EP4616438A1 - Druckbare paste, gedruckter dünnfilm, herstellverfahren, temperatursensor, einschaltstrombegrenzer, verwendung des gedruckten dünnfilms in einem elektrischen bauteil - Google Patents

Druckbare paste, gedruckter dünnfilm, herstellverfahren, temperatursensor, einschaltstrombegrenzer, verwendung des gedruckten dünnfilms in einem elektrischen bauteil

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Publication number
EP4616438A1
EP4616438A1 EP23820998.5A EP23820998A EP4616438A1 EP 4616438 A1 EP4616438 A1 EP 4616438A1 EP 23820998 A EP23820998 A EP 23820998A EP 4616438 A1 EP4616438 A1 EP 4616438A1
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EP
European Patent Office
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particles
printable
paste
thin film
conductive
Prior art date
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Pending
Application number
EP23820998.5A
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English (en)
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Inventor
Manfred Gruber
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Att Advanced Thermal Technologies GmbH
Original Assignee
Att Advanced Thermal Technologies GmbH
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Publication date
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    • H01C7/003—Thick film resistors

Definitions

  • the present invention relates to a printable paste according to claim 1, a method for producing the printable paste according to claim 15, a printed thin film comprising the printable paste according to claim 17, a method for producing the printed thin film according to claim 19, and a temperature sensor according to claim 20, an inrush current limiter according to claim 21 and the use of the printed thin film in an electrical component according to claim 22.
  • EP 2 919239 A1 is known from the prior art. It discloses an NTC sensor with a printable NTC paste based on silicon-carbon nanoparticles, which are printed on gold electrodes.
  • the silicon crystals are selected from doped silicon or non-doped silicon and the carbon particles are selected from the group consisting of soot, graphite flakes and graphene nanoplatelets.
  • the disadvantage of the known solution is that silicon is used as the NTC material, and that undoped and doped silicon is very energy-intensive to produce.
  • the change in NTC resistance with temperature is determined by the silicon (intrinsic property) and can only be influenced to a limited extent by doping.
  • Silicon forms an oxide layer (SiO2) in the presence of oxygen. This can have a thickness of up to 7 nm under natural ambient conditions. This changes the contact resistance from particle to particle, which leads to reduced long-term stability.
  • WO 2018/164570 A1 is known from the prior art.
  • a printed temperature sensor which has an electrical circuit with a pair of electrodes.
  • the sensor material arranged between the electrodes comprises semiconductive microparticles comprising a negative temperature coefficient (NTC) material, wherein the microparticles are mixed in a dielectric matrix.
  • the dielectric matrix serves as a binder for printing the sensor material, wherein the microparticles touch each other to form an interconnected network through the dielectric matrix, wherein the interconnected network of microparticles acts as a conductive path with a negative temperature coefficient between the electrodes.
  • US 3408311 A is known from the prior art. It discloses a temperature sensor made from a thin film, the base being a powder comprising an inorganic binder.
  • One object of the invention is to avoid at least one of the disadvantages of the prior art, and in particular to create an improved printable paste, which is preferably a functional paste for electrical components, with which a thin film can be printed in the wet state, which has a weak electrical conductivity, and in the dry state is not brittle and becomes increasingly electrically conductive, and has a strongly exponential temperature dependence. Furthermore, improved manufacturing processes are to be created, as well as improved temperature sensors or improved inrush current limiters. In addition, the printed thin film comprising the printed paste should be usable in an electrical component.
  • a printable paste according to the invention for producing an electrical component comprises a printable, electrically non-conductive varnish, electrically conductive particles and ceramic NTC particles, the electrically conductive particles and the ceramic NTC particles being distributed in a homogenized manner in the printable, electrically non-conductive varnish.
  • the particles are evenly distributed and form an electrically weakly conductive network, the printable paste being easy to process and reproducibly printable.
  • a stirrer with a crossbar stirrer is used, with a stirring speed of 500 revolutions per minute being used for 5 minutes.
  • the amount and shape of the conductive particles in the paste determine the resistance of a thin film at, for example, 25°C (R25).
  • the resistance behavior in the paste, or in the thin film that can be produced with it is largely determined by the intrinsic properties of the NTC particles.
  • the selection of the NTC particle materials in the paste makes it possible to adjust the resistance behavior in the thin film, in particular its steepness (B value) or to adjust the exponential temperature dependence of the thin film. This means that the NTC resistance behavior can be adjusted independently of the resistance at, for example, 25°C.
  • the resistance is largely dominated by the ceramic NTC particles and the resistance in the non-conductive varnish between the particles only plays a minor role.
  • Carbon, soot, nanotubes, silver, iron, steel, copper or similar electrically conductive particles are used as conductive particles.
  • conductive particles in the printable paste at least 50% by volume, or up to 70% by volume, of ceramic NTC particles is required so that in the dried state, for example in the form of a printed thin film, the desired percolation and thus a conductive thin film layer with a strong exponential temperature dependence is present. This means that the improved printable paste can be produced with less energy consumption per kilogram of paste produced than comparable printable pastes from the state of the art.
  • the printable varnish is electrically non-conductive, so that electrical contact in the wet paste is impossible.
  • the printable paste has a viscosity of 15 Pa s to 100 Pa s in the flowable state, the viscosity being determined using a Brookfield method.
  • the Brookfield viscosity usually refers to a viscosity measurement using a Brookfield viscometer. A motor in the viscometer rotates a spindle at a certain speed (measured in rpm) or shear rate, and the viscometer measures the resistance to rotation and gives a viscosity value.
  • the printable paste has a viscosity of preferably 20 Pa s to 60 Pa s in the flowing form, so that a suitable thin film between 10 micrometers and 250 micrometers can be produced easily and reproducibly, for example using a screen printing technique.
  • the conductive particles in the printable varnish are arranged in such a way that the percolation threshold in the paste is not reached. This means that a smaller amount of ceramic NTC particles is required in the printable paste.
  • the conductive particles improve the contact between the ceramic NTC particles.
  • the ceramic NTC particles are spaced apart from one another on average, with at least one conductive particle essentially being located between at least two ceramic NTC particles on average.
  • Percolation describes the formation of connected areas (clusters) between the ceramic NTC particles and the conductive particles in the printable paste or in the thin film produced with it.
  • the printable paste in question therefore statistically has no electrically conductive connection or has very weak electrical conductivity, since the printable varnish is electrically non-conductive and there are hardly any continuous clusters between the ceramic NTC particles and the conductive particles.
  • the resistance in the flowing or wet form is therefore high-resistance or infinite.
  • the conductive particles are smaller than 100 micrometers.
  • a paste with conductive particles with an average diameter of less than 100 micrometers can be printed easily and reproducibly.
  • the resistance behavior in a thin film produced with the printable paste can be reproducibly adjusted.
  • conductive particles are present which are smaller than 20 micrometers. Conductive particles with an average diameter of less than 20 micrometers diffuse better on average between the ceramic NTC particles, so that the percolation is improved and an improved, strongly exponential temperature behavior can be observed in the thin film produced with the printable paste.
  • the printable paste has at least less than 50% volume fraction of conductive particles.
  • the volume fraction of the conductive particles By varying the volume fraction of the conductive particles, the conductivity in the printable paste can be finely adjusted. Production fluctuations in the particle shape, size and conductivity of the ceramic NTC particles can thus be compensated without changing the steepness of the resistance behavior.
  • the shape or steepness of the NTC curve can thus be adjusted independently of one another by selecting the NTC ceramic and the resistance at e.g. 25°C by varying the proportion of conductive particles.
  • the ceramic NTC particles are powder particles so that the addition of the ceramic NTC particles to the printable paste can be easily dosed.
  • the ceramic NTC particles preferably have a diameter of less than 100 micrometers so that the temperature behavior of the ceramic NTC particles can be adjusted.
  • the ceramic NTC particles preferably have a diameter between 10 micrometers and 60 micrometers so that printed thin films can be produced reproducibly.
  • the conductive particles have a diameter of less than 50% of the diameter of the ceramic NTC particles. This allows the conductive particles to diffuse more easily between the ceramic NTC particles when forming a thin film in order to exceed the percolation threshold.
  • a thin film formed using the printable paste is sufficiently elastic so that it can be printed on film substrates and does not form cracks or craters in the thin film.
  • the conductive particles have a diameter of less than 30% of the diameter of the ceramic NTC particles. This further improves the diffusion of the conductive particles and the thin film formed from the printable paste is not brittle.
  • the conductive particles are rod-shaped or disc-shaped. This ensures stable and safe percolation between the ceramic NTC particles with even smaller amounts of conductive particles added.
  • a rod-shaped conductive particle is a nanotube and a disc-shaped conductive particle is a silver particle or carbon particle or graphite particle.
  • the ceramic NTC particles preferably comprise metal oxides, whereby metal oxides of the elements manganese, iron, nickel, cobalt or titanium can be used, for example. This allows an improved NTC behavior to be set in order to achieve the desired highly exponential temperature behavior.
  • NTC materials also called thermistors, are temperature-dependent resistors which have a negative temperature coefficient as an essential property and conduct electrical current better at high temperatures than at low temperatures.
  • the printable paste preferably has at least less than 50% by volume of ceramic NTC particles.
  • the lower solid content of the NTC material in the printable paste increases the flexibility and mechanical stability of an applied thin film that comprises the printable paste.
  • a processed thin film (printed and dried) with the printable paste is very stable and insensitive to resistance drifts, i.e. the change in electrical resistance over time, even under high thermal cycling.
  • the NTC particles thus form a maximum weakly conductive continuous network through the printable paste.
  • the printable paste is therefore particularly easy to print and process.
  • the printable paste contains more than 10% by volume of ceramic NTC particles in order to ensure a sufficiently high percolation so that a strongly exponential temperature behavior is guaranteed.
  • the printable, electrically non-conductive lacquer is solvent-based.
  • Ceramic NTC particles can be water-sensitive, so that the use of a solvent-based, printable lacquer in the printable paste keeps the temperature behavior of the printable paste reproducibly stable over many temperature cycles.
  • Solvent-based printable lacquers comprise at least acrylic, or epoxy, or silicone, or polyurethane, or polyamide and other components. Any resistance drifts can be minimized.
  • the printable varnish is water-based, so that the printable paste can be produced in a more environmentally friendly way.
  • the printable, non-conductive lacquer preferably comprises at least one organic polymer. This is simply dried at low temperatures, less than 200 °C. During drying, the particles in the paste do not fuse together; instead, the solvents are simply removed and any cross-linking reactions are activated. This makes it easy to produce thin films on film substrates without damaging the film, making them particularly suitable for printed electronics.
  • a method according to the invention for producing a printable paste, in particular a paste as described above comprises the following steps: a) providing a printable, electrically non-conductive varnish b) adding electrically conductive particles to the printable, electrically non-conductive varnish, the addition being carried out to below the percolation threshold c) adding ceramic NTC particles to the printable, electrically non-conductive varnish d) homogenizing the electrically conductive particles and the NTC particles in the printable, electrically non-conductive varnish.
  • the printable paste according to the invention can therefore be produced using the process with less energy consumption per kilogram of paste produced than comparable printable pastes from the state of the art. This protects the environment because fewer CO2 emissions are caused. In addition, costs, especially taxes, can be saved.
  • the method is carried out at least in the previously stated order a) to d), so that the setting of a target value of the temperature dependence is improved without having to change the design of the printed thin film.
  • At least less than 50% by volume of the ceramic NTC particles are added.
  • the lower solid content of the NTC material in the printable paste increases the flexibility and mechanical stability in an applied thin film.
  • a processed thin film layer (printed and dried) with the printable paste is very stable and insensitive to resistance drifts.
  • more than 10% by volume of the ceramic NTC particles are added to ensure a sufficiently high percolation so that a strongly exponential temperature behavior can be guaranteed.
  • a printed thin film according to the invention for an electrical component comprises at least one printable paste, as described above.
  • the printed thin film can be designed as a thin film layer in an electrical component.
  • the lower solid content of the NTC material increases the flexibility and mechanical stability of the dried thin film. Fracture of the thin film under mechanical stress on the electrical component can be prevented because the thin film is not brittle in the dry state.
  • the electrical resistance of the dried thin film layer can be adjusted to a target value without having to change the design of the electrical component.
  • the shape of the strongly exponential temperature dependence of the resistance is retained (temperature difference -100°C Change in resistance greater than a factor of 20). As a result, high manufacturing tolerances of the ohmic resistance only lead to a relatively small measurement inaccuracy.
  • the dried printed thin film is comparable in its properties to a ceramic NTC.
  • the resistance of the finished component can be influenced by the electrical properties of the ceramic NTC particles used or the conductive particles in the printable paste, the concentration of these, the printed thin film thickness, the printed area and the electrode spacing and width of the printed electrodes.
  • the Thin film can be less than 250 micrometers thick, and in particular between 10 - 100 micrometers thick, without being brittle and breaking. Furthermore, the thin film can be produced with less energy consumption per kilogram of paste produced than comparable thin films of printable pastes from the state of the art.
  • the printed thin film is preferably produced using a screen printing process.
  • Screen printing is primarily used, but offset, inkjet or pad printing processes can also be used.
  • the screen printing used here is carried out using a screen fabric, whereby the wet film thickness can be adjusted roughly and by varying the screen printing parameters (squeegee speed, squeegee angle, etc.).
  • the mesh size of the screen fabric is larger than the particle size in order to prevent the screen fabric from clogging during printing.
  • the maximum grain size of the particles limits the selection of possible screen fabrics that can be used for the screen printing process.
  • the grain size of the particles must be smaller than the mesh size of the screen fabric or the characteristic size for the other printing processes mentioned above.
  • a method according to the invention for producing an electrically conductive thin film for an electrical component with a previously described printable paste wherein the printable paste is printed onto a substrate and at least the printable paste is dried at a temperature of less than 200 °C, so that the paste becomes electrically conductive and in particular an electrical connection is formed between the electrically conductive particles and the ceramic NTC particles in order to form a strongly exponential temperature dependence in the electrically conductive thin film.
  • an adjacent network is formed with the electrically conductive particles and the ceramic NTC particles without the said particles fusing together.
  • the drying temperature and time depend on the printable paste in the flowing state and the substrate thickness. However, it must be ensured that the solvents have completely escaped from the printed thin film.
  • the printed thin film can also be additionally irradiated with infrared radiation.
  • An applicable setting of a drying oven would be, for example, in a continuous oven at 140°C and a residence time of 10 minutes in the continuous oven (belt speed 1 m/min, oven length 10 m).
  • the printable paste is printed directly onto a substrate that is at least partially electrically conductive. This means that additional contacting of the printed thin film is unnecessary.
  • the substrate can, for example, have a silver layer as the first electrode.
  • the substrate can be a thin film, so that the heat flows are only slightly distorted at high heat transfer coefficients.
  • a processed thin film (printed and dried) with the printable paste is very stable and insensitive to resistance drifts.
  • a temperature sensor according to the invention comprises a first electrode and a second electrode, as well as at least one printed thin film, as described above.
  • the printed temperature sensor cannot be felt or sensed in the vehicle interior.
  • the thin temperature sensor has only very small elevations and a very high heat transfer coefficient. The temperature sensor does not require calibration. High manufacturing tolerances when producing the temperature sensor as a thin film with the printed paste only lead to small measurement inaccuracies. Due to the thin film, the thermal inertia is very low, so that the temperature can be measured almost in real time.
  • the resistance of the finished temperature sensor can be influenced on the one hand by the electrical properties of the ceramic NTC or conductive particles used in the printable paste, the concentration of these, the thin film thickness, the printed area and the electrode spacing and the electrode width of the printed electrodes.
  • the temperature sensor can be easily integrated into a flexible heating foil.
  • the printed temperature sensors can be manufactured in very thin thicknesses and can therefore also be used in areas where local unevenness is undesirable. Furthermore, temperature sensors can be manufactured based on thin foils that have a high heat transfer coefficient and thus the heat flows are only slightly distorted.
  • An inrush current limiter comprises at least one printed thin film as disclosed here. This creates an inexpensive printed inrush current limiter for electrical components.
  • the effect as an inrush current limiter decreases with increasing temperature.
  • the effect as an inrush current limiter can be influenced by the design of the printed thin film with the ceramic NTC particles in the printable paste.
  • the thickness of the substrate and/or the total thickness or the printed thin film of the inrush current limiter can be varied in such a way that a desired inrush current limitation can be set.
  • the thin film is not noticeable, adhesive-free, and inexpensive.
  • the printed temperature sensor electrode can be produced at the same time as a heating electrode, for example, so that the production of a heating film including a temperature sensor is simplified and shortened in time.
  • the thin film can simply be applied to the temperature sensor electrode in a subsequent process step.
  • the invention also includes individual features in the figures, even if they are shown there in connection with other features and/or are not mentioned above. Furthermore, the expression “comprise” and derivatives thereof do not exclude other elements or steps. Likewise, the indefinite article “a” or “an” and derivatives thereof do not exclude a plurality. The functions of several features listed in the claims can be fulfilled by a unit. The terms “essentially”, “about”, “approximately” and the like in connection with a property or a value in particular also define precisely the property or precisely the value. All reference signs in the patent claims are not to be understood as limiting the scope of the patent claims.
  • Fig. 1 a strongly exponential temperature behavior of a printable paste or a printed thin film comprising a printable paste
  • Fig. 2 a printable paste according to the invention in a schematic view
  • Fig. 3 another printable paste according to the invention in a schematic view
  • Fig. 4a-4c a simplified representation of a method for producing a printable paste according to Fig. 2 in a schematic view
  • Fig. 5 a thin film according to the invention with a printable paste according to Fig. 2 in a schematic view
  • Fig. 6 an inrush current limiter according to the invention with a printed thin film according to Fig. 5 in a schematic view, and
  • Fig.7 a temperature sensor according to the invention with a printed thin film according to Fig. 5 in a schematic view.
  • Fig. 1 shows a graph 15 with a strongly exponential temperature behavior of a printable paste or a printed thin film with the printable paste, which are described below.
  • the temperature in °C is shown linearly on the abscissa and the electrical resistance in ohms is shown logarithmically on the ordinate.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the printable paste 20 for producing an electrical component comprising a solvent-based, printable electrically non-conductive paint 22, electrically conductive particles 25 and ceramic NTC particles 30, wherein the electrically conductive particles 25 and the ceramic NTC particles 30 are homogenized and evenly distributed in the printable electrically non-conductive paint 22.
  • the particles 25, 30 form an electrically weakly conductive network 35 through the printable paste.
  • the printable paste 20 has a viscosity of 20 Pa s to 60 Pa s in the flowable state.
  • the conductive particles 25 in the printable varnish 22 are arranged in such a way that the percolation threshold in the printable paste 20 is not reached.
  • the ceramic NTC particles 30 are spaced apart from one another on average, with at least one conductive particle 25 being located between at least two ceramic NTC particles 30 on average.
  • the conductive particles 25 are smaller than 100 micrometers, with disc-shaped conductive particles 25 being present which are smaller than 20 micrometers. Conductive particles 25 with an average diameter of less than 20 micrometers diffuse better on average between the ceramic NTC particles 30.
  • the printable paste 20 contains less than 25% by volume of conductive particles 25 and less than 50% by volume of ceramic NTC particles 30.
  • the ceramic NTC particles 30 are powder particles and have a diameter between 10 micrometers and 100 micrometers.
  • the ceramic NTC particles 30 are metal oxides which comprise nickel.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the printable paste 20a for producing an electrical component as disclosed in Fig. 2, wherein the printable paste 20a has at least less than 50% volume fraction of conductive particles 25a and more than 10% ceramic NTC particles 30a.
  • the ceramic NTC particles 30a are metal oxides of manganese and the conductive particles 25a are rod-shaped nanotubes.
  • the ceramic NTC particles 30a are powder particles and have a diameter between 30 micrometers and 60 micrometers, whereby these diameters are also possible for other NTC materials.
  • Fig. 4a to Fig. 4c show an embodiment of a method according to the invention for producing a printable paste 20 according to Fig. 2, comprising the following steps: a) providing the solvent-based printable electrically non-conductive varnish 22 b) adding electrically conductive particles 25 to the printable electrically non-conductive varnish 22, the addition being carried out to below the percolation threshold c) adding ceramic NTC particles 30 to the printable electrically non-conductive varnish 22 d) homogenizing the electrically conductive particles 25 and the NTC particles 30 in the printable electrically non-conductive varnish 22.
  • At least less than 50% by volume of the ceramic NTC particles 30 are added.
  • Fig. 5 shows a printed thin film 40 for an electrical component comprising at least one printable paste 20 according to Fig. 2, as previously described.
  • the thin film 40 is printed on a flexible substrate, a thin film 41.
  • the dried and printed thin film 40 is comparable in its properties to a ceramic NTC.
  • the resistance in the printed thin film 40 in a finished electrical component can be influenced on the one hand by the electrical properties of the ceramic NTC particles 30 used or the conductive particles 25 in the printable paste 20, the concentration of these, the printed thin film thickness and the printed area.
  • the thin film 40 is less than 250 micrometers thick without being brittle and breaking and was produced using a screen printing process.
  • the printable paste 20 is dried at a temperature of less than 200 °C so that the paste 20 becomes electrically conductive and an electrical connection is formed between the electrically conductive particles 25 and the ceramic NTC particles 30 in order to form a strongly exponential temperature dependence in the electrically conductive thin film 40.
  • an adjacent network is formed with the electrically conductive particles 25 and the ceramic NTC particles 30 without the said particles 25, 30 fusing together.
  • An applicable setting of an oven is, for example, in a continuous oven 45 at 140 °C and a residence time of 10 minutes in the continuous oven 45 (belt speed 1 m/min, oven length 10 m).
  • Fig. 6 shows an embodiment of the inrush current limiter 50 according to the invention comprising at least one printed thin film 40, as shown in Fig. 5.
  • the printed inrush current limiter for electrical components is arranged between two electrodes 51, 52.
  • the resistance of the finished inrush current limiter is influenced by the electrical properties of the ceramic NTC particles 30 used or the conductive particles 25 in the thin film 40, the concentration of the particles 30, 25, the thin film thickness, and/or the printed area.
  • the inrush current limitation is at its maximum in the idle state at the time of switching on, since this is an inherent property of an NTC material. The effect as an inrush current limiter 50 decreases with increasing temperature.
  • the thickness of the substrate and/or the total thickness of the inrush current limiter can be varied such that a The desired inrush current limit can be set. As a rule, smaller resistors are required than with a temperature sensor (thus either more area printed with paste, smaller electrode distances, or more conductive paste).
  • Fig. 7 shows an embodiment of the temperature sensor 60 according to the invention comprising a first electrode 61 and a second electrode 62, as well as at least one printed thin film 40, as previously described.
  • the printed temperature sensor 60 can be easily integrated into an electrical component, such as a heating foil for heating the surface of a vehicle interior.
  • a possible circuit design is shown here.
  • the printable paste 20 is printed onto a previously generated electrode image (left) using screen printing.
  • the electrodes 61, 62 are made of silver and are also printed on.
  • the electrodes 61, 62 have webs 63, 64 which are spaced apart from one another and interlock on the thin film 41.
  • the printable paste 20 is printed over the area of the webs 63, 64 over the electrodes 61, 62 and forms the previously described thin film (right) when dry.
  • the electrodes can also be printed over a

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine druckbare Paste 20 zum Herstellen eines elektrischen Bauteils umfassend einen druckbaren, nichtleitenden Lack 22, elektrisch leitfähige Partikel 25 sowie keramische NTC-Partikel 30, wobei die elektrisch leitfähigen Partikel 25 und die keramischen NTC-Partikel 30 homogenisiert im druckbaren, nichtleitenden Lack 22 verteilt angeordnet sind. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer druckbaren Paste, einen Dünnfilm umfassend die druckbare Paste, ein Herstellverfahren des Dünnfilms sowie einen Temperatursensor und einen Einschaltstrombegrenzer umfassend den Dünnfilm mit der druckbaren Paste.

Description

Druckbare Paste, Herstellverfahren einer druckbaren Paste, gedruckter Dünnfilm mit der druckbaren Paste, Herstellverfahren des gedruckten Dünnfilms, sowie Temperaturfühler und Einschaltstrombegrenzer mit dem gedruckten Dünnfilm, Verwendung des gedruckten Dünnfilms in einem elektrischen Bauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft eine druckbare Paste gemäss dem Patentanspruch 1 , ein Verfahren zum Herstellen der druckbaren Paste gemäss Patentanspruch 15, einen gedruckten Dünnfilm umfassend die druckbare Paste gemäss dem Patentanspruch 17, ein Verfahren zum Herstellen des gedruckten Dünnfilms gemäss dem Patentanspruch 19, und ein Temperatursensor gemäss dem Patentanspruch 20, einen Einschaltstrombegrenzer gemäss dem Patentanspruch 21 sowie die Verwendung des gedruckten Dünnfilms in einem elektrischen Bauteil gemäss dem Patentanspruch 22.
Technologischer Hintergrund
Im Bereich der gedruckten Elektronik ist es oft nötig, Schaltungselemente mit definierter Temperaturabhängigkeit und Genauigkeit wie Temperatursensoren oder Einschaltstrombegrenzer zu integrieren. Dies kann einerseits durch Bestücken von Bauteilen auf gedruckte oder geätzte Schaltungen oder durch Drucken von funktionellen Pasten ermöglicht werden. Bestückte SMD (surface mounted device) Bauteile wie z.B. Platinwiderstände oder keramische NTCs (negativen Temperaturkoeffizienten) haben den Nachteil, dass beim Bestücken von gedruckten Elektroden oft teure leitfähige Klebestoffe verwendet werden. Bei geätzten Elektroden hat man Reflow-Lötprozesse, die eine hohe Temperaturstabilität des Basismaterials erfordern. Weiters führen die Bauteile im Bereich der Integration durch die geometrischen Dimensionen zu einer örtlich erhöhten Dicke. Dies kann gerade bei Anwendungen, wo eine flache Ausführung ohne Erhebungen gefordert ist, nachteilig sein. Weiters führen bestückte Bauteile zu einer Reduktion der Flexibilität bzw. einer reduzierten mechanischen Festigkeit. Auf Grund der Fertigungstoleranzen bei kostengünstigen Druckprozessen, müssen bei der Herstellung von gedruckten Temperatursensoren aus dem Stand der Technik, diese oft aufwendig kalibriert werden, damit eine brauchbare Messgenauigkeit erzielt werden kann. Weiters müssen die Kalibrierdaten in das Steuer- oder Messgerät übertragen werden. Um genaue Messergerbnisse zu erzielen, kann weiters eine Vierleitermessung erforderlich sein.
Aus dem Stand der Technik ist die EP 2 919239 A1 bekannt. Darin ist ein NTC-Sensor mit einer druckbaren NTC-Paste auf der Grundlage von Silizium-Kohlenstoff- Nanopartikel offenbart, welche flächenmässig auf Goldelektroden gedruckt werden. Die Siliziumkristalle sind aus dotiertem Silizium oder nicht dotiertem Silizium ausgewählt und die Kohlenstoffteilchen sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ruß, Graphitflocken und Graphen-Nanoplättchen besteht.
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass Silizium als NTC-Material eingesetzt ist, und dass undotiertes und dotiertes Silizium sehr energieintensiv in der Herstellung ist. Die Änderung des NTC-Widerstandes mit der Temperatur ist durch das Silizium (intrinsische Eigenschaft) vorgegeben und kann nur bedingt durch Dotierung beeinflusst werden. Silizium bildet unter Anwesenheit von Sauerstoff eine Oxidschicht (SiO2). Diese kann bei natürlichen Umgebungsbedingungen eine Dicke von bis zu 7 nm aufweisen. Dadurch verändert sich der Übergangswiderstand von Partikel zu Partikel, was zu einer verminderten Langzeitstabilität führt.
Aus dem Stand der Technik ist die WO 2018/164570 A1 bekannt. Darin ist ein gedruckter Temperatursensor offenbart, der eine elektrische Schaltung mit einem Paar von Elektroden aufweist. Das Sensormaterial, das zwischen den Elektroden angeordnet ist, weist halbleitende Mikropartikel auf, die ein NTC-Material mit einem negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) umfassen, wobei die Mikropartikel in einer dielektrischen Matrix gemischt sind. Die dielektrische Matrix dient als ein Bindemittel zum Drucken des Sensormaterial, wobei die Mikropartikel einander berühren, um ein miteinander verbundenes Netzwerk durch die dielektrische Matrix zu bilden, wobei das miteinander verbundene Netzwerk von Mikropartikeln als ein leitender Pfad mit negativem Temperaturkoeffizienten zwischen den Elektroden wirkt.
Nachteilig an diesen bekannten Lösungen ist, dass aufgrund des sehr hohen Feststoffanteil im Sensormaterial, das Sensormaterial, umfassend die Matrix und die Mikropartikel, spröde wird und die Flexibilität des Temperaturfühlers dadurch sinkt. Weiters nachteilig ist, dass eine starke Abhängigkeit der Partikelform und Partikelgrösse auf Leitfähigkeit in dem NTC-Material geben ist, sodass ein Volumenanteil von grösser 50% an NTC-Material notwendig ist. Aus dem Stand der Technik ist die US 2022/065707 A1 bekannt. Darin sind unterschiedliche Dünnfilme für einen Temperatursensor offenbart, wobei zumindest eine Ausführungsform ein Dünnfilm mittels einer Auftropftechnik erstellt ist. Diese Ausführungsform umfasst einen Lack und leitfähige Komponenten. Als leitfähige Komponente sind konjungierte Polymereinheiten bereitgestellt, welches mittels Alkalimetalle dotiert sind.
Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass der Widerstand massgeblich durch den Widerstand von Lücken zwischen den sich nicht berührenden leitenden Polymereinheiten dominiert wird. Dieser Widerstand ist temperaturabhängig und bildet einen NTC Effekt (electron hopping transport) aus.
Aus dem Stand der Technik ist die US 3408311 A bekannt. Darin wird ein aus einem Dünnfilm hergestellter Temperatursensor offenbart, wobei dies Basis ein Pulver ist, das einen anorganischen Binder umfasst.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass derartige Dünnfilme gesintert werden müssen und daher für die gedruckte Elektronik unbrauchbar sind.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin mindestens einen der Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere eine verbesserte druckbare Paste zu schaffen, welche bevorzugt eine funktionelle Paste für elektrische Bauteile ist, mit der im feuchten Zustand ein Dünnfilm druckbar ist, der dabei elektrisch schwach leitend wirkt, und im trockenen Zustand nicht spröde ist und elektrisch verstärkt leitfähig wird, und dabei eine stark exponentielle Temperaturabhängigkeit aufweist. Weiters sollen verbesserte Herstellverfahren geschaffen werden, sowie verbesserte Temperatursensoren oder verbesserte Einschaltstrombegrenzer geschaffen werden. Zuzüglich soll der gedruckte Dünnfilm umfassend die gedruckte Paste in einem elektrischen Bauteil verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt. Eine erfindungsgemässe druckbare Paste zum Herstellen eines elektrischen Bauteils umfasst einen druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack, elektrisch leitfähige Partikel sowie keramische NTC-Partikel, wobei die elektrisch leitfähigen Partikel und die keramischen NTC-Partikel homogenisiert im druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack verteilt angeordnet sind. In der homogenisierten, druckbaren Paste sind die Partikel gleichverteilt und bilden ein elektrisch schwach leitendes Netzwerk aus, wobei die druckbare Paste leicht verarbeitbar ist und reproduzierbar druckbar ist. Beispielsweise wird beim Homogenisieren der druckbaren Paste ein Rührer mit einem Querbalkenrührer verwendet, wobei eine Rührgeschwindigkeit von 500 Umdrehungen pro Minute für 5 Minuten verwendet wird. Die Menge und Form der leitfähigen Partikel in der Paste bestimmen den Widerstand bei beispielsweise 25°C (R25) eines Dünnfilms. Durch Zugabe von leitfähigen Partikeln in den druckbaren Lack und der keramischen NTC-Partikel wird die Perkolation in der Paste deutlich verbessert, wobei die leitfähigen Partikel die Kontaktierung der keramischen NTC-Partikel zueinander verbessern. Das Widerstandsverhalten in der Paste, bzw. im damit herstellbaren Dünnfilm wird massgeblich von den intrinsischen Eigenschaften der NTC-Partikel gebildet. Die Auswahl der NTC-Partikelmaterialien in der Paste ermöglicht das Widerstandsverhalten im Dünnverhalten einzustellen, insbesondere deren Steilheit (B-Wert) bzw. ein Einstellen der exponentiellen Temperaturabhängigkeit des Dünnfilms. Damit ist das NTC- Widerstandsverhalten unabhängig vom Widerstand bei beispielsweise 25°C einstellbar. Durch eine ausreichende Perkolation der NTC Partikel im getrockneten Dünnfilm, wird der Widerstand massgeblich durch die keramischen NTC Partikel dominiert und der Widerstand im nichtleitenden Lack zwischen den Partikeln spielt nur eine untergeordnete Rolle. Als leitfähige Partikel werden insbesondere Carbon, Russ, Nanotubes, Silber, Eisen, Stahl, Kupfer oder vergleichbare elektrisch leitfähige Partikel verwendet. Ohne leitfähige Partikel in der druckbaren Paste benötigt man mindestens 50% Volumenanteil, oder bis zu 70% Volumenanteile an keramischen NTC-Partikeln, damit im getrockneten Zustand, beispielsweise ausgebildet als gedruckter Dünnfilm, die gewünschte Perkolation und damit eine leitfähige Dünnfilmschicht mit stark exponentieller Temperaturabhängigkeit vorhanden ist. Damit ist die verbesserte druckbare Paste mit weniger Energieverbrauch pro Kilogramm hergestellter Paste herstellbar als vergleichbare druckbare Pasten aus dem Stand der Technik. Dies schützt die Umwelt, da weniger CO2 Emission verursacht wird. Darüber hinaus sind Kosten, insbesondere CO2 Steuern, einsparbar. Der druckbare Lack ist elektrisch nichtleitend, sodass eine elektrische Kontaktierung in der feuchten Paste ausgeschlossen ist. Die druckbare Paste weist im fliessbaren Zustand eine Viskosität von 15 Pa s bis 100 Pa s auf, wobei die Viskosität mit einer Brookfield-Methode bestimmt ist. Die Brookfield- Viskosität bezieht sich in der Regel auf eine Viskositätsmessung mit einem Brookfield- Viskosimeter. Dabei dreht ein Motor des Viskosimeters eine Spindel mit einer bestimmten Geschwindigkeit (gemessen in U/min) oder Scherrate, und das Viskosimeter misst den Widerstand gegen die Rotation und gibt einen Viskositätswert an. Die druckbare Paste weist in der fliessenden Form eine Viskosität von bevorzugt 20 Pa s bis 60 Pa s auf, sodass ein geeigneter Dünnfilm zwischen 10 Mikrometer und 250 Mikrometer einfach und reproduzierbar, beispielsweise mit einer Siebdrucktechnik, herstellbar ist.
Vorzugsweise sind die leitfähigen Partikel im druckbaren Lack derart angeordnet, dass die Perkolationsschwelle in der Paste unterschritten ist. Damit ist eine geringere Menge an keramischen NTC-Partikeln in der druckbaren Paste notwendig. Die leitfähigen Partikel verbessern die Kontaktierung der keramischen NTC-Partikel zueinander. In der fliessenden bzw. feuchten Paste sind die keramischen NTC-Partikel im mittlernen Durchschnitt voneinander beabstandet, wobei sich im mittleren Durchschnitt im Wesentlichen zumindest ein leitfähiges Partikel zwischen zumindest zwei keramischen NTC-Partikeln befindet.
Die Perkolation beschreibt das Ausbilden zusammenhängender Gebiete (Cluster) zwischen den keramischen NTC-Partikeln und den leitfähigen Partikeln in der druckbaren Paste bzw. im damit hergestellten Dünnfilm. Die vorliegende druckbare Paste weist somit in ihrer fliessenden bzw. feuchten Form statistisch gesehen keine elektrisch leitfähige Verbindung auf bzw. eine sehr schwache elektrische Leitfähigkeit auf, da der druckbare Lack elektrisch nichtleitend ist und es kaum durchgehenden Clusterzwischen den keramischen NTC-Partikeln und den leitfähigen Partikeln gibt. Der Widerstand in der fliessenden bzw. feuchten Form ist somit hochohmig bzw. unendlich.
Bevorzugterweise sind die leitfähigen Partikel kleiner 100 Mikrometer. Eine Paste mit leitfähigen Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 100 Mikrometer lässt sich einfach und reproduzierbar drucken. Insbesondere ist das Widerstandsverhalten in einem mit der druckbaren Paste hergestellten Dünnfilm reproduzierbar einstellbar. Bevorzugt sind leitfähige Partikel vorhanden, welche kleiner als 20 Mikrometer sind. Leitfähige Partikel mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 20 Mikrometer diffundieren im Mittel verbessert zwischen die keramischen NTC-Partikel, sodass die Perkolation verbessert ist und ein verbessertes stark exponentielles Temperaturverhalten im Dünnfilm, hergestellt mit der druckbaren Paste, feststellbar ist.
Vorzugsweise weist die druckbare Paste zumindest weniger als 50% Volumenanteile an leitfähigen Partikeln auf. Durch die Variation des Volumenanteils der leitfähigen Partikel kann die Leitfähigkeit in der druckbaren Paste fein eingestellt werden. Somit können Produktionsschwankungen der Partikelform, Größe und Leitfähigkeit der keramischen NTC-Partikel kompensiert werden, ohne die Steilheit im Widerstandsverhalten zu verändern. Somit kann die Form bzw. Steilheit der NTC Kurve durch die Auswahl der NTC-Keramik und der Widerstand bei z.B. 25°C durch Variation des Anteils an leitfähigen Partikeln unabhängig voneinander eingestellt werden.
Bevorzugterweise sind die keramischen NTC-Partikel Pulverpartikel, sodass die Zugabe der keramischen NTC-Partikel zur druckbaren Paste einfach dosierbar ist.
Vorzugsweise weisen die keramischen NTC-Partikel einen Durchmesser kleiner als 100 Mikrometer auf, sodass das Temperaturverhalten der keramischen NTC-Partikel einstellbar ist. Bevorzugt weisen die keramischen NTC-Partikel einen Durchmesser zwischen 10 Mikrometer und 60 Mikrometer auf, sodass gedruckte Dünnfilme reproduzierbar herstellbar sind.
Bevorzugterweise weisen die leitfähigen Partikel einen Durchmesser von weniger als 50% des Durchmessers der keramischen NTC-Partikel auf. Damit können die leitfähigen Partikel bei der Bildung eines Dünnfilms einfacher zwischen die keramischen NTC- Partikel diffundieren, um die Perkulationsschwelle zu überschreiten. Ein mithilfe der druckbaren Paste ausgebildeter Dünnfilm ist hinreichend elastisch, sodass er sich auf Foliensubstrate drucken lässt und keine Risse oder Krater im Dünnfilm ausbildet.
Bevorzugt weisen die leitfähigen Partikel einen Durchmesser von weniger als 30% des Durchmessers der keramischen NTC-Partikel auf. Damit ist die Diffusion der leitfähigen Partikel weiter verbessert und der druckbaren Paste ausgebildeter Dünnfilm ist nicht spröde. Vorzugsweise sind die leitfähigen Partikel stäbchenförmig oder scheibchenförmig ausgebildet. Dadurch wird bei noch geringerer Zugabe der leitfähigen Partikel die Perkolation zwischen den keramischen NTC-Partikeln stabil und sicher hergestellt. Beispielsweise ist ein stäbchenförmiges leitfähiges Partikel ein Nanotube und ein scheibenförmiges leitfähiges Partikel ein Silberpartikel oder Carbonpartikel oder Graphitpartikel.
Bevorzugterweise umfassen die keramischen NTC-Partikel Metalloxide, wobei beispielsweise Metalloxide der Elemente Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, oder Titan einsetzbar sind. Damit lässt sich ein verbessertes NTC-Verhalten einstellen, um das gewünschte stark exponentielle Temperaturverhalten zu erlangen. NTC-Materialien, auch Heissleiter genannt, sind temperaturabhängige Widerstände, welche als wesentliche Eigenschaft einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen und bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei tiefen Temperaturen leiten.
Vorzugsweise weist die druckbare Paste zumindest weniger als 50% Volumenanteile keramische NTC-Partikel auf. Durch den geringeren Feststoffanteil des NTC-Materials in der druckbaren Paste steigen die Flexibilität und mechanische Stabilität eines aufgetragenen Dünnfilms, der die druckbare Paste umfasst. Ein prozessierter Dünnfilm (gedruckt und getrocknet) mit der druckbaren Paste ist sehr stabil und unempfindlich hinsichtlich Widerstand-Drifts, also der Veränderung des elektrischen Widerstandes über die Zeit, auch bei hohen thermischen Wechselbeanspruchungen. Die NTC-Partikel bilden im Mittel somit ein maximal schwach leitendes durchgehendes Netzwerk durch die druckbare Paste aus. Daher ist die druckbare Paste besonders gut druckbar bzw. verarbeitbar.
Bevorzugt weist die druckbare Paste mehr als 10% Volumenanteile keramischen NTC- Partikel auf, um eine hinreichend hohe Perkolation zu gewährleisten, sodass ein stark exponentielles Temperaturverhalten gewährleistet ist.
Bevorzugterweise ist der druckbare, elektrisch nichtleitende Lack lösungsmittelbasierend. Keramische NTC-Partikel können wasserempfindlich sein, sodass die Verwendung eines lösungsmittelbasierenden, druckbaren Lacks in der druckbaren Paste das Temperaturverhalten der druckbaren Paste reproduzierbar über viele Temperaturzyklen stabil hält. Lösungsmittelbasierende druckbare Lacke umfassen zumindest Acryl, oder Epoxid, oder Silikon, oder Polyurethan, oder Polyamid und andere Bestandteile. Etwaige Widerstand-Drifts können minimiert werden. Alternativ dazu ist der druckbare Lack wasserbasierend, sodass die druckbare Paste umweltfreundlicher herstellbar ist.
Vorzugsweise umfasst der druckbare, nichtleitende Lack zumindest ein organisches Polymere. Dieser wird einfach mit geringen Temperaturen, kleiner 200 °C, getrocknet. Beim Trocknen kommt es zu keinem Verschmelzen der Partikel in der Paste, sondern es werden lediglich die Lösemittel entfernt und etwaige Quervemetzungsreaktionen aktiviert. Damit lassen sich einfach Dünnfilme auf Foliensubstrate herstellen, ohne dass die Folie beschädigt wird, sodass diese für die gedruckte Elektronik besonders gut geeignet sind.
Ein erfindungsgemässes Verfahren zum Herstellen einer druckbaren Paste, insbesondere einer Paste wie zuvor beschrieben, umfasst die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lacks b) Beimengen elektrisch leitfähiger Partikel in den druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack, wobei die Beimengung bis unterhalb der Perkolationsschwelle erfolgt c) Beimengen von keramischen NTC-Partikeln in den druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack d) Homogenisieren der elektrisch leitfähigen Partikel sowie der NTC-Partikel im druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack.
Damit ist eine Gleichverteilung der Partikel in der druckbaren Paste erzeugbar, sodass ein elektrisch schwach leitendes Netzwerk ausgebildet ist, wobei die druckbare Paste leicht verarbeitbar ist und reproduzierbar druckbar ist. Durch Zugabe von leitfähigen Partikeln in dem druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack und der keramischen NTC- Partikel wird die Perkolation in der Paste deutlich verbessert, wobei die leitfähigen Partikel die Kontaktierung der keramischen NTC-Partikel zueinander verbessern. Ohne leitfähige Partikel in der druckbaren Paste benötigt man mindestens 50% Volumenanteil, besser 70% Volumenanteile an keramischen NTC-Partikeln, damit im getrockneten Zustand, beispielsweise ausgebildet als Dünnfilm, eine gewünschte Perkolation und damit eine leitfähige Schicht mit stark exponentieller Temperaturabhängigkeit erzielbar ist. Damit ist die erfindungsgemässe druckbare Paste mithilfe des Verfahrens mit weniger Energieverbrauch pro Kilogramm hergestellter Paste herstellbar als vergleichbare druckbare Pasten aus dem Stand der Technik. Dies schützt die Umwelt, da weniger CO2 Emission verursacht wird. Darüber hinaus sind Kosten, insbesondere Steuern, einsparbar. Insbesondere wird das Verfahren zumindest in der zuvor angegebenen Reihenfolge a) bis d) ausgeführt, sodass das Einstellen eines Zielwerts der Temperaturabhängigkeit verbessert ist, ohne dass das Design des gedruckten Dünnfilms geändert werden muss.
Vorzugsweise werden zumindest weniger als 50% Volumenanteile der keramischen NTC-Partikel beigemengt. Durch den geringeren Feststoffanteil des NTC-Materials in der druckbaren Paste steigt die Flexibilität und mechanische Stabilität in einem aufgetragenen Dünnfilm. Eine prozessierte Dünnfilmschicht (gedruckt und getrocknet) mit der druckbaren Paste ist sehr stabil und unempfindlich hinsichtlich Widerstand-Drifts.
Bevorzugt werden mehr als 10% Volumenanteile der keramischen NTC-Partikel beigemengt, um eine hinreichend hohe Perkolation zu gewährleisten, sodass ein stark exponentielles Temperaturverhalten gewährleistbar ist.
Ein erfindungsgemässer gedruckter Dünnfilm für ein elektrisches Bauteil umfasst zumindest eine druckbare Paste, wie zuvor beschrieben. Der gedruckte Dünnfilm kann dabei als Dünnfilmschicht in einem elektrischen Bauteil ausgestaltet sein. Der geringere Feststoffanteil des NTC-Materials erhöhen die Flexibilität und die mechanische Stabilität des getrockneten Dünnfilms. Ein Bruch des Dünnfilms bei mechanischer Beanspruchung am elektrischen Bauteil kann verhindert werden, da der Dünnfilm im trockenen Zustand nicht spröde ist. Weiters kann dadurch der elektrische Widerstand der getrockneten Dünnfilmschicht an einen Zielwert angepasst werden, ohne dass das Design des elektrischen Bauteils geändert werden muss. Dabei bleibt die Form der stark exponentiellen Temperaturabhängigkeit des Widerstandes erhalten (Temperaturdifferenz -100°C Änderung im Widerstand größer Faktor 20). Dadurch führen hohe Fertigungstoleranzen des ohmschen Widerstandes nur zu einer verhältnismässig kleinen Messungenauigkeit. Der getrocknete gedruckte Dünnfilm ist in seiner Eigenschaft vergleichbar mit einem keramischen NTC. Der Widerstand des fertigen Bauteils kann einerseits durch elektrische Eigenschaften der verwendeten keramischen NTC-Partikel bzw. der leitfähigen Partikel in der druckbaren Paste, der Konzentration dieser, der gedruckten Dünnfilmdicke, der bedruckten Fläche und dem Elektrodenabstand und -breite der gedruckten Elektroden beeinflusst werden. Der Dünnfilm kann insbesondere weniger als 250 Mikrometer, und insbesondere zwischen 10 - 100 Mikrometer, dick sein, ohne dass dieser spröde ist und bricht. Weiters ist der Dünnfilm mit weniger Energieverbrauch pro Kilogramm hergestellter Paste herstellbar als vergleichbare Dünnfilmen von druckbaren Pasten aus dem Stand der Technik.
Vorzugsweise ist der gedruckte Dünnfilm mit einem Siebdruckverfahren hergestellt. Primär wird Siebdruck verwendet, jedoch sind auch z.B. Offset-, Inkjet- oder Tampondruckprozesse verwendbar. Der hier verwendete Siebdruck erfolgt mithilfe eines Siebgewebes, wobei die Nassfilmdicke grob und über die Variation der Siebdruckparameter (Rakelgeschwindigkeit, Rakelwinkel etc.) einstellbar ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Maschenweite des Siebgewebes grösser ist als die Partikelgrösse, um ein Verstopfen des Siebgewebes beim Drucken zu verhindern. Die max. Korngrösse der Partikel beschränkt die Auswahl der möglichen Siebgewebe, die für den Siebdruckprozess verwendet werden. Dabei muss die Korngrösse der Partikel kleiner sein als die Maschenweite des Siebgewebes bzw. die charakteristische Grösse für die anderen zuvor genannten Druckprozesse.
Weiters ist ein erfindungsgemässes Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Dünnfilms für ein elektrisches Bauteil mit einer zuvor beschriebenen druckbaren Paste offenbart, wobei die druckbare Paste auf ein Substrat aufgedruckt wird, und zumindest die druckbare Paste mit einer Temperatur von weniger als 200 °C getrocknet wird, sodass die Paste elektrisch leitfähig wird und sich insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Partikeln und den keramischen NTC-Partikeln ausbildet, um eine stark exponentielle Temperaturabhängigkeit im elektrisch leitfähigen Dünnfilm auszubilden. Dabei bildet sich ein aneinander liegendes Netzwerk mit den elektrisch leitfähigen Partikeln und den keramischen NTC-Partikeln, ohne dass die genannten Partikel miteinander verschmelzen. Die Trocknungstemperatur und -zeit ist abhängig von der druckbaren Paste im fliessenden Zustand und der Substratdicke. Jedoch ist sicherzustellen, dass die Lösemittel aus dem gedruckten Dünnfilm vollständig entwichen sind. Zur Unterstützung kann der gedruckte Dünnfilm auch mit Infrarotstrahlung zusätzlich bestrahlt werden. Eine anwendungsfähige Einstellung eines Trocknungsofens wäre beispielsweise in einem Durchlaufofen bei 140°C und eine Verweildauer von 10 Minuten im Durchlaufofen (Bandgeschwindigkeit 1 m/min, Ofenlänge 10m). Insbesondere wird die druckbare Paste direkt auf ein zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähiges Substrat aufgedruckt. Damit ist ein zusätzliches Kontaktieren des gedruckten Dünnfilms unnötig. Dabei kann das Substrat beispielsweise eine Silberschicht als erste Elektrode aufweisen.
Das Substrat kann eine dünne Folie sein, sodass bei hohen Wärmedurchgangszahlen die Wärmeströme nur wenig verfälscht werden. Ein prozessierter Dünnfilm (gedruckt und getrocknet) mit der druckbaren Paste ist sehr stabil und unempfindlich hinsichtlich Widerstand-Drifts.
Ein erfindungsgemässer Temperatursensor umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, sowie zumindest einen gedruckten Dünnfilm, wie zuvor beschrieben. Damit ist ein günstiger gedruckter Temperatursensor geschaffen, welcher einfach in ein elektrisches Bauteil, wie beispielsweise einer Heizfolie für Fahrzeuginnenraumbeheizung der Oberfläche integrierbar ist Der gedruckte Temperatursensor ist im Fahrzeuginnenraum nicht ertastbar bzw. nicht spürbar. Der dünne Temperatursensor weist nur sehr kleine Erhebungen auf, sowie eine sehr hohe Wärmedurchgangszahl. Der Temperatursensor ist kalibrierungsfrei. Hohe Fertigungstoleranzen beim Herstellen des Temperatursensors als Dünnfilm mit der gedruckten Paste führen nur zu kleinen Messungenauigkeiten. Aufgrund des Dünnfilms ist die thermische Trägheit sehr gering, sodass die Temperatur nahezu in Echtzeit gemessen werden kann. Der Widerstand des fertigen Temperatursensor kann einerseits durch die elektrischen Eigenschaften der verwendeten keramischen NTC- bzw. der leitfähigen Partikel in der druckbaren Paste, der Konzentration dieser, der Dünnfilmdicke, der bedruckten Fläche und dem Elektrodenabstand und der Elektrodenbreite der gedruckten Elektroden beeinflusst werden. Der Temperatursensor ist einfach in einer flexiblen Heizfolie integrierbar. Die gedruckten Temperatursensoren können in sehr geringen Dicken hergestellt werden und könne somit auch in Bereichen eingesetzt werden, wo lokale Unebenheiten unerwünscht sind. Weiters können damit Temperatursensoren auf Basis von dünnen Folien hergestellt werden, welche eine hohe Wärmedurchgangszahl aufweisen und somit die Wärmströme nur wenig verfälscht werden.
Ein erfindungsgemässer Einschaltstrombegrenzer umfasst zumindest einen gedruckten Dünnfilm wie hier offenbart. Damit ist ein günstiger gedruckter Einschaltstrombegrenzer für elektrische Bauteile geschaffen. Der Widerstand des fertigen Einschaltstrombegrenzers kann durch die elektrischen Eigenschaften der verwendeten, keramischen NTC-Partikeln bzw. der leitfähigen Partikeln in der druckbaren Paste, der Konzentration dieser, der Dünnfilmdicke, und/oder der bedruckten Fläche beeinflusst werden. Theoretisch ist die Einschaltstrombegrenzung maximal im Ruhezustand (=unbestromt), da dies eine inhärente Eigenschaft eines NTC-Materials ist. Die Wirkung als Einschaltstrombegrenzer nimmt mit steigender Temperatur ab. Über die Ausgestaltung des gedruckten Dünnfilms mit den keramischen NTC-Partikeln in der druckbaren Paste kann die Wirkung als Einschaltstrombegrenzer beeinflusst werden. Eine grössere (=massereichere) Dünnfilmschicht wird die Einschaltstrombegrenzung mit einem weniger steil abfallenden Gradienten realisieren als ein kleinere (=masseärmeres) Dünnfilmschicht. Alternativ dazu kann die Dicke des Substrats und/oder die Gesamtdicke bzw. der gedruckte Dünnfilm des Einschaltstrombegrenzers derart variiert werden, dass eine gewünschte Einschaltstrombegrenzung einstellbar ist.
Weiters ist eine erfinderische Verwendung zumindest eines gedruckten Dünnfilms wie hier offenbart in einem elektrischen Bauteil beansprucht. Der Dünnfilm ist nicht spürbar, klebstofffrei, und günstig. Der gedruckte Temperatursensorelektrode ist beispielsweise gleichzeitiges mit einer Heizelektrode herstellbar, sodass die Herstellung einer Heizfolie inklusive Temperatursensor vereinfacht wird und zeitlich verkürzt ist. Der Dünnfilm kann in einem darauffolgenden Prozessschritt einfach auf die Temperatursensorelektrode aufgebracht werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind.
Die Bezugszeichenliste ist wie auch der technische Inhalt der Patentansprüche und Figuren Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an. Mittels der nachfolgenden Figuren wird anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert.
Positionsangaben, wie "oben", unten", "rechts" oder "links" sind jeweils auf die entsprechenden Darstellungen bezogen und sind nicht als einschränkend zu verstehen. Obwohl die Erfindung mittels der Figuren und der zugehörigen Beschreibung dargestellt und detailliert beschrieben ist, sind diese Darstellung und diese detaillierte Beschreibung illustrativ und beispielhaft zu verstehen und nicht als die Erfindung einschränkend. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen und Abwandlungen machen können, ohne den Umfang der folgenden Patentansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend zu verschiedenen Aspekten und/oder Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren, auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend nicht genannt sind. Im Weiteren schliesst der Ausdruck "umfassen" und Ableitungen davon andere Elemente oder Schritte nicht aus. Ebenfalls schliesst der unbestimmte Artikel "ein" beziehungsweise "eine" und Ableitungen davon eine Vielzahl nicht aus. Die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Merkmale können durch eine Einheit erfüllt sein. Die Begriffe "im Wesentlichen", "etwa", "ungefähr" und dergleichen in Verbindung mit einer Eigenschaft beziehungsweise einem Wert definieren insbesondere auch genau die Eigenschaft beziehungsweise genau den Wert. Alle Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht als den Umfang der Patentansprüche einschränkend zu verstehen.
Figurenbeschreibung
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile. Es zeigen
Fig. 1 : ein stark exponentielles Temperaturverhalten einer druckbaren Paste bzw. eines gedruckten Dünnfilms umfassend eine druckbare Paste,
Fig. 2: eine erfindungsgemässe druckbare Paste in einer schematischen Ansicht,
Fig. 3: eine weitere erfindungsgemässe druckbare Paste in einer schematischen Ansicht,
Fig. 4a-4c: eine vereinfachte Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer druckbaren Paste gemäss Fig. 2 in einer schematischen Ansicht, Fig. 5: ein erfindungsgemässer Dünnfilm mit einer druckbaren Paste gemäss Fig. 2 in einer schematischen Ansicht,
Fig. 6: einen erfindungsgemässen Einschaltstrombegrenzer mit einem gedruckten Dünnfilm gemäss Fig. 5 in einer schematischen Ansicht, und
Fig.7: einen erfindungsgemässen Temperatursensor mit einem gedruckten Dünnfilm gemäss Fig. 5 in einer schematischen Ansicht.
Fig. 1 zeigt einen Graphen 15 mit einem stark exponentiellen Temperaturverhalten einer druckbaren Paste bzw. eines gedruckten Dünnfilms mit der druckbaren Paste, welche nachfolgend beschrieben werden. Dabei ist auf der Abszisse die die Temperatur in °C linear angezeigt und auf der Ordinate der elektrische Widerstand in Ohm logarithmisch gezeigt.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der druckbare Paste 20 zum Herstellen eines elektrischen Bauteils umfassend einen lösungsmittel basierenden, druckbaren elektrisch nichtleitenden Lack 22, elektrisch leitfähige Partikel 25 sowie keramische NTC-Partikel 30, wobei die elektrisch leitfähigen Partikel 25 und die keramischen NTC-Partikel 30 homogenisiert im druckbaren elektrisch nichtleitenden Lack 22 gleichverteilt angeordnet sind. Die Partikel 25, 30 bilden ein elektrisch schwach leitendes Netzwerk 35 durch die druckbare Paste aus. Durch Zugabe der leitfähigen Partikeln 25 in den druckbaren Lack 22 und der keramischen NTC-Partikel 30 wird die Perkolation in der Paste 20 deutlich verbessert, wobei die leitfähigen Partikel 25 die Kontaktierung der keramischen NTC- Partikel 30 zueinander verbessern. Als leitfähige Partikel 25 wird hier dargestellt Carbon in Pulverform verwendet. Die druckbare Paste 20 weist im fliessbaren Zustand eine Viskosität von 20 Pa s bis 60 Pa s auf. Die leitfähigen Partikel 25 im druckbaren Lack 22 sind derart angeordnet, dass die Perkolationsschwelle in der druckbaren Paste 20 unterschritten ist. In der fliessenden bzw. feuchten Paste 20 sind die keramischen NTC- Partikel 30 im mittlernen Durchschnitt voneinander beabstandet, wobei sich im mittleren Durchschnitt zumindest ein leitfähiges Partikel 25 zwischen zumindest zwei keramischen NTC-Partikeln 30 befindet.
Die leitfähigen Partikel 25 sind kleiner als 100 Mikrometer, wobei scheibchenförmige leitfähige Partikel 25 vorhanden sind, welche kleiner als 20 Mikrometer sind. Leitfähige Partikel 25 mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 20 Mikrometer diffundieren im Mittel verbessert zwischen die keramischen NTC-Partikel 30. Dabei weist die druckbare Paste 20 weniger als 25% Volumenanteile leitfähiger Partikel 25 sowie weniger als 50% Volumenanteile keramischer NTC-Partikel 30 auf.
Die keramischen NTC-Partikel 30 sind Pulverpartikel und weisen einen Durchmesser zwischen 10 Mikrometer und 100 Mikrometer auf. Die keramischen NTC-Partikel 30 sind Metalloxide, welche Nickel umfassen.
Fig .3 zeigt eine weitere Ausführungsform der druckbare Paste 20a zum Herstellen eines elektrischen Bauteils, wie in Fig. 2 offenbart, wobei die druckbare Paste 20a zumindest weniger als 50% Volumenanteile leitfähiger Partikel 25a und mehr als 10% keramischer NTC-Partikel 30a aufweist. Die keramischen NTC-Partikel 30a sind Metalloxide aus Mangan und die leitfähigen Partikel 25a sind stäbchenförmige Nanotubes. Die keramischen NTC-Partikel 30a sind Pulverpartikel und weisen einen Durchmesser zwischen 30 Mikrometer und 60 Mikrometer auf, wobei diese Durchmesser auch für andere NTC Materialien möglich sind.
Fig. 4a bis Fig. 4c zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahren zum Herstellen einer druckbaren Paste 20 gemäss Fig. 2, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des lösungsmittelbasierenden druckbaren elektrisch nichtleitenden Lacks 22 b) Beimengen elektrisch leitfähiger Partikel 25 in den druckbaren elektrisch nichtleitenden Lack 22, wobei die Beimengung bis unterhalb der Perkolationsschwelle erfolgt c) Beimengen von keramischen NTC-Partikeln 30 in den druckbaren elektrisch nichtleitenden Lack 22 d) Homogenisieren der elektrisch leitfähigen Partikel 25 sowie der NTC-Partikel 30 im druckbaren elektrisch nichtleitenden Lack 22.
Dabei werden zumindest weniger als 50% Volumenanteile der keramischen NTC- Partikel 30 beigemengt.
Fig. 5 zeigt einen gedruckten Dünnfilm 40 für ein elektrisches Bauteil umfassend zumindest eine druckbare Paste 20 gemäss Fig. 2, wie zuvor beschrieben. Der Dünnfilm 40 ist auf ein flexibles Substrat, einer dünnen Folie 41 , aufgedruckt. Dadurch führen hohe Fertigungstoleranzen des ohmschen Widerstandes nur zu einer verhältnismässig kleinen Messungenauigkeit. Der getrocknete und gedruckte Dünnfilm 40 ist in seiner Eigenschaft vergleichbar mit einem keramischen NTC. Der Widerstand im gedruckten Dünnfilm 40 bei einem fertigen elektrischen Bauteil kann einerseits durch elektrische Eigenschaften der verwendeten keramischen NTC-Partikel 30 bzw. der leitfähigen Partikel 25 in der druckbaren Paste 20, der Konzentration dieser, der gedruckten Dünnfilmdicke und der bedruckten Fläche beeinflusst werden. Der Dünnfilm 40 ist weniger als 250 Mikrometer dick, ohne dass dieser spröde ist und bricht und wurde mit einem Siebdruckverfahren hergestellt. Beim Herstellen des Dünnfilms 40 wird die druckbare Paste 20 mit einer Temperatur von weniger als 200 °C getrocknet, sodass die Paste 20 elektrisch leitfähig wird und sich eine elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Partikeln 25 und den keramischen NTC-Partikeln 30 ausbildet, um eine stark exponentielle Temperaturabhängigkeit im elektrisch leitfähigen Dünnfilm 40 auszubilden. Dabei bildet sich ein aneinander liegendes Netzwerk mit den elektrisch leitfähigen Partikeln 25 und den keramischen NTC-Partikeln 30, ohne dass die genannten Partikel 25, 30 miteinander verschmelzen. Eine anwendungsfähige Einstellung eines Ofens ist beispielsweise in einem Durchlaufofen 45 bei 140°C und eine Verweildauer von 10 Minuten im Durchlaufofen 45 (Bandgeschwindigkeit 1 m/min, Ofenlänge 10m).
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Einschaltstrombegrenzers 50 umfassend zumindest einen gedruckten Dünnfilm 40, wie in Fig. 5 gezeigt. Der gedruckte Einschaltstrombegrenzer für elektrische Bauteile ist zwischen zwei Elektroden 51 , 52 angeordnet. Der Widerstand des fertigen Einschaltstrombegrenzers ist durch elektrische Eigenschaften der verwendeten keramischen NTC-Partikeln 30 bzw. den leitfähigen Partikeln 25 im Dünnfilm 40, der Konzentration der Partikel 30, 25, der Dünnfilmdicke, und/oder der bedruckten Fläche beeinflusst. Theoretisch ist die Einschaltstrombegrenzung zum Einschaltzeitpunkt maximal im Ruhezustand, da dies eine inhärente Eigenschaft eines NTC-Materials ist. Die Wirkung als Einschaltstrombegrenzer 50 nimmt mit steigender Temperatur ab. Eine grössere (=massereichere) Dünnfilmschicht wird die Einschaltstrombegrenzung mit einem weniger steil abfallenden Gradienten realisieren als ein kleinere (=masseärmere) Dünnfilmschicht. Alternativ dazu kann die Dicke des Substrats und/oder die Gesamtdicke des Einschaltstrombegrenzers derart variiert werden, dass eine gewünschte Einschaltstrombegrenzung einstellbar ist. In der Regel werden kleinere Widerstände als bei einem Temperatursensor benötigt (somit entweder mehr mit Paste bedruckte Fläche, kleinere Elektrodenabstände, bzw. leitfähigere Paste).
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Temperatursensors 60 umfassend eine erste Elektrode 61 und eine zweite Elektrode 62, sowie zumindest einen gedruckten Dünnfilm 40, wie zuvor beschrieben. Der gedruckte Temperatursensor 60 ist einfach in ein elektrisches Bauteil, wie beispielsweise einer Heizfolie für Fahrzeuginnenraumbeheizung der Oberfläche integrierbar, verwendbar. Hier ist ein mögliches Schaltungsdesign dargestellt. Auf ein zuvor erzeugtes Elektrodenbild (links) wird mittels Siebdruck die druckbare Paste 20 aufgedruckt. Die Elektroden 61 , 62 bestehen aus Silber und sind ebenfalls aufgedruckt. Die Elektroden 61 , 62 weisen Stege 63, 64 auf, welche voneinander beabstandet sind und auf der dünnen Folie 41 ineinander greifen. Die druckbare Paste 20 wird flächenmässig im Bereich der Stege 63, 64 über die Elektroden 61 , 62 gedruckt und bildet im trockenen Zustand den zuvor beschriebenen Dünnfilm (rechts). Alternativ können die Elektroden auch über einen
Ätzprozess an der dünnen Folie 41 angeordnet werden.
Bezugszeichen I iste
15 Graph
20 druckbare Paste
22 Druckbarer, elektrisch nichtleitender Lack
25 leitfähige Partikel
30 keramischer NTC-Partikel
20a druckbare Paste
25a leitfähige Partikel
30a keramischer NTC-Partikel
35 leitendes Netzwerk
40 Dünnfilm mit 20
41 dünne Folie
45 Durchlaufofen
50 Einschaltstrombegrenzer
51 Elektrode
52 Elektrode
60 Temperatursensor
61 Elektrode
62 Elektrode
63 Steg von 61
64 Steg von 62

Claims

Patentansprüche
1. Druckbare Paste (20; 20a) zum Herstellen eines elektrischen Bauteils umfassend einen druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack (22), elektrisch leitfähige Partikel (25; 25a) sowie keramische NTC-Partikel (30; 30a), wobei die elektrisch leitfähigen Partikel (25; 25a) und die keramischen NTC-Partikel (30; 30a) homogenisiert im druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack (22) verteilt angeordnet sind.
2. Paste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Partikel (25; 25a) im druckbaren Lack (22) derart angeordnet sind, dass die Perkolationsschwelle in der druckbaren Paste (20; 20a) unterschritten ist.
3. Paste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Partikel (25; 25a) kleiner 100 Mikrometer sind, bevorzugt leitfähige Partikel (25; 25a) vorhanden sind, welche kleiner 20 Mikrometer sind.
4. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbare Paste (25; 25a) zumindest weniger als 50% Volumenanteile an leitfähigen Partikeln aufweist.
5. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen NTC-Partikel (30; 30a) Pulverpartikel sind.
6. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen NTC-Partikel (30; 30a) einen Durchmesser kleiner als 100 Mikrometer aufweisen und bevorzugt einen Durchmesser zwischen 10 Mikrometer und 60 Mikrometer aufweisen.
7. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die leitfähigen Partikel (25; 25a) einen Durchmesser von weniger als 50% des Durchmessers der keramischen NTC-Partikel (30; 30a) aufweisen und bevorzugt einen Durchmesser von weniger als 30% des Durchmessers der keramischen NTC-Partikel (30; 30a) aufweisen.
8. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste im fliessbaren Zustand eine Viskosität von 15 Pa s bis 100 Pa s aufweist und bevorzugt eine Viskosität von 20 Pa s bis 60 Pa s aufweist.
9. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Partikel (25; 25a) stäbchenförmig oder scheibchenförmig ausgebildet sind.
10. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die keramischen NTC-Partikel (30; 30a) Metalloxide umfassen
11. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest weniger als 50% Volumenanteile keramische NTC-Partikel (30; 30a) beigemengt sind und bevorzugt mehr als 10% Volumenanteile keramische NTC-Partikel (30; 30a) beigemengt sind.
12. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mehr als 10% Volumenanteile keramische NTC-Partikel (30; 30a) beigemengt sind.
13. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der druckbare, nichtleitende Lack (22) lösungsmittelbasierend ist.
14. Paste nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der druckbare, nichtleitende Lack (22) zumindest ein organisches Polymere umfasst.
15. Verfahren zum Herstellen einer druckbaren Paste, insbesondere einer druckbaren Paste (20; 20a) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der folgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lacks (22) b) Beimengen elektrisch leitfähiger Partikel (25; 25a) in den druckbaren Lack (22), wobei die Beimengung bis unterhalb der Perkolationsschwelle erfolgt c) Beimengen von keramischen NTC-Partikeln (30; 30a) in den druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack (22) d) Homogenisieren der elektrisch leitfähigen Partikel (25; 25a) sowie der NTC- Partikel (30; 30a) im druckbaren, elektrisch nichtleitenden Lack (22).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest weniger als 50% Volumenanteile der keramischen NTC-Partikel (30; 30a) beigemengt werden.
17. Gedruckter Dünnfilm (40) für ein elektrisches Bauteil umfassend zumindest einer druckbaren Paste (20; 20a) gemäss zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14.
18. Dünnfilm nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der gedruckte Dünnfilm mit einem Siebdruckverfahren hergestellt ist.
19. Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Dünnfilms (40) für ein elektrisches Bauteil mit einer druckbaren Paste (20; 20a) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die druckbare Paste (20; 20a) auf ein Substrat aufgedruckt wird, insbesondere auf ein zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähiges Substrat aufgedruckt wird, und zumindest die druckbare Paste (20; 20a) mit einer Temperatur von weniger als 200 °C getrocknet wird, sodass die druckbare Paste (20; 20a) elektrisch leitfähig wird und sich insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Partikeln (25; 25a) und den keramischen NTC-Partikeln (30; 30a) ausbildet, um eine stark exponentielle Temperaturabhängigkeit im elektrisch leitfähigen Dünnfilm (40) auszubilden.
20. Temperatursensor (60) umfassend eine erste Elektrode (61 ) und eine zweite Elektrode (62), sowie zumindest einen gedruckten Dünnfilm (40) nach Anspruch 17.
21. Einschaltstrombegrenzer (50) umfassend zumindest einen gedruckten Dünnfilm (40) nach Anspruch 17.
22. Verwendung zumindest eines gedruckten Dünnfilms (40) nach Anspruch 17 in einem elektrischen Bauteil.
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