DE19839631C1

DE19839631C1 - Verfahren zum Herstellen eines Temperatursensors

Info

Publication number: DE19839631C1
Application number: DE1998139631
Authority: DE
Inventors: Franz Schoenegger
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2018-09-01

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Temperatursensors, insbesondere Heißleiter-(NTC)-Fühlers, der aus einem umhüllten Sensorelement mit Anschlußdrähten besteht, wird das Sensorelement vor dem Umhüllen unter Vakuum von der prozeß- und umweltbedingten Restfeuchte befreit. Anschließend wird das Sensorelement in eine Polymerlösung getaucht, die bevorzugt aus einer interten Fluor-Kohlenstoff-Verbindung in Kombination mit einem Acryl-Polymer besteht, und die im Anschluß an das Eintauchen ausgehärtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Temperatursensors, insbesondere Heißleiter-(NTC)-Fühlers, der aus einem umhüllten Sensorelement mit Anschlußdrähten be steht.

Ein derartiger Temperatursensor ist aus dem Siemens Matsushi ta Components Datenbuch 1996 "Heißleiter", Seite 63, bekannt. Sensoren kommen während ihres Betriebs unter Umweltbedingun gen mit Feuchte, zum Beispiel Luftfeuchtigkeit, in Kontakt. Es besteht nun die Gefahr, daß während der Betriebszeit des Sensors Undichtheiten, zum Beispiel bei umspritzten Umhüllun gen, an den Anschlußdrähten, entstehen, die zum Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Sensors führen. Unter elektrischer Belastung besteht die Gefahr, daß es zu Ausfäl len durch Lösungsvorgänge (z. B. Migration) der Kontaktmate rialien (z. B. Silber, Blei) kommt.

Durch Glaspassivierung läßt sich zwar technisch ein hoher Grad an Feuchteresistenz erzielen, jedoch lassen die hohen Verarbeitungstemperaturen beim Glaseinschmelzen keine präzi sen Sensoren zu. Weiterhin erfordert der Glaseinschmelzprozeß Werkstoffe und Kontaktierungsmethoden aus der Hochtemperatur technologie.

Es ist zwar auch möglich, Silikonöle als Migrationssperre zu verwenden, jedoch kann Silikonöl an ungeschützte elektrische Kontakte kriechen und auf kritischen Oberflächen aufgrund von Kurzschlußbildung zu Funktionsstörungen führen.

Aus der DE 44 27 161 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung ei nes PTC-Widerstandes bekannt, bei dem der Widerstandskörper aus Verbundstoff mit einer Polymer-Matrix und einem in die Poymer-Matrix eingebetteten pulverförmigen Füllstoff aus elektrisch leitfähigem Material besteht.

Aus WO 92/03833 A2 ist ein Dünnschichtwiderstandselement be kannt, das aus einem dünnen Film eines leitfähigen Materials besteht, das auf ein Substrat aus einem flexiblen thermopla stischen Material aufgebracht ist.

Aus der Zeitschrift tm 11/89, Seiten 428 bis 435 sind Pla stik- oder Glasgehäuse für Silicium-Temperatursensoren be kannt.

Aus der WO 92/19945 A1 ist ein Thermistorelement bekannt, das in ein vom einem Epoxipolymer überzogenes Glasgehäuse einge baut ist.

Aus der Zeitschrift "Technisches Messen" tm 56 (1989), 11, Seiten 418 bis 421 sind Sensoren bekannt, die eine Verkapse lung aus einem Polymerstoff aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines eingangs genannten Temperatursensors anzuge ben, das auch bei kunststoffumhüllten Sensoren einen hohen Grad von Feuchteresistenz gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sensorelement vor dem Umhüllen unter Vakuum von der prozeß- und umweltbedingten Feuchte befreit und in eine Polymerlösung getaucht wird, um eine das Sensorelement umhüllende Polymer schicht zu bilden, und daß die Polymerschicht ausgehärtet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird vor dem Herstellen der Um hüllung das Sensorelement unter Vakuum bei erhöhter Tempera tur von der prozeß- und umweltbedingten Restfeuchte befreit. Unmittelbar nach der Trocknung wird der aktive Sensorbereich (z. B. Keramikscheibe mit Kontaktierung) in eine Polymerlö sung getaucht, die aus einer inerten Fluor-Kohlenstoff- Verbindung in Kombination mit einem Acryl-Polymer besteht.

Durch Einstellung der Viskosität und Ausfahrgeschwindigkeit kann die Schichtdicke variiert werden (z. B. ca. 10 µm). An schließend wird die mechanische Festigkeit durch Härtung bei 100°C während einer Zeitdauer von 30 Minuten gesteigert.

Der derart hergestellte dünne Polymerfilm besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser.

Nach der weiteren Applikation, z. B. Umhüllen, Vergießen oder Umspritzen mit einem Epoxidharz, besitzt der Temperatursensor eine hohe Feuchteresistenz.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann nicht nur bei dem im Ausführungsbeispiel angeführten Heißleiter-Temperatursensor, sondern auch bei der Herstellung anderer feuchteempfindlicher Sensoren, z. B. Heißleiter-Minifühler oder Heißleitersyste men, angewandt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Temperatursensors, insbe sondere Heißleiter-(NTC)-Fühlers, der aus einem umhüllten Sensorelement mit Anschlußdrähten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement vor dem Umhüllen im Vakuum von der pro zeß- und umweltbedingten Restfeuchte befreit und in eine Po lymerlösung getaucht wird, um eine das Sensorelement umhül lende Polymerschicht zu bilden, und daß die Polymerschicht ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerlösung eine inerte Fluor-Kohlenstoff- Verbindung in Kombination mit einem Acryl-Polymer verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Variation der Viskosität der Polymerlösung und der Ausfahrgeschwindigkeit, mit der das Sensorelement nach dem Eintauchen in die Polymer lösung aus dieser wieder herausgezogen wird, eine ca. 10 µm dicke Polymerschicht erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung der Polymerschicht bei 100°C während ei ner Zeitdauer von 30 Minuten erfolgt.