JPWO2020200613A5 - - Google Patents
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本発明によれば、積層造形法を用いて、少なくとも２つの空間的に互いに分離された、電気的に導通する材料からなるコネクタが形成され、コネクタはそれぞれ第１の側と第２の側を有し、各コネクタの第１の側と第２の側の間に、材料塗布によって少なくとも１００μｍ、特に少なくとも２００μｍ、特に少なくとも３００μｍの間隔が形成される。 According to the present invention, an additive manufacturing process is used to form at least two spatially separated connectors of electrically conducting material, each connector having a first side and a second side. A spacing of at least 100 μm, in particular at least 200 μm, in particular at least 300 μm is formed by the material application between the first side and the second side of each connector.
本発明の特に好ましい実施形態において、積層造形法は、３Ｄプリント方法である。３Ｄプリント方法は、好ましくは材料が粉末として、あるいは溶液として層をなして塗布されて、塗布後に、高エネルギの放射によって、形成すべき構成部分が適切に固化された材料を有すべき箇所において、局所的に結合される、積層造形法である。粉末又は溶液の結合は、局所的な溶融プロセス、焼結プロセスあるいは架橋化プロセスを介して行うことができる。高エネルギの放射は、たとえばレーザー、電子ビームによって、あるいは合焦されたＵＶ放射を介して調達することができる。この種の形成方法に基づいて、少なくとも１つの接続ワイヤ用の、及び平面的な電極用の、特に接続パッド用の材料に関して、様々な材料の組合せを使用することが、可能である。 In a particularly preferred embodiment of the invention, the additive manufacturing method is a 3D printing method. The 3D printing method is preferably where the material is applied as a powder or as a solution in layers and, after application, by high-energy radiation, the component to be formed should have the material solidified in place. , locally coupled, additive manufacturing . Bonding of powders or solutions can be done via local melting processes, sintering processes or cross-linking processes. High-energy radiation can be sourced, for example, by lasers, electron beams, or via focused UV radiation. Based on this type of formation method, it is possible to use various material combinations for the material for the at least one connection wire and for the planar electrodes, especially for the connection pads.
本発明の他の実施形態において、コネクタの第１の側上に、電気的に導通する材料からなるブリッジを塗布することができる。ブリッジのこの塗布もしくは形成は、ここでも積層造形法を用いて行うことができる。ブリッジ上に、特に接触領域が形成され、その接触領域は少なくとも１つの接続ワイヤと結合するために用いられる。接触領域は、ここにおいても、収容部を有することができ、その収容部は、好ましくはスリーブかつ／又は通路かつ／又は溝として形成されている。この種の収容部の製造は、本発明に係る追加的な製造方法によって簡略化される。 In another embodiment of the invention, a bridge of electrically conducting material can be applied on the first side of the connector. This application or formation of the bridge can again be done using additive manufacturing . A contact area is formed in particular on the bridge, which contact area is used for coupling with at least one connecting wire. The contact area can also have a receptacle here, which is preferably formed as a sleeve and/or a channel and/or a groove. The manufacture of such receptacles is simplified by the additional manufacturing method according to the invention.
好ましくは、コネクタは、電気的な接続部材上に、特に接続パッド上に、直接的に塗布されて形成される。本発明に係る積層造形法を適用する場合に、製造温度、特にレーザー出力は、まず粉末粒子の良好な結合、そして接続パッドへのコネクタの良好な結合が形成されるように、調節されるべきである。もちろん製造温度、特にレーザー出力は、電気的な接続部材の材料、特に接続パッドの焼結ペースト材料が損傷されないように、調節されなければならない。 Preferably, the connector is applied directly onto the electrical connection member, in particular onto the connection pad. When applying the additive manufacturing method according to the invention, the production temperature, in particular the laser power, should be adjusted so that firstly a good bond of the powder particles and then a good bond of the connector to the connection pads is formed. is. Of course, the production temperature, especially the laser power, must be adjusted so that the material of the electrical connection members, especially the sintered paste material of the connection pads, is not damaged.
コネクタ２０は、図示される例において、積層造形法によって、特に３Ｄプリントによって、接続パッド２５上に直接構築される。追加的形成において、もしくは３Ｄプリントにおいて、粉末として、金属の高温合金からなる粉末が用いられる。特に合金６０１（２．４８５１）及び／又は合金６０２（２．４６３３）及び／又はアルクロム（１．４７６７）からなる粉末が使用される。これらの粉末は、好ましくは、２０μｍまでの粒度分布を有している。粉末材料を焼結するために、好ましくはたとえば１００ワットのエネルギを有するレーザーが使用され、その場合にレーザー収束点は２０μｍよりも小さい。 The connector 20 is built directly on the connection pads 25 by additive manufacturing , in particular by 3D printing, in the example shown. Powders of high-temperature alloys of metals are used as powders in additive forming or in 3D printing. In particular powders of Alloy 601 (2.4851) and/or Alloy 602 (2.4633) and/or Alchromium (1.4767) are used. These powders preferably have a particle size distribution of up to 20 μm. For sintering the powder material preferably a laser with an energy of eg 100 Watt is used, the laser focus point being smaller than 20 μm.
図２－９ｂに示す、本発明に係る３Ｄコネクタ構造に関する詳細は、互いに対する可能な組合せのすべてにおいて実現することができる。
なお、本発明の実施形態の態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
少なくとも１つの平面的な電極（１５）を少なくとも１つの接続ワイヤ（１６）と電気的に結合するための３Ｄコネクタ構造（１０）において、
３Ｄコネクタ構造（１０）が、少なくとも２つの互いに空間的に分離されたコネクタ（２０）を有し、コネクタ（２０）がそれぞれ電気的に導通する材料、第１の側（２１）及び第２の側（２２）を有し、各コネクタ（２０）の第２の側（２２）が電気的な接続部材（３０）と結合され、あるいは結合可能であり、各コネクタ（２０）の第１の側（２１）と第２の側（２２）の間に、少なくとも１００μｍ、特に少なくとも２００μｍ、特に少なくとも３００μｍの間隔（Ａ）が形成されている、ことを特徴とする３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様２］
少なくとも１つのコネクタ（２０）が、ウェブ（２６）及び／又は柱（２７）及び／又は薄板（２８）として形成されている、ことを特徴とする態様１に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様３］
電気的な接続部材（３０）が、平面的な電極（１５）及び／又は、好ましくは焼結ペーストから形成された、接続パッド（２５）である、ことを特徴とする態様１又は２に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様４］
コネクタ（２０）の第１の側（２１）が、共通の平面（Ｅ）を形成し、かつ、電気的に導通する材料からなる少なくとも１つのブリッジ（４０）及び／又は接続ワイヤ（１６）と結合されている、ことを特徴とする態様１から３のいずれかの一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様５］
コネクタ（２０）とブリッジ（４０）が一体的に形成されている、ことを特徴とする態様４に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様６］
ブリッジ（４０）が、接続ワイヤ（１６）と結合するために接触領域（４３、５１）を有し、前記接触領域が好ましくは接続ワイヤ（１６）を固定するための収容部（６０）として形成されており、収容部（６０）が好ましくは通路（６６）及び／又はスリーブ（６１）及び／又は溝（６８）として形成されている、ことを特徴とする態様４又は５に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様７］
ブリッジ（４０）が電気的に導通する延長部（５０）を有し、前記延長部がコネクタ（２０）の領域を越えて張り出し、かつ接続ワイヤ（１６）と接触するためのセクション（５１）を有している、ことを特徴とする態様４から６のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様８］
各コネクタ（２０）が第２の側（２２）に、少なくとも１つの電気的な接続部材（３０）と接触するための接触面を有しており、各接触面が１００μｍ
2
から０．５ｍｍ
2
、特に３００μｍ
2
から０．１ｍｍ
2
、特に１、０００μｍ
2
から５０、０００μｍ
2
の大きさである、ことを特徴とする態様１から７のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様９］
少なくとも１つのコネクタ（２０）の電気的に導通する材料が、高温合金、特に合金６０１（２．４８５１）及び／又は合金６０２（２．４６３３）及び／又はアルクロム（１．４７６７）を有している、ことを特徴とする態様１から８のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様１０］
少なくとも１つの平面的な電極（１５）及び／又は接続パッド（２５）が、貴金属、特に白金を有し、平面的な電極（１５）の貴金属の割合が、好ましくは少なくとも２０重量％、特に少なくとも４０重量％、特に少なくとも７０重量％である、ことを特徴とする態様１から９のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様１１］
少なくとも１つの接続ワイヤ（１６）が、高温合金、特に合金６０１（２．４８５１）及び／又は合金６０２（２．４６３３）及び／又はアルクロム（１．４７６７）を有し、接続ワイヤ（１６）の直径が好ましくは１００μｍから８００μｍ、特に２００μｍから５００μｍ、特に２５０μｍから３５０μｍである、ことを特徴とする態様１から１０のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）。
［態様１２］
少なくとも１つの平面的な電極（１５）を少なくとも１つの接続ワイヤ（１６）と電気的に結合するための３Ｄコネクタ構造（１０）、特に態様１から１１のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）を形成するための方法において、
追加的な形成方法を用いて少なくとも２つの空間的に互いに分離された、電気的に導通する材料からなるコネクタ（２０）が形成され、コネクタ（２０）がそれぞれ第１の側（２１）と第２の側（２２）を有し、かつ各コネクタ（２０）の第１の側（２１）と第２の側（２２）の間に、材料塗布によって、少なくとも１００μｍ、特に少なくとも２００μｍ、特に少なくとも３００μｍの間隔（Ａ）が形成される、ことを特徴とする方法。
［態様１３］
コネクタ（２０）が、電気的な接続部材（３０）上に設けられる、ことを特徴とする態様１２に記載の方法。
［態様１４］
追加的な形成方法を用いてコネクタ（２０）の第１の側（２１）上に、電気的に導通する材料からなるブリッジ（４０）が設けられ、接続ワイヤ（１６）と結合するために用いられる接触領域（４３、５１）が形成される、ことを特徴とする態様１２又は１３に記載の方法。
［態様１５］
接続ワイヤ（１６）が、コネクタ（２０）の第１の側（２１）及び／又はブリッジ（４０）と、好ましくはレーザー溶接によって、結合される、ことを特徴とする態様１２から１４のいずれか一態様に記載の方法。
［態様１６］
コネクタ（２０）及び／又はブリッジ（４０）が、高温合金材料、特に合金６０１（２．４８５１）及び／又は合金６０２（２．４６３３）及び／又はアルクロム（１．４７６７）を有する粉末から形成される、ことを特徴とする態様１２から１５のいずれか一態様に記載の方法。
［態様１７］
態様１から１１のいずれか一態様に記載の３Ｄコネクタ構造（１０）を有し、かつ／又は態様１２から１６のうちいずれか一態様に基づいて形成される、温度センサ。
The details of the 3D connector structure according to the invention shown in FIGS. 2-9b can be realized in all possible combinations with respect to each other.
In addition, there exist some which are shown below as an aspect of embodiment of this invention.
[Aspect 1]
In a 3D connector structure (10) for electrically coupling at least one planar electrode (15) with at least one connecting wire (16), comprising:
A 3D connector structure (10) has at least two connectors (20) spatially separated from each other, the connectors (20) each having an electrically conducting material, a first side (21) and a second side (21). a side (22), a second side (22) of each connector (20) being or mateable with an electrical connection member (30), and a first side of each connector (20); 3D connector structure (10), characterized in that a spacing (A) of at least 100 μm, in particular at least 200 μm, in particular at least 300 μm is formed between (21) and the second side (22).
[Aspect 2]
3D connector structure (10) according to aspect 1, characterized in that the at least one connector (20) is formed as webs (26) and/or posts (27) and/or lamellas (28).
[Aspect 3]
Aspect 1 or 2, according to aspect 1 or 2, characterized in that the electrical connection members (30) are planar electrodes (15) and/or connection pads (25), preferably formed from a sintered paste. 3D connector structure (10).
[Aspect 4]
a first side (21) of the connector (20) forms a common plane (E) and with at least one bridge (40) and/or connecting wires (16) made of electrically conductive material; The 3D connector structure (10) of any one of aspects 1-3, wherein the 3D connector structure (10) is coupled.
[Aspect 5]
5. The 3D connector structure (10) of aspect 4, wherein the connector (20) and the bridge (40) are integrally formed.
[Aspect 6]
The bridge (40) has contact areas (43, 51) for coupling with the connecting wires (16), said contact areas preferably formed as receptacles (60) for fixing the connecting wires (16). 6. 3D connector according to aspect 4 or 5, characterized in that the receptacles (60) are preferably formed as channels (66) and/or sleeves (61) and/or grooves (68) Structure (10).
[Aspect 7]
The bridge (40) has an electrically conducting extension (50) which extends beyond the area of the connector (20) and has a section (51) for contacting the connecting wire (16). 7. The 3D connector structure (10) of any one of aspects 4-6, comprising:
[Aspect 8]
Each connector (20) has on its second side (22) a contact surface for contacting with at least one electrical connection member (30), each contact surface measuring between 100 μm 2 and 0.5 mm 2 . 8. The 3D connector structure (10) according to any one of aspects 1 to 7, characterized in that it has a size of , in particular 300 μm 2 to 0.1 mm 2 , in particular 1,000 μm 2 to 50,000 μm 2 .
[Aspect 9]
The electrically conducting material of the at least one connector (20) comprises a high temperature alloy, in particular Alloy 601 (2.4851) and/or Alloy 602 (2.4633) and/or Alchrome (1.4767) 9. The 3D connector structure (10) of any one of aspects 1-8, wherein the 3D connector structure (10) comprises:
[Aspect 10]
At least one planar electrode (15) and/or connection pad (25) comprises a noble metal, in particular platinum, and the proportion of noble metal in the planar electrode (15) is preferably at least 20% by weight, in particular at least 10. 3D connector structure (10) according to any one of aspects 1 to 9, characterized in that it is 40% by weight, in particular at least 70% by weight.
[Aspect 11]
at least one connecting wire (16) comprising a high temperature alloy, in particular Alloy 601 (2.4851) and/or Alloy 602 (2.4633) and/or Alchromium (1.4767); 11. 3D connector structure (10) according to any one of aspects 1 to 10, characterized in that the diameter is preferably between 100[mu]m and 800[mu]m, especially between 200[mu]m and 500[mu]m, especially between 250[mu]m and 350[mu]m.
[Aspect 12]
3D connector structure (10) for electrically coupling at least one planar electrode (15) with at least one connecting wire (16), in particular a 3D connector structure according to any one of aspects 1 to 11 In the method for forming (10),
An additional forming method is used to form at least two spatially separated connectors (20) of electrically conducting material, each connector (20) having a first side (21) and a first side (21). having two sides (22) and between the first side (21) and the second side (22) of each connector (20), by material application, at least 100 μm, especially at least 200 μm, especially at least 300 μm is formed with a spacing (A) of
[Aspect 13]
13. Method according to aspect 12, characterized in that the connector (20) is provided on the electrical connection member (30).
[Aspect 14]
A bridge (40) of electrically conducting material is provided on the first side (21) of the connector (20) using an additional forming method and used to couple the connecting wires (16). 14. A method according to aspect 12 or 13, characterized in that a contact area (43, 51) is formed that is
[Aspect 15]
15. Any of aspects 12 to 14, characterized in that the connecting wire (16) is coupled with the first side (21) and/or the bridge (40) of the connector (20), preferably by laser welding A method according to one aspect.
[Aspect 16]
The connectors (20) and/or bridges (40) are formed from a high temperature alloy material, in particular alloy 601 (2.4851) and/or alloy 602 (2.4633) and/or Alchrome (1.4767) powder. 16. The method of any one of aspects 12-15, wherein:
[Aspect 17]
A temperature sensor comprising a 3D connector structure (10) according to any one of aspects 1-11 and/or formed according to any one of aspects 12-16.
Claims (17)
３Ｄコネクタ構造（１０）が、少なくとも２つの互いに空間的に分離されたコネクタ（２０）を有し、コネクタ（２０）がそれぞれ電気的に導通する材料、第１の側（２１）及び第２の側（２２）を有し、各コネクタ（２０）の第２の側（２２）が電気的な接続部材（３０）と結合され、あるいは結合可能であり、各コネクタ（２０）の第１の側（２１）と第２の側（２２）の間に、少なくとも１００μｍ、特に少なくとも２００μｍ、特に少なくとも３００μｍの間隔（Ａ）が形成されている、ことを特徴とする３Ｄコネクタ構造（１０）。 In a 3D connector structure (10) for electrically coupling at least one planar electrode (15) with at least one connecting wire (16), comprising:
A 3D connector structure (10) has at least two connectors (20) spatially separated from each other, the connectors (20) each having an electrically conducting material, a first side (21) and a second side (21). a side (22), a second side (22) of each connector (20) being or mateable with an electrical connection member (30), and a first side of each connector (20); 3D connector structure (10), characterized in that a spacing (A) of at least 100 μm, in particular at least 200 μm, in particular at least 300 μm is formed between (21) and the second side (22).
積層造形法を用いて少なくとも２つの空間的に互いに分離された、電気的に導通する材料からなるコネクタ（２０）が形成され、コネクタ（２０）がそれぞれ第１の側（２１）と第２の側（２２）を有し、かつ各コネクタ（２０）の第１の側（２１）と第２の側（２２）の間に、材料塗布によって、少なくとも１００μｍ、特に少なくとも２００μｍ、特に少なくとも３００μｍの間隔（Ａ）が形成される、ことを特徴とする方法。 3D connector structure (10) for electrically coupling at least one planar electrode (15) with at least one connecting wire (16), in particular a 3D connector according to any one of claims 1 to 11. In the method for forming structure (10),
At least two spatially separated connectors (20) of electrically conducting material are formed using an additive manufacturing process, the connectors (20) each having a first side (21) and a second side (21). side (22) and a spacing of at least 100 μm, in particular at least 200 μm, in particular at least 300 μm between the first side (21) and the second side (22) of each connector (20) by application of material A method, wherein (A) is formed.
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