Arbeitsschritt. Dabei kann der Temperatursensor mit dem Temperaturmesselement voran axial bis wenigstens zum Schutzmaterial, oder auch mit dem Schutzmaterial, in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht werden.
In einem weiteren Schritt kann der Temperatursensor etc. aus der Beschichtungsflüssigkeit entfernt und die benetzende Beschichtungsflüssigkeit durch zum Beispiel Erwärmung oder Strahlung eingebacken und/oder ausgehärtet werden, um so die Nanoschicht zu erhalten, die eine Außenschicht des Temperatursensors bildet.
Alle Merkmale des Gegenstands der Anmeldung können auch auf das Verfahren gelesen werden, wenn dies sinnvoll ist. Gleiches gilt für die Verfahrensmerkmale, die auch auf den Gegenstand gelesen werden können.
Im Folgenden werden einzelne Aspekte des Gegenstands und des Verfahrens der Anmeldung in Anspruchsform formuliert. Diese Aspekte können einzeln oder in sinnvollen Kombinationen den Gegenstand des Anspruch 1 und das Verfahren des Anspruch 10 vorteilhaft weiterbilden.
Aspekt 1: Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Messfluids, umfassend:

(a) eine axial erstreckte Platine (1a; 1b; 1c) mit einem ein axial vorderes Ende (2) der Platine (1) umfassenden Distalabschnitt (D) und einem axial an den Distalabschnitt anschließenden Proximalabschnitt (P),
(b) ein im Distalabschnitt (D) angeordnetes Temperaturmesselement (10),
(c) ein erstes Anschluss-Kontaktfeld (15) und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld (16), die für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem vorgesehen und im Proximalabschnitt (P) an oder in der Platine (1) angeordnet sind, und
(d) eine erste Leiterbahn (11), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld (15) verbindet, und eine zweite Leiterbahn (12), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld (16) verbindet,
(e) wobei das Temperaturmesselement (10) mit einer elektrisch isolierenden und/oder thermisch leitenden Nanoschicht (19) bedeckt ist, die das Temperaturmesselement (10) vor mechanischer Schädigung schützt.

Aspekt 2: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Nanoschicht (19) den Distalabschnitt (D) gemeinsam mit dem Temperaturmesselement (10) bedeckt.
Aspekt 3: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) zumindest im Bereich des Temperaturmesselements (10) eine äußere Oberfläche des Temperatursensors bildet.
Aspekt 4: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) oder eine Nanoschicht aus einem anderen Material den Proximalabschnitt (P) bedeckt.
Aspekt 5: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, umfassend ein elektrisch und thermisch isolierendes Schutzmaterial (K), das den Proximalabschnitt (P), die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und an die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) anschließende Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) einschließt, wobei der Distalabschnitt (D) axial über das Schutzmaterial (K) vorragt.
Aspekt 6: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Nanoschicht (19) das Schutzmaterial (K) gemeinsam mit dem Distalabschnitt (D) und dem Temperaturmesselement (10) bedeckt.
Aspekt 7: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht einen einheitlichen, kontinuierlichen Schutzüberzug für das Temperaturmesselement (10) und den Distalabschnitt (D) und vorzugsweise auch das Schutzmaterial (K) nach Aspekt 4 bildet.
Aspekt 8: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) aus einem Material besteht, das über einen Temperaturbereich von 0 bis 80 °C eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1.5 W / (m·K), vorzugsweise mehr als 4 W / (m·K), in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen aufweist.
Aspekt 9: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei ein Kunststoffmaterial, in dem zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit Metallpartikel eingebettet sind, die Nanoschicht (19) bildet.
Aspekt 10: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das Kunststoffmaterial der Nanoschicht (19) eine Sol-Gel-Beschichtung auf SiO₂-Basis umfasst.
Aspekt 11: Temperatursensor nach einem der zwei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanopartikel bevorzugt Aluminiumoxid oder Bornitrid umfassen.
Aspekt 12: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) eine Dicke von wenigstens 40 nm aufweist.
Aspekt 13: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) eine Dicke von höchstens 1600 nm aufweist.
Aspekt 14: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) eine Dicke von 100 ± 60 nm, vorzugsweise von 100 ± 30 nm, aufweist.
Aspekt 15: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte in Kombination mit Aspekt 5, wobei die Schutzeinrichtung (K) aus elektrisch und thermisch isolierendem Kunststoffmaterial besteht.
Aspekt 16: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte in Kombination mit Aspekt 5, wobei der Proximalabschnitt (P) einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und der an die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) anschließenden Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) in ein elektrisch und thermisch isolierendes Kunststoffmaterial eingebettet ist.
Aspekt 17: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei der Proximalabschnitt (P) mit dem Kunststoffmaterial umgossen ist.
Aspekt 18: Temperatursensor nach einem der drei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, wobei das Kunststoffmaterial der Schutzeinrichtung (K) über einen Temperaturbereich von 0 bis 80 °C eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W / (m·K), vorzugsweise weniger als 0.5 W / (m·K), in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen aufweist.
Aspekt 19: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das Temperaturmesselement (10) an einer das vordere Ende (2) bildenden vorderen Stirnfläche (3a; 3b) der Platine (1a; 1b) angeordnet ist.
Aspekt 20: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Platine (1b) am vorderen Ende (2) eine Vertiefung (9) aufweist und das Temperaturmesselement (10) in der Vertiefung (9) zumindest teilweise versenkt angeordnet ist.
Aspekt 21: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei sich die Vertiefung (9) an einer vorderen Stirnfläche (3b) der Platine (1b) befindet und die vordere Stirnfläche (3b) das vordere Ende (2) der Platine (1b) bildet.
Aspekt 22: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Platine (1a; 1b) quaderförmig und/oder stabförmig und/oder zylindrisch ist.
Aspekt 23: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Temperatursensor ein oder mehrere weitere Anschluss-Kontaktfelder und eine oder mehrere weitere Leiterbahnen (13, 14) für die Verbindung des jeweiligen weiteren Anschluss-Kontaktfelds mit dem Temperaturmesselement (10) umfasst und der Temperatursensor in 3-Leitertechnik oder in 4-Leitertechnik ausgeführt ist.
Aspekt 24: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Platine (1) mehrere voneinander wegweisende, vorzugsweise plane, Seitenflächen (5) aufweist und sich die Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) jeweils an einer der Seitenflächen (5), jede der Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) an einer anderen der Seitenflächen (5), erstrecken.
Aspekt 25: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Platine (1a; 1b) mehrere voneinander wegweisende, vorzugsweise plane, Seitenflächen (5) aufweist und die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) jeweils an einer der Seitenflächen (5), jedes der Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) an einer anderen der Seitenflächen (5), vorzugsweise im Bereich eines hinteren Endes (4) der Platine (1a; 1b), angeordnet sind.
Aspekt 26: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, umfassend ein mit der ersten Leiterbahn (11) elektrisch leitend verbundenes erstes Sensor-Kontaktfeld (7) und ein mit der zweiten Leiterbahn (12) elektrisch leitend verbundenes zweites Sensor-Kontaktfeld (8), die mit dem Temperatursensor (10) jeweils in einem elektrisch leitenden Kontakt und vorzugsweise an einer vorderen Stirnfläche (3a; 3b) der Platine (1a; 1b) angeordnet sind.
Aspekt 27: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das Temperaturmesselement (10) in SMD-Bauweise ausgeführt und elektrisch leitend mit Sensor-Kontaktfeldern (7, 8), die mit den Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) elektrisch leitend verbunden sind, kontaktiert ist.
Aspekt 28: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das Temperaturmesselement (10) an der vorderen Stirnfläche (3a; 3b) der Platine (1a; 1b) elektrisch leitend mit den Sensor-Kontaktfeldern (7, 8) kontaktiert ist.
Aspekt 29: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Platine (1a; 1b) mit den Anschluss-Kontaktfeldern (15, 16) und den Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) ein MID-Bauteil ist, wobei die Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) und Kontaktfelder (7, 8, 15, 16) vorzugsweise mittels Laserstrukturierung erzeugt sind.
Aspekt 30: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Temperatursensor eine Anschlusseinrichtung (20) für den Anschluss an ein Messsystem umfasst und die Platine (1a; 1b; 1c) und/oder die Schutzeinrichtung (K) des Aspekts 5 von der Anschlusseinrichtung (20) axial vorragt, so dass sie mit dem Temperaturmesselement (10) voran in ein Messfluid eintauchbar ist.
Aspekt 31: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Temperatursensor eine Befestigungseinrichtung (20) für die Befestigung des Temperatursensors an einem Messort umfasst und die Platine (1a; 1b; 1c) und/oder die Schutzeinrichtung des Aspekts 4 von der Befestigungseinrichtung (20) axial vorragt, so dass sie mit dem Temperaturmesselement (10) voran in ein Messfluid eintauchbar ist.
Aspekt 32: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) wenigstens im Bereich des Temperaturmesselements (10) eine freie äußere Oberfläche des Temperatursensors bildet.
Aspekt 33: Temperatursensor nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Nanoschicht (19) eine freie äußere Oberfläche auch des Distalabschnitts (D) und/oder auch des Schutzmaterials (K) nach Aspekt 4 bildet.
Aspekt 34: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) in Dickenrichtung gemessen einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10¹⁸ Ω·mm²/m oder kleiner/größer hat.
Aspekt 35: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) überall eine gleichmäßige Dicke hat, die um maximal 20 nm oder maximal 10 nm variiert.
Aspekt 36: Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Nanoschicht (19) schmutzabweisende, antibakterielle und/oder antistatische Eigenschaften hat.
Aspekt 37: Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors, bei dem

(a) eine axial erstreckte Platine (1a; 1b; 1c), die einen Distalabschnitt (D) mit einem axial vorderen Ende (2) der Platine (1) und einen Proximalabschnitt (P) mit einem axial hinteren Ende (4) der Platine (1) umfasst, hergestellt wird,
(b) im Proximalabschnitt ein erstes Anschluss-Kontaktfeld (15) und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld (16) für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem erzeugt werden,
(c) eine erste Leiterbahn (11) und eine zweite Leiterbahn (12) erzeugt werden,
(d) im Distalabschnitt (D) ein Temperaturmesselement (10) angeordnet oder erzeugt wird, wobei die erste Leiterbahn (11) das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld (15) verbindet, und die zweite Leiterbahn (12) das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld (16) verbindet, und
(e) und an einer äußeren Oberfläche des Temperaturmesselements (10) eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) eines elektrisch isolierenden Beschichtungsmaterials gebildet wird.

Aspekt 38: Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem auch an einer äußeren Oberfläche (5) des Distalabschnitts (D) der Platine (1a; 1b; 1c) einschließlich der im Distalabschnitt (D) erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) des Beschichtungsmaterials gebildet wird, vorzugsweise im Verfahrensschritt (e).
Aspekt 39: Verfahren nach einem der zwei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, bei dem die Nanoschicht (19) im Verfahrensschritt (e) durch Eintauchen des Temperaturmesselements (10) in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit oder Auftragen, beispielsweise Aufsprühen, der Beschichtungsflüssigkeit erzeugt wird.
Aspekt 40: Verfahren nach einem der drei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, bei dem der Distalabschnitt (D) der Platine (1a; 1b; 1c) mitsamt Temperaturmesselement (10) im Verfahrensschritt (e) durch Eintauchen in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit oder Auftragen, beispielsweise Aufsprühen, der Beschichtungsflüssigkeit nanobeschichtet wird.
Aspekt 41: Verfahren nach einem der vier unmittelbar vorhergehenden Aspekte, bei dem der Proximalabschnitt (P) der Platine (1a; 1b; 1c) einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und der im Proximalabschnitt (P) erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) in ein elektrisch und thermisch isolierendes Schutzmaterial (K) eingebettet werden.
Aspekt 42: Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem als das Schutzmaterial (K) ein elektrisch und thermisch isolierendes Kunststoffmaterial verwendet und der Proximalabschnitt (P) der Platine (1a; 1b; 1c) einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und der im Proximalabschnitt (P) erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) mit dem Kunststoffmaterial umgossen wird.
Aspekt 43: Verfahren nach einem der zwei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, bei dem auch an einer äußeren Oberfläche des Schutzmaterials (K) eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) des Beschichtungsmaterials gebildet wird, vorzugsweise im Verfahrensschritt (e).
Aspekt 44: Verfahren nach einem der drei unmittelbar vorhergehenden Aspekte, bei der Temperatursensor mit dem Temperaturmesselement (10) voran axial bis wenigstens zum Schutzmaterial (K), vorzugsweise auch mit dem Schutzmaterial (K), im Verfahrensschritt (e) in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht wird.
Aspekt 45: Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem der Temperatursensor aus der Beschichtungsflüssigkeit entfernt und die benetzende Beschichtungsflüssigkeit durch Erwärmung oder Strahlung eingebacken und/oder ausgehärtet und dadurch die Nanoschicht (19) erhalten wird.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Gegenstands der Anmeldung anhand von Figuren näher erläutert. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, zählen zum Umfang der Offenbarung und können herangezogen werden, den Gegenstand und/oder das Verfahren der Anmeldung vorteilhaft weiterzubilden.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1: Platine mit Temperaturmesselement in einer perspektivischen Ansicht;
2: vordere Stirnseite der Platine, ohne Temperaturmesselement:
3: Seitenansicht eines Temperaturfühlers;
4: Seitenansicht der Platine;
5: Schnitt durch die Platine der 4 entlang einer Mittelebene;
6: Temperaturfühler in einer Seitenansicht;
7: Temperaturfühler der 6 in einer Einbausituation:
8: Schnittansicht eines alternativen Temperaturfühlers in einer Einbausituation.

Die 1 zeigt eine Platine 1a in Form eines langestreckten Quaders, dessen Länge um ein Vielfaches größer ist, als eine Höhe und eine Breite des Quaders. Die Platine 1a umfasst einen distalen Bereich, der das axial vordere Ende 2 und die vordere Stirnfläche 3a umfasst und einen sich an den distalen Bereich anschließenden proximalen Bereich, der das axial hintere Ende 4 der Platine 1a umfasst. Auf der Stirnseite 3a der Platine 1a ist ein Temperaturmesselement 10 angeordnet.
Auf den vier Außenseiten 5 der Platine ist jeweils eine Leiterbahn 11, 12, 13, 14 angeordnet, die sich von dem vorderen Ende 2 der Platine auf der jeweiligen Außenseite 5 bis zu jeweils einem Kabelanschluss-Kontaktfeld 15, 16 erstreckt, das nahe einem axial hinteren Ende 4 der Platine 1a im proximalen Bereich der Platine 1a auf der Oberfläche der Außenseite 5 gebildet ist. In der 1 mündet die Leiterbahn 11 in das Kabelanschluss-Kontaktfels 15, die Leiterbahn 12 in das Kabelanschluss-Kontaktfeld 16. Die Leiterbahnen 13, und 14, von denen nur das auf der vordere Stirnfläche 3a erstreckende distale Ende in der 1 zu sehen ist, sind bevorzugt identisch aufgebaut wie die auf der jeweiligen Außenseite 5 sichtbaren Leiterbahnen 11 und 12 und münden im proximalen Bereich 4 der Platine 1a ebenfalls in jeweils einem Kabelanschluss-Kontaktfeld.
Das Temperaturmesselement 10 kann auf die vordere Stirnfläche bevorzugt aufgeklebt oder auf andere bekannte Art mit der Platine 1a im Wesentlichen verliersicher verbunden sein.
Die 2 zeigt die vordere Stirnseite 3a der Platine 1a ohne das Temperaturmesselement 10. Auf der vorderen Stirnseite 3a münden die erste Leiterbahn 11 und die dritte Leiterbahn 13 in ein erste Sensor-Kontaktfeld 7, die zweite Leiterbahn 12 und die vierte Leiterbahn 14 in ein zweites Sensor-Kontaktfeld 14. Wie in der 1 zu sehen ist, sind das erste Sensor-Kontaktfeld 7 und das zweite Sensor-Kontaktfeld 8 in dem Bereich gebildet, in dem das Temperaturmesselement 10 mit der Platine 1a verbunden wird, so dass das Temperaturmesselement 10 zumindest im Ausführungsbeispiel das erste Sensor-Kontaktfeld 7 und das zweite Sensor-Kontaktfeld 8 im Wesentlichen vollständig überdeckt.
In der 3 ist in einer Seitenansicht ein Temperaturfühler abgebildet, der die Platine 1a mit dem Temperaturmesselement 10 umfasst, die über eine Anschlusseinrichtung 20, die eine Leitungsader 21 und ein Kabel 22 umfasst, mit einem Messsystem verbunden ist, das hergerichtet ist, die Messsignale des Temperaturelements 10 zum Beispiel zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben.
Die Leitungsader 21 ist mit dem ersten Anschluss- Kontaktfeld 15 verbunden. In gleicher Weise sind auch die weiteren Anschluss-Kontaktfelder 16 mit dem Kabel 22 verbunden, was in der 3 nicht zu erkennen ist. Das Kabel 22, die Leitungsader 21 und die Platine 1a in einem Bereich, der den proximalen Bereich 4 umfasst, sind mit einer bevorzugt elektrisch und/oder thermisch isolierenden Kunststoffschicht K überzogen oder in der Kunststoffschicht K eingebettet, um das Kabel 22, die Leitungsader 21 und die Platine im überzogenen Bereich gegenüber der Umgebung abzuschirmen. Ein vorderer Bereich der Platine 1a, der das vordere axiale Ende 2 und die vordere Stirnseite 3a umfasst, und das Temperaturmesselement 10 liegen außerhalb des Bereichs des Temperatursensors, der mit dem Kunststoffmaterial K überzogen ist. Dieser vordere Bereich der Platine 1a und des Temperaturmesselement 10 sind stattdessen mit einer Nanobeschichtung 19 überzogen, die dünner ist als das Kunststoffmaterial K. Die Nanoschicht bildet eine harte und glatte Oberfläche und schützt dadurch das Temperaturmesselement 10, die vordere Stirnseite 3a der Platine 1a und das axiale vordere Ende 2 der Platine 1a vor Beschädigung durch zum Beispiel Feststoffe, die von der zu messenden Flüssigkeit mitgeführt werden, durch zum Beispiel Korrosion und/oder Erosion, und kann zusätzlich elektrisch isolierenden und/oder antibakterielle und/oder schmutzabweisende Eigenschaften haben.
Die 4 zeigt eine abgeänderte Platine 1b, die im Wesentlich identisch aufgebaut ist, wie die Platine 1a. Auch die Platine 1b umfasst auf einer Außenseite 5 wenigstens eine erste Leiterbahn 11, die in einem distalen Bereich nahe dem axial hinteren Ende 4 der Platine 1b in ein erstes Anschluss-Kontaktfeld 15 mündet. Im Gegensatz zu der Platine 1a weist die Platine 1b in der vorderen Stirnseite 3b eine Ausnehmung 9 ( 5) auf, in die das Temperaturmesselement 10 teilweise eingefügt wird, so dass das Temperaturmesselement 10, wie in der 5 gezeigt, nur teilweise über die vordere Stirnseite 3b des axialen vorderen Endes 2 der Platine 1b vorsteht. Alternativ kann die Ausnehmung 9 in Axialrichtung der Platine 1b auch so tief sein, dass das in der Ausnehmung 9 aufgenommene Temperaturmesselement 10 plan mit der vorderen Stirnseite 3a der Platine 1b ist. Das Temperaturmesselement 10 kann kraft- und/oder formschlüssig in der Ausnehmung 9 mit der Platine 1b gebildet sein. Dabei kann das Temperaturmesselement 10 im Wesentlichen die gleichen Umfangsmaße haben, wie die Innenumfangsmaße der Ausnehmung 9, alternativ können die Innenumfangsmaße der Ausnehmung 9 größer sein, so dass das Temperaturmesselement 10 an seinen Umfangsseiten innerhalb der Ausnehmung 9 von dem Medium, dessen Temperatur gemessen werden soll, umspült wird. Am Boden der Ausnehmung 9 ist bevorzugt wenigstens ein erstes Sensor-Kontaktfeld 7 gebildet, das leitend mit dem Temperaturmesselement 10 verbunden ist. Entspricht der Innenumfang der Ausnehmung 9 dem Außenumfang des Temperaturmesselements 10, kann sich das wenigstens eine Sensor-Kontaktfeld 7 auch bis in eine Seiteninnenwand der Ausnehmung erstrecken, um das Temperaturmesselement 10 zumindest teilweise seitlich zu umgreifen.
Die 6 zeigt die Platine 1b mit dem Temperaturmesselement 10, dass nur teilweise über die vordere Stirnseite 3b der Platine 1b vorsteht. Wie bereits aus der 3 bekannt, kann die Platine 1b über eine Anschlusseinrichtung 20 zum Beispiel mit einem Messsystem verbunden werden. Die Anschlusseinrichtung 20 umfasst eine Leitungsader 21, ein Kabel 22 und ein Verbindungselement 23, beispielsweise eine Schelle oder ein Ringelement mit einem Außengewinde.
Ein der Platine 1b zugewandtes Ende des Kabels 22, die Leitungsader 21 und die Platine 1b in einem Proximalabschnitt P, mit Ausnahme des axialen vorderen Endes 2 mit der vorderen Stirnseite 3b und dem Temperaturmesselement 10, die einen Distalabschnitt D bilden, sind in ein Kunststoffmaterial K eingebettet. Dabei entspricht eine axiale Länge des Distalabschnitts D, im Wesentlichen der Tiefe der Ausnehmung 9 in Axialrichtung. Das Temperaturmesselement 10 und wenigstens das axial vordere Ende 2 der mit der vorderen Stirnseite 3b, die den Distalabschnitt D bilden, sind nicht mit der Kunststoffschicht K bedeckt. Im Bereich des Temperaturmesselements 10, der vorderen Stirnseite 3a der Platine 1b, und in einem distalen Bereich der Umhüllung des Temperatursensors aus dem Kunststoffmaterial K ist der Temperaturfühler mit eine Nanobeschichtung 19 überzogen, die in der 6 als Punktlinie eingezeichnet ist.
Die 7 zeigt den Temperatursensor in einer Einbausituation, beispielsweise in einer Rohrwand R, einem Deckel, oder einem anderen Ort. Der Temperatursensor soll die Nanobeschichtung 9 der 6 aufweisen, die sich in dem Proximalabschnitt P bis zu einer Schulter erstreckt, mit der der Temperatursensor an einer Gegenschulter in der Rohrwand R anliegt. Dabei kann der Temperatursensor mit dem Außengewinde der Schelle 23 oder des Ringelements in ein Innengewinde am Einbauort eingeschraubt sein. Dadurch kann das Kunststoffmaterial K, bei dem es sich um eine elastisch verformbares Kunststoffmaterial handeln kann, in dem Schulterkontakt als Dichtung funktionieren, die verhindert, dass das Medium im Bereich des Einbauorts des Temperatursensors aus der zum Beispiel Leitung austreten kann. Da das Medium zum Beispiel durch den Kapillareffekt bis an diese Schulter vordringen kann, kann die Nanobeschichtung 9 bis zu diesem Schulterbereich sinnvoll sein.
Die 8 zeigt eine weitere Ausführung eines Temperatursensors in einer Eibausituation, wie dies auch die 7 zeigt. Identische Bezugszeichen bezeichnen gleichartige Bauteile. Eine ausführliche Beschreibung der 8 erübrigt sich daher, es wird auf die Beschreibung der 7 verwiesen.
Anders als in den bisher gezeigten Ausführungen ist die Platine 1c als flacher Stab oder flache Platte gebildet. Das Temperaturmesselement 10 ist an einem Distalabschnitt D der Platine 1c, parallel zu einer Längsachse der Platine 1c verlaufend, angeordnet oder befestigt. Das heißt, dass die Platine 1c mit dem Temperaturmesselement 10 axial wesentlich weiter über den mit dem Kunststoffmaterial K umhüllten Proximalabschnitt P des Temperatursensors vorsteht, als dies bei dem Temperatursensor der 6 der Fall ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind des Temperaturmesselement 10, der axial über das Kunststoffmaterial K vorstehende Distalabschnitt D der Platine 1c und das Kunststoffmaterial K, respektive der Proximalabschnitt P, bis in dem zur 7 beschriebenen Schulterbereich, mit der Nanobeschichtung 19 überzogen.
Ein Vergleich der 7 und 8 zeigt, dass das Temperaturmesselement 10 des Ausführungsbeispiels der 7 zuverlässig im Wesentlichen immer parallel zu einer Fließrichtung des Mediums ausgerichtet ist. Bei dem Temperaturmesselement 10 des Ausführungsbeispiels der 8 ist die Ausrichtung des Temperaturmesselements 10 relativ zur Fließrichtung des Mediums dagegen nicht eindeutig festlegbar. Eine garantierte Einbaulage ist nur durch eine Führung zu realisieren, die den Temperatursensor linear führt, während dieser am Einbauort eingebaut wird. Wird der Temperatursensor zur Vorortmontage dagegen mit einem Außengewinde in ein Innengewinde eingeschraubt oder ohne Führung von Hand eingesteckt, ist die Endlage im Medienfluss anhängig von der Einschraubausgangslage des Temperaturmesselements 10 und der Anzahl der Umdrehungen des Gewindes bis in eine Endposition, oder von der Fingerfertigkeit oder Ruhe der Hand der Person, die den Temperatursensor in eine Öffnung zum Beispiel an einem Rohr einführt.
Auch wenn im Vorhergehenden die Ausführungsbeispiele ausschließlich mit einem Temperaturmesselement 10 bestückt sind, so weiß der Fachmann, dass das Temperaturmesselement 10 durch ein anderes Messelement ausgetauscht werden kann, um beispielsweise den Gehalt eines bestimmten Gases in einem Gasgemisch oder einer Flüssigkeit zu messen, etc.
Bezugszeichenliste

1a: Platine
1b: Platine
1c: Platine
2: vorderes axiales Ende
3a: vordere Stirnseite, vordere Stirnfläche
3b: vordere Stirnseite, vordere Stirnfläche
4: axial hinteres Ende
5: Seitenfläche
7: erstes Sensor-Kontaktfeld
8: zweites Sensor-Kontaktfeld
9: Ausnehmung, Vertiefung
10: Temperaturmesselement
11: erste Leiterbahn
12: zweite Leiterbahn
13: dritte Leiterbahn
14: vierte Leiterbahn
15: erstes Anschluss-Kontaktfeld
16: zweites Anschluss-Kontaktfeld
19: Nanoschicht
20: Anschlusseinrichtung
21: Leitungsader
22: Kabel
23: Schelle
K: Kunststoffmaterial
P: Proximalabschnitt
D: Distalabschnitt
R: Rohrwand

Claims

Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Messfluids, umfassend: (a) eine axial erstreckte Platine (1a; 1b; 1c) mit einem ein axial vorderes Ende (2) der Platine (1) umfassenden Distalabschnitt (D) und einem axial an den Distalabschnitt anschließenden Proximalabschnitt (P), (b) ein im Distalabschnitt (D) angeordnetes Temperaturmesselement (10), (c) ein erstes Anschluss-Kontaktfeld (15) und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld (16), die für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem vorgesehen und im Proximalabschnitt (P) angeordnet sind, und (d) eine erste Leiterbahn (11), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld (15) verbindet, und eine zweite Leiterbahn (12), die das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld (16) verbindet, (e) wobei das Temperaturmesselement (10) mit einer bevorzugt elektrisch isolierenden Nanoschicht (19) bedeckt ist, die das Temperaturmesselement (10) vor mechanischer Schädigung schützt.
Temperatursensor nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Nanoschicht (19) den Distalabschnitt (D) gemeinsam mit dem Temperaturmesselement (10) bedeckt.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein elektrisch und thermisch isolierendes Schutzmaterial (K), das den Proximalabschnitt (P), die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und an die Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) anschließende Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) einschließt, wobei der Distalabschnitt (D) axial über das Schutzmaterial (K) vorragt, wobei die Nanoschicht (19) bevorzugt den Proximalabschnitt (P) gemeinsam mit dem Distalabschnitt (D) und dem Temperaturmesselement (10) bedeckt.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanoschicht (19) aus einem Material besteht, das über einen Temperaturbereich von 0 bis 80 °C eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1.5 W / (m·K), vorzugsweise mehr als 4 W / (m·K), in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen aufweist.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanoschicht (19) eine Dicke von wenigstens 40 nm und höchstens eine Dicke von höchstens 1600 nm, bevorzugt von 100 ± 60 nm, besonders bevorzugt von 100 ± 30 nm, aufweist.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Temperaturmesselement (10) an einer das vordere Ende (2) bildenden vorderen Stirnfläche (3a) der Platine (1a; 1b) angeordnet ist oder die Platine (1b) an einer das vorderen Ende (2) bildenden Stirnfläche (3b) eine Vertiefung (9) aufweist und das Temperaturmesselement (10) in der Vertiefung (9) zumindest teilweise versenkt angeordnet ist.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platine (1a; 1b) quaderförmig und/oder stabförmig und/oder zylindrisch ist.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor ein oder mehrere weitere Anschluss-Kontaktfelder und eine oder mehrere weitere Leiterbahnen (13, 14) für die Verbindung des jeweiligen weiteren Anschluss-Kontaktfelds mit dem Temperaturmesselement (10) umfasst und der Temperatursensor in 3-Leitertechnik oder in 4-Leitertechnik ausgeführt ist.
Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanoschicht (19) überall eine gleichmäßige Dicke hat, die um maximal 20 nm oder maximal 10 nm variiert, und/oder die Nanoschicht (19) antibakterielle und/oder antistatische Eigenschaften hat.
Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors, bei dem (a) eine axial erstreckte Platine (1a; 1b; 1c), die einen Distalabschnitt (D) mit einem axial vorderen Ende (2) der Platine (1) und einen Proximalabschnitt (P) mit einem axial hinteren Ende (4) der Platine (1) umfasst, hergestellt wird, (b) im Proximalabschnitt ein erstes Anschluss-Kontaktfeld (15) und ein zweites Anschluss-Kontaktfeld (16) für einen elektrischen Anschluss des Temperatursensors an ein Messsystem erzeugt werden, (c) eine erste Leiterbahn (11) und eine zweite Leiterbahn (12) erzeugt werden, (d) im Distalabschnitt (D) ein Temperaturmesselement (10) angeordnet oder erzeugt wird, wobei die erste Leiterbahn (11) das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss-Kontaktfeld (15) verbindet, und die zweite Leiterbahn (12) das Temperaturmesselement (10) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss-Kontaktfeld (16) verbindet, und (e) und an einer äußeren Oberfläche des Temperaturmesselements (10) eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) eines elektrisch isolierenden Beschichtungsmaterials gebildet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem auch an einer äußeren Oberfläche (5) des Distalabschnitts (D) der Platine (1a; 1b; 1c) einschließlich der im Distalabschnitt (D) erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) des Beschichtungsmaterials gebildet wird, vorzugsweise im Verfahrensschritt (e).
Verfahren nach einem der zwei unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nanoschicht (19) im Verfahrensschritt (e) durch Eintauchen des Temperaturmesselements (10) in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit oder Auftragen, beispielsweise Aufsprühen, der Beschichtungsflüssigkeit erzeugt wird.
Verfahren nach einem der drei unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, bei dem auch an einer äußeren Oberfläche eines Schutzmaterials (K), in das wenigstens der Proximalabschnitt (P) der Platine (1a; 1b; 1c) einschließlich der Anschluss-Kontaktfelder (15, 16) und der im Proximalabschnitt (P) erstreckten Abschnitte der Leiterbahnen (11, 12) eingebettet sind, eine wenigstens 40 nm und höchstens 1600 nm dicke Nanoschicht (19) des Beschichtungsmaterials gebildet wird, vorzugsweise im Verfahrensschritt (e).
Verfahren nach einem der vier unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, bei der Temperatursensor mit dem Temperaturmesselement (10) voran axial bis wenigstens zum Schutzmaterial (K), vorzugsweise auch mit dem Schutzmaterial (K), im Verfahrensschritt (e) in eine das Beschichtungsmaterial oder Vorläuferkomponenten des Beschichtungsmaterials enthaltende Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht wird, der Temperatursensor aus der Beschichtungsflüssigkeit entfernt und die benetzende Beschichtungsflüssigkeit bevorzugt durch Erwärmung eingebacken und/oder ausgehärtet und dadurch die Nanoschicht (19) erhalten wird.