WO2018137978A1 - Ultra-thin film thermistors - Google Patents

Ultra-thin film thermistors Download PDF

Info

Publication number
WO2018137978A1
WO2018137978A1 PCT/EP2018/051052 EP2018051052W WO2018137978A1 WO 2018137978 A1 WO2018137978 A1 WO 2018137978A1 EP 2018051052 W EP2018051052 W EP 2018051052W WO 2018137978 A1 WO2018137978 A1 WO 2018137978A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermistor
carrier film
film
conductor
low
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/051052
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Spietz
Volodymyr Baturkin
Ingo Wirth
Original Assignee
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. filed Critical Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Priority to JP2019539760A priority Critical patent/JP2020507918A/en
Publication of WO2018137978A1 publication Critical patent/WO2018137978A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/021—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient formed as one or more layers or coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/183—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer characterised by the use of the resistive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a thermistor and a thermistor.
  • Thermistors are resistors whose resistance is particularly dependent on temperature.
  • a common application of thermistors is as a temperature sensor.
  • Thermistors are also used as heating elements, can replace fuses or limit currents, for example.
  • thermistor is particularly thin. This is true for the simple mechanical reason that the thermistor, when thin and flexible, can be more easily brought to hard to reach places, as well as for the reason that a thin thermistor has a low heat capacity. It is therefore particularly suitable for measuring objects that also have a low heat capacity.
  • EP 2 506 269 A1 discloses a film thermistor having a substrate of a flexible material, such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, provided with silver electrodes which are applied to the substrate by printing.
  • a substrate is a 100 ⁇ thick called Mylar ® film.
  • a trace material is printed between the electrodes.
  • Possible trace materials include metal oxides such as zinc oxide or vanadium oxide, semiconductors such as silicon and germanium, eutectic mixtures of indium, tin, silver, bismuth, cadmium, lead and zinc, and further silver and indium tin oxide.
  • the thermistor may be encapsulated in a polymer film or a flexible metal film. After printing, the thermistor is exposed to elevated temperatures - 150 ° C are mentioned as an example - so that the conductor material is melted, dried and tempered. According to EP 2 506 269 A1, the temperatures must not be set too high because, for example, temperatures between 800 ° C. and 1000 ° C., which are used for the production of ordinary thermistors, are impossible for use with film thermistors because they would melt the substrate.
  • US 2008/018201 A1 discloses an ink with metal particles for printing electrical circuits.
  • the ink comprises a first powder having metal particles of a first melting temperature and second powder having particles of a metal or a metal alloy of a second melting temperature, wherein the second melting temperature is higher than the first melting temperature.
  • the ink has a polymer binder and an oxidative environment. After a circuit is printed with the ink, the ink is heat treated. The polymer binder thereby combines with the particles of the first powder and the second powder, whereby the molten particles of the first powder in the oxidative environment become a circuit element of a metal oxide. After the heat treatment, the first and / or second powders thus form the circuit, being enclosed by the polymer.
  • the polymer binder can evaporate during the heat treatment.
  • the heat treatment takes place at temperatures below 500 ° C or below 300 ° C.
  • At least the first powder must therefore have a melting point below these temperatures.
  • Suitable metals include mercury, gallium, cadmium, selenium, polonium, bismuth, thallium, lead, zinc and tellurium or alloys thereof.
  • high melting point metals such as antimony, aluminum, silver, gold, copper, beryllium, nickel, cobalt, yttrium, iron, palladium, titanium, platinum and molybdenum are named.
  • the second metal powder may also contain additives such as hydrogen, carbon, silicon, nitrogen and oxygen.
  • a thermistor As a substrate for printing, glasses, ceramics, silicon and silicon dioxide are mentioned.
  • US 2003/0161959 A1 discloses a method by which a thermistor is manufactured.
  • a substrate which may be, for example, a polymer substrate, a high-viscosity mass of a precursor material is applied, for example by printing, and rendered conductive by heat treatment.
  • the precursor material may contain ligands which escape during the heat treatment so that suitable precursor materials are carboxylates, alkoxides, or mixed metal oxides and react to metals to release carboxylic acid anhydrides, ethers or esters.
  • a preferred metal is called silver.
  • the precursor material can be dissolved in an aqueous or organic solvent and contain additives such as, for example, crystallization inhibitors, thickeners or surface-active substances.
  • the precursor material comprises a powder of an insulating material.
  • US 2009/0226605 A1 discloses a method for producing a circuit by printing a plastic film with a metallic ink with a weight fraction of 0.5% to 35%, preferably 20%, of platinum nanoparticles in a solvent such as alcohol, water, ethylene glycol, Diethylene glycol or propylene glycol.
  • a solvent such as alcohol, water, ethylene glycol, Diethylene glycol or propylene glycol.
  • the solvent is completely removed during a subsequent annealing of the metallic ink.
  • the tempering takes place at less than 200 ° C for 1 to 30 minutes.
  • US 2016/0370210 A1 discloses a modular sensor arrangement. This has, on the one hand, a flexible connecting element and, on the other hand, a flexible or rigid temperature sensor.
  • the connecting element has a carrier material, which is polyimide film with a thickness of less than 100 ⁇ m.
  • the support material is coated with platinum, whereupon the platinum is partially removed by laser ablation to form a trace.
  • the temperature sensor has a ceramic substrate on which a conductor track is sintered.
  • the connecting element and the sensor are preferably manufactured independently of each other and then connected. As a result, the connecting element with the polyimide film does not have to be exposed to the temperatures occurring during sintering of the conductor track of the temperature sensor.
  • EP 0 955 642 A2 discloses a resistor having a carrier film which consists of polyimide and has a layer thickness of less than 10 ⁇ m. By means of chemical vapor deposition is applied to an electrically contacted strip, which consists of 95-99.5% of platinum and is between 40 ⁇ and 50 ⁇ thick.
  • US 2009/0181 177 A1 discloses a method for producing an electronic circuit element by printing a plastic film with an ink with metal nanoparticles. The ink also contains stabilizing substances. After printing, the ink is added to a destabilizing substance, and then the stabilizing substances are removed by washing or heating at temperatures up to 180 ° C.
  • the invention has for its object to provide a simplified method for producing very thin thermistors.
  • the invention relates to a method for producing a thermistor.
  • the process begins with the provision of a carrier sheet.
  • the carrier foil is printed with a metallic ink.
  • the metallic ink printed on the support film is thermally treated, so that the metallic ink is converted to a wiring.
  • the metallic ink has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of a low-volatiles or lower volatiles having a vaporization temperature below 250 ° C of at least 60%.
  • the sum of the platinum content and the low-evaporation content of the metallic ink is at least 99.5%.
  • the sum of the platinum portion and the low evaporating portion of the metallic ink may be at least 99.8% or 99.9% and up to 100%, so that consequently the metallic ink has a platinum content of up to 40%, preferably at least 20% or at least 25%, and a low evaporation content of up to 85%, preferably at least 74%, at least 75%, at least 79% or at least 80%.
  • Additives, as understood here all substances that are neither elemental platinum nor low-evaporating substance make up a total of more than 0.5% of the metallic ink. All percentages above and below are by weight, not by volume.
  • the thermal treatment is or includes sintering at a sintering temperature of 380 ° C to 400 ° C.
  • the low-evaporating substance or the low-evaporating substances evaporate, so that after the sintering, the conductor has a final content of elemental platinum of at least 99%.
  • the additives do not evaporate during sintering and remain in the conductor track.
  • a residual amount of the additives on the conductor can thus be up to about 1%.
  • the residual proportion of the additives is less than 1%.
  • the final level of elemental platinum on the track can be up to 100% if the low evaporator or low volatiles completely evaporate while no additives are present.
  • the sintering therefore has a multiple purpose.
  • the low-evaporating substance or the low-evaporating substances are expelled from the metallic ink. Since elemental platinum and low-evaporating substances add up to at least 99.5% in the metallic ink, almost pure platinum remains after sintering, with the additives making up at most 1% of the conductor track.
  • the low-volatiles that make the particulate elemental platinum a flowable metallic ink are no longer needed after printing and are therefore expelled as completely as possible during sintering.
  • the platinum sinters, so that the platinum particles, which may be nanoparticles in particular, connect to each other and produce a safe, durable conductive connection.
  • the platinum also bonds firmly to the carrier film during sintering. This effect can be additionally supported by slightly melting the carrier foil in the area of the conductor track, so that the platinum is embedded slightly in the carrier foil and thus a firmer connection between the carrier foil and the conductor track is achieved.
  • the sintering temperature can be matched to the carrier film.
  • the sintering temperature may be within the range in which sintering of the Platinum is allowed to be varied so that the carrier film in any case does not completely melt (and not otherwise damaged), but at the most easily melts in the region of the conductor track.
  • the method according to the invention thus advantageously utilizes the fact that sintering temperatures of platinum in the vicinity, normally below and, at best, just below melting points or glass transition temperatures of typical plastic films, thus overcomes the prejudice of the person skilled in the art cited in EP 2 506 269 A1, for example very thin thermistors could not be produced because the temperatures necessary for sintering the track are far above the melting point (or the glass transition temperature) of plastics.
  • thermistors with carrier foils and conductor tracks made of metals with high melting points, such as, for example, platinum.
  • the process according to the invention can even be carried out with carrier films whose melting point or glass transition temperature is below the sintering temperature.
  • a sintering method such as photonic (flash) sintering or laser sintering may be used, in which only the printed metallic ink is locally thermally treated while the support film is not or only slightly heated.
  • the metallic ink according to the invention contains, in addition to at most 0.5% of additives as active ingredients, only elemental platinum and low-evaporating substances which make a flowable ink except platinum particles.
  • the flowable ink is converted to a conductive path only by evaporating the low-volatiles and sintering the platinum. Further complex chemical reactions are not required.
  • the metallic ink need not have a complex composition with multiple reactants that provide, for example, certain, for example, oxidative, chemical conditions for chemical processes that necessarily occur in the metallic ink. For the thermal treatment, no complex process is necessary. In the simplest case, it is sufficient to heat the printed carrier film once to the sintering temperature and then to allow it to cool.
  • platinum has a high long-term stability as a noble metal and is more resistant to corrosion.
  • the tem pe ratu ary neighbors are around Resistance change of platinum in relevant measuring ranges almost linear. Due to these two properties, a temperature behavior of platinum is very well reproducible, so that it is particularly suitable as a material for temperature sensors.
  • platinum has a much higher resistivity than silver, which is known as printed circuit board material, so platinum resistors can be made more compact than silver resistors for the same given resistance.
  • carrier films for thermistors have a thickness in the region of 100 ⁇ m.
  • Mitsubishi Materials Corporation applies a thermistor with a thickness of 70 ⁇ m as the "world's thinnest flexible thermistor sensor.”
  • Thermistor is the printing of films with much lower film thickness possible.
  • the film thickness of the support film may be below 10 ⁇ .
  • the thermistor according to the invention can be produced with very different thermistor areas depending on the requirement area. Due to the high resistivity of platinum, the trace can be made very compact. For example, if the thermistor should have a resistance of 1000 ⁇ , the trace must have a trace length of about 0.9 m, if to be achieved with typical printers trace layer thickness 1 ⁇ and trace width 0.1 mm are selected. If, for example, the strip is printed as a meander with a meander width of 2 cm and a track spacing of 0.1 mm, a meander length of 0.9 cm is sufficient to achieve the resistance of 1000 ⁇ .
  • the thermistor with the platinum conductor can thus be formed not only very thin, but also with a very small area.
  • the thermistor can also be formed with a very large area, if desired.
  • a thermistor having a surface which has a size comparable to the surface of the solar cell and at most the same size as the solar cell so that the temperature over most of the surface of the solar cell or even the entire Area of the solar cell can be measured averaged.
  • Analog can also be a partial area or the entire surface of a solar module of several solar cells be measured averaged.
  • the conductor can be deliberately arranged so that it occupies the largest possible area and the thermistor have an area, for example, of several square centimeters.
  • the thermistor may simply be square or generally rectangular, but any specific geometry needed for a particular requirement may be realized. If, for example, temperatures of solar cells with an education in individual solar cell strips to be measured, then the thermistor can also be formed elongated strip-shaped, so that its surface coincide as closely as possible with the solar cell strip to be measured. The inventive method thus allows a very great flexibility in adapting the Thermistorgeometrie to external requirements.
  • the low-evaporating substances may also comprise a mixture of different low-evaporating substances, wherein the different low-evaporating substances may have different evaporation temperatures.
  • the low-evaporating portion of the metallic ink may consist of at least 80% of substances with an evaporation temperature of at most 100 ° C (at atmospheric pressure). In a simple way, for example, water can be used as a low-evaporating substance.
  • the low-evaporating portion of the metallic ink may also consist of at least 80% of materials with an evaporation temperature below 200 ° C, below 90 ° C or below 80 ° C.
  • a number of alcohols in question such as ethanol with an evaporation temperature of 78 ° C or isopropanol with an evaporation temperature of 83 ° C.
  • other organic solvents such as acetonitrile with an evaporation temperature of 82 ° C.
  • glycols such as ethylene glycol having an evaporation temperature of 197 ° C, propylene glycol having an evaporation temperature of 188 ° C or diethylene glycol having an evaporation temperature of 244 ° C in question.
  • the low-evaporating fraction may be about 20% glycols and about 80% other organic solvents.
  • the carrier film may have a film thickness of at most 10 ⁇ m.
  • the carrier film may also have a film thickness of not more than 8 ⁇ , not more than 7.5 ⁇ or even more than 5 ⁇ . It is a prejudice of the art that film-based thermistors could not be made with such low layer thicknesses because films, especially plastic films, would melt in the processes used to make thermistors according to the prior art.
  • the method according to the invention is extremely gentle on the film, since it is not exposed to any particular mechanical stresses during printing and is only heated to temperatures during the thermal treatment, which can withstand the carrier film without damage, a very thin carrier film can be used according to the invention become.
  • the invention relates to a thermistor with a printed carrier film and a conductor on the carrier film, wherein the carrier film has a film thickness of at most 10 ⁇ and the conductor has an end portion, d. H. has a final elemental platinum content of at least 99%.
  • a thermistor can be made by the methods of the present invention.
  • a material of the carrier film must be able to bring to the desired small layer thickness, have at this small layer thickness sufficient mechanical and chemical stability and can be printed.
  • the carrier film must also be non-conductive. Plastics are therefore suitable for the carrier film. If a sintering process is selected in which the carrier film is not or hardly heated, a suitable plastic is, for example, polyethylene terephthalate, in particular as a biaxially oriented polyester film ("boPET", for example under the trade name Mylar® ) high melting point or high glass transition temperature.
  • the carrier sheet may, for example a polyimide film.
  • polyimide for example, under the trade name Kapton ® is a commercially available film material and is heat resistant up to about 400 ° C.
  • a suitable melting of the polyimide film can not even be beneficial, as it allows the conductive sheet to be particularly well bonded to the backing film by being partially embedded in the polyimide film (eg, UPILEX® VT of the man Llers ÜBE INDUSTRIES, LTD.) which are surface treated and thereby have some thermoplastic surface properties.
  • these polyimide films are suitable for partially embedding the printed conductors.
  • the carrier film can be or printed so that the conductor has a conductor layer thickness of 1 ⁇ and / or a conductor width of 0.1 mm. Both values correspond the possibilities of commercially available 3D printers.
  • the conductor track layer thickness and the track width have a conductor cross-section which is in direct, linear relationship with the resistance of the track.
  • Conductor layer thickness and trace width could therefore be selected as a function of each other and of a desired trace length (and thermistor geometry) such that, given the specific resistivity of platinum, a desired resistance of the thermistor is achieved.
  • the geometry of the conductor track can be adapted in each case according to the individual requirements of the thermistor to be manufactured.
  • the conductor can be printed as a straight line.
  • the thermistor can be printed, for example, with the conductor in a meander shape or. Meandering is understood here to mean that sections of the conductor track are arranged parallel to one another, wherein adjacent sections are alternately connected to each other at their one and the other end by further straight or arcuate sections of the conductor track.
  • the meandering shape also allows in a simple and effective way, to span the entire carrier film of the thermistor with the conductor track, so that the measuring properties of the thermistor are the same over their entire surface.
  • the carrier film can be printed in the meandering form, for example, in such a way that a conductor track spacing corresponds to the conductor track width.
  • a cover layer may or may not be applied to the printed carrier film.
  • the cover layer may consist of any insulating material. For example, silicon oxides (SiOx), quartz, ceramics, oxide ceramics, fused quartz ceramics or polysilazanes come into question, which are commercially available as insulating materials.
  • the cover layer can also be produced with an insulating varnish, as is known from electrical engineering.
  • cover layer may be applied to the printed carrier film, a cover sheet or be.
  • the cover film may be formed of a different material than the carrier film. But the cover sheet may also consist of the same material as the carrier film and in particular be integrally formed therewith.
  • the cover film and the carrier film may also have the same film layer thickness, in particular, of course, if they are formed in one piece. If the cover film and the carrier film are integrally formed, a section of an overall film which is to form the carrier film can first be printed with the conductor track, while a second section, which is to form the cover sheet, remains unprinted. Before or preferably after the thermal treatment, the cover film is folded over the carrier film. Cover film and carrier film can be welded, for example, heat-sealed, or glued, at the edges, so that the conductor between the cover film and the carrier film is firmly enclosed. In the cover layer or cover film, a vent hole may be provided.
  • the cover layer or cover film makes the thermistor more universally applicable.
  • care must be taken when using the thermistor that no other conductor touches the conductor so as not to falsify the measurement or in the worst case to destroy the thermistor, for example by a short circuit.
  • the cover sheet prevents the trace from coming into contact with other conductors.
  • the thermistor can still be very thin with the cover film.
  • carrier film and cover film each have a film thickness of 7.5 ⁇ and the conductor has a conductor layer thickness of 1 ⁇ , even with a comparatively thick adhesive layer, are connected to the carrier film and cover film, with an adhesive layer thickness of 50 ⁇ an entire Thickness of the thermistor 66 ⁇ , which is still thinner than the already cited "world's thinnest" thermistor with a thickness of 70 ⁇ .
  • Decisive factor for the thickness of the thermistor is thus the adhesive layer. If this is chosen thinner, the thermistor can be much thinner even with the cover foil.
  • the thermistor is to be used as a temperature sensor on even very thin measurement objects, it may be more advantageous to bring the conductor into direct contact with the measurement object.
  • the measurement object itself can take over the function of the cover layer or cover sheet.
  • An adhesive can simultaneously be thermally conductive and thus improve a heat conduction within the thermistor.
  • Fig. 1 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a first
  • Fig. 2 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a second
  • Embodiment. Fig. 3 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a third
  • Embodiment in which a cover sheet is simultaneously formed with a carrier film.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a thermistor 1 according to the invention in a plan view.
  • the thermistor has a carrier foil 2, which is very thin.
  • the carrier film 2 may have a film thickness of not more than 10 ⁇ m.
  • a conductor 3 is printed on the carrier film 2, a conductor 3 is printed.
  • the conductor track 3 has a contact region 4 and a meandering region 5.
  • the conductor 3 has an end portion, i. H. a final proportion of elemental platinum of at least 99%, wherein in a particularly simple manner, the contact region 4 and the meandering region 5 can be formed with identical composition of the conductor 3.
  • the conductor track 3 can however also have a different composition than in the meandering region 5.
  • the contact region 4 is provided for an electrical connection of the thermistor 1.
  • four contact fields 6a-d are formed in the contact region.
  • a current flow takes place between the contact fields 6a, 6b at one end and the contact fields 6c, 6d at the other end of the conductor track 3, wherein the meandering region 5 is traversed along the conductor track 3 twice in opposite directions.
  • the contacts 6a and 6c serve a current flow for a measuring current and the contacts 6b and 6d of a voltage measurement.
  • the meandering region 5 (and the associated section of the carrier film 2) are only partially shown here; the actual number of turns of the track in the meander area can be many times greater.
  • the geometry of the conductor track 3 and in particular of the meandering region 5 is chosen here such that the thermistor 1 has a longitudinal extent 7 which is substantially greater than its transverse extent 8.
  • the thermistor 1 is therefore "long and narrow" or strip-shaped.
  • the thermistor 1 is thus suitable, for example, especially for use as a temperature sensor on components with a strip-shaped structure, for example strip-shaped photovoltaic cells.
  • Each strip-shaped photovoltaic cell in a photovoltaic array can then be assigned directly to such a strip-shaped thermistor 1, wherein the areas of photovoltaic cell and thermistor 1 can correspond.
  • the thermistor 1 according to FIG. 2 has the same basic construction as the thermistor according to FIG. 1. However, the geometry of the meandering region 5 is chosen differently here. The individual turns of the meander are designed with significantly greater width and significantly greater distance, so that the conductor 3 in the meandering region 5 is arranged less densely on the carrier film 2 as shown in FIG. 1. The carrier film 2 is accordingly larger, so that the Thermistor 1 a in relation to its longitudinal extent 7 'much larger transverse extent 8' than the thermistor of FIG. 1.
  • a thermistor according to FIG. 2 is better suited as a thermistor according to FIG. 1 in order, for example, to be used as a temperature sensor for large-area applications.
  • the thermistor according to FIG. 1 can be used as a temperature sensor for a single strip-type photovoltaic cell
  • the thermistor according to FIG. 2 can be used, for example, as a temperature sensor for an entire photovoltaic array.
  • FIGS. 1 and 2 thus illustrate that the thermistor 1 according to the invention can be configured individually for each application range, for example by selecting its longitudinal extension 7, T and its transverse extent 8, 8 'and the geometry of the conductor track 3, in particular in its meandering region 5 , and even a shape of the thermistor itself can be adjusted.
  • the carrier sheet 2 is printed with the conductor 3, this is possible in a particularly simple manner, since not, for example, manufacturing machines must be changed, but only pressure settings are selected accordingly.
  • the carrier film 2 can be brought into any desired shapes and printed accordingly, so that the thermistor can have an unusual and even unique shape, for example, a circular or irregular shape.
  • FIG. 3 shows a thermistor 1 in which the carrier foil 2 simultaneously forms a cover foil 9.
  • the carrier film 2 forms a support region 10, a cover region 11, in the region of which it forms the cover film 9, and a projection region 12.
  • the conductor track 3 is for the most part arranged in the support region 10, wherein a part of the contact region 4 extends into the projection region 12.
  • Supporting area 10 and projection area 12 are arranged on one side of a folding axis 13, while the cover area 11 is arranged on the other side of the folding axis 13.
  • the deck area 1 1 corresponds in its dimensions to the support area 10 and this is arranged across the folding axis 13 across. To the folding axis so the deck area 1 1 can be folded onto the support portion 10.
  • the cover region 1 1 then covers the support region 10 and thus also the largest part of the conductor 3, namely the meander region 5, completely and part of the contact region 4. Only the projection region 12 and thus the part of the contact region 4 arranged in the projection region 12 will not covered by the deck area 1 1. They are exposed, so that the thermistor 1 can be contacted in this area.
  • the support region 10 and the cover region 11, or the carrier film 2 and the cover film 9 can be welded together, for example along their circumference or, for example, along three sides of the cover film 9, wherein along the folding axis 13 is not welded or glued.
  • the carrier film 2 and / or the cover film 9 may also have a vent opening (not shown).
  • the cover sheet 9 prevents a short circuit may occur in a contract of the thermistor 1 with a conductor, in particular a current-carrying conductor, since the conductor can not contact the meandering 5 and a contact can be made only in the contact area 4.
  • 4 shows a flow chart of a method 18 according to the invention for producing a thermistor 1.
  • the carrier film 2 for example a polyimide film and, for example, with a film thickness of not more than 10 ⁇ m, is provided. It may already have a shape that corresponds to that of the thermistor 1. In the simplest case, this can be a rectangle.
  • the carrier film 2 can have a more complex shape.
  • the carrier foil 2 can have any desired shape.
  • the carrier foil 2 is printed with a metallic ink 19.
  • the metallic ink 19 has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of a low-evaporating substance 20 or low-volatiles 20 having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, the sum of the platinum content of the elemental Platinum and the low-evaporating portion of the low-evaporating substance 20 or the low-evaporating substances 20 is at least 99.5%.
  • the metallic ink 19 is converted into the wiring 3. This happens, by vaporizing the low-volatiles 20 and sintering the platinum.
  • the conductor track 3 thus has a final elemental platinum content of at least 99%.
  • the carrier film 2 and the conductor 3 thus form the thermistor. 1
  • the thermistor can be provided with a cover layer or covering film 9.
  • a cover layer or covering film 9 can be done by, as explained in connection with FIG. 3, a section of the carrier film 2 as a cover film 9 is folded onto parts of the conductor track 3.
  • a cover layer for example by another film is applied as a cover sheet 9 or by applying a cover layer of any insulating material, such as a paint made of synthetic resin on the conductor 3 and at least parts of the carrier film 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Abstract

In a method (18) to produce a thermistor (1), a carrier film (2) is printed with a metallic ink (19), and the metallic ink (19) printed on the carrier film (2) is thermally treated such that the metallic ink (19) is converted into a conductor path (3). The metallic ink (19) has a platinum proportion of elementary platinum of at least 15% and a low-evaporating proportion of at least one low-evaporating substance (20) having an evaporation temperature of below 250 °C of at least 60%, wherein the sum of the platinum proportion and the low-evaporating proportion of the metallic ink (19) is at least 99.5%. The thermal treatment comprises sintering at 380 °C to 400 °C so that every low-evaporating substance (20) evaporates during sintering, and after sintering the conductor path (3) has a final proportion of elementary platinum of at least 99%. A thermistor (1) having a carrier film (2) which comprises a film layer thickness of at most 10 μm, and a conductor path (3) on the carrier film (2) comprising a final proportion of elementary platinum of at least 99 % can, for example, be produced using this method (18).

Description

ULTRADÜNNE FOLIENTHERMISTOREN  ULTRADÜNNE FOLIENTHERMISTOREN
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Thermistors und einen Thermistor. Thermistoren sind Widerstände, deren Widerstand in besonders starkem Maße temperaturabhängig ist. Eine häufige Anwendung von Thermistoren ist die als Temperatursensor. Thermistoren finden aber auch als Heizelemente Einsatz, können Sicherungen ersetzen oder beispielsweise Ströme begrenzen. The invention relates to a method for producing a thermistor and a thermistor. Thermistors are resistors whose resistance is particularly dependent on temperature. A common application of thermistors is as a temperature sensor. Thermistors are also used as heating elements, can replace fuses or limit currents, for example.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Für viele Anwendungen von Thermistoren, insbesondere die als Temperatursensor, ist es vorteilhaft, wenn der Thermistor besonders dünn ist. Dies gilt sowohl aus dem simplen mecha- nischen Grund, dass der Thermistor, wenn er dünn und flexibel ist, einfacher an schwer zugängliche Stellen gebracht werden kann, als auch aus dem Grund, dass ein dünner Thermistor eine geringe Wärmekapazität aufweist. Er eignet sich daher besonders gut für die Messung an Objekten, die ebenfalls eine geringe Wärmekapazität aufweisen. Ein Temperatursensor mit einer Wärmekapazität, die gleich ist wie die des zu messenden Objekts oder sogar größer, verfälscht eine zu messende Temperaturänderung des Objekts. Im Extremfall kann Wärme aus dem Temperatursensor die Wärme des zu messenden Objekts dominieren, so dass tatsächlich nicht die Wärme des zu messenden Objekts gemessen wird, sondern die des Temperatursensors. Sehr dünne Thermistoren eignen sich daher besonders gut für Messungen an dünnschichtigen Aufbauten, beispielsweise Solarzellen. EP 2 506 269 A1 offenbart einen Folienthermistor mit einem Substrat aus einem flexiblen Material wie Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, das mit Elektroden aus Silber versehen ist, die durch Drucken auf das Substrat aufgebracht werden. Als Beispiel für das Substrat ist eine 100 μηι dicke Mylar®-Folie genannt. Ein Leiterbahnmaterial wird zwischen die Elektroden gedruckt. Als mögliche Leiterbahnmaterialien sind Metalloxide wie Zinkoxid oder Vanadiumoxid, Halbleiter wie Silizium und Germanium, eutektische Mischungen von Indium, Zinn, Silber, Bismut, Cadmium, Blei und Zink und weiterhin Silber und Indium-Zinn-Oxid offenbart. Der Thermistor kann in einen Polymerfilm oder einen flexiblen Metallfilm eingekapselt sein. Nach dem Drucken wird der Thermistor erhöhten Temperaturen ausgesetzt - als Beispiel sind 150 °C genannt - damit das Leiterbahnmaterial aufgeschmolzen, getrocknet und angelassen wird. Gemäß EP 2 506 269 A1 dürfen die Temperaturen nicht zu hoch gewählt werden, weil beispielsweise für die Herstellung von gewöhnlichen Thermistoren genutzte Temperaturen zwischen 800 °C und 1000 °C für die Anwendung bei Folienthermistoren unmöglich seien, weil diese das Substrat aufschmelzen würden. For many applications of thermistors, especially as a temperature sensor, it is advantageous if the thermistor is particularly thin. This is true for the simple mechanical reason that the thermistor, when thin and flexible, can be more easily brought to hard to reach places, as well as for the reason that a thin thermistor has a low heat capacity. It is therefore particularly suitable for measuring objects that also have a low heat capacity. A temperature sensor with a heat capacity that is the same as that of the object to be measured or even larger, falsifies a temperature change of the object to be measured. In extreme cases, heat from the temperature sensor can dominate the heat of the object to be measured, so that in fact not the heat of the object to be measured is measured, but that of the temperature sensor. Very thin thermistors are therefore particularly well suited for measurements on thin-layered structures, for example solar cells. EP 2 506 269 A1 discloses a film thermistor having a substrate of a flexible material, such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, provided with silver electrodes which are applied to the substrate by printing. As an example of the substrate is a 100 μηι thick called Mylar ® film. A trace material is printed between the electrodes. Possible trace materials include metal oxides such as zinc oxide or vanadium oxide, semiconductors such as silicon and germanium, eutectic mixtures of indium, tin, silver, bismuth, cadmium, lead and zinc, and further silver and indium tin oxide. The thermistor may be encapsulated in a polymer film or a flexible metal film. After printing, the thermistor is exposed to elevated temperatures - 150 ° C are mentioned as an example - so that the conductor material is melted, dried and tempered. According to EP 2 506 269 A1, the temperatures must not be set too high because, for example, temperatures between 800 ° C. and 1000 ° C., which are used for the production of ordinary thermistors, are impossible for use with film thermistors because they would melt the substrate.
US 2008/018201 1 A1 offenbart eine Tinte mit Metallpartikeln für das Drucken elektrischer Schaltkreise. Die Tinte weist ein erstes Pulver mit Metallpartikeln einer ersten Schmelztemperatur und zweites Pulver mit Partikeln eines Metalls oder einer Metalllegierung einer zweiten Schmelztemperatur auf, wobei die zweite Schmelztemperatur höher ist als die erste Schmelztemperatur. Weiterhin weist die Tinte einen Polymer-Binder und eine oxidative Umgebung auf. Nachdem mit der Tinte ein Schaltkreis gedruckt ist, wird die Tinte wärmebehandelt. Der Polymer- Binder verbindet sich dabei mit den Partikeln des ersten Pulvers und des zweiten Pulvers, wobei die geschmolzenen Partikel des ersten Pulvers in der oxidativen U mgebung zu einem Schaltkreiselement aus einem Metalloxid werden. Nach der Wärmebehandlung bilden das erste und/oder das zweite Pulver somit den Schaltkreis aus, wobei sie von dem Polymer umschlossen werden . Der Polymer-Binder kann während der Wärmebehandlung verdampfen . Die Wärmebehandlung findet bei Temperaturen unterhalb von 500 °C oder unterhalb von 300 °C statt. Mindestens das erste Pulver muss daher einen Schmelzpunkt unterhalb dieser Temperaturen aufweisen. Als geeignete Metalle sind Quecksilber, Gallium, Cadmium, Selen, Polonium, Bismut, Thallium, Blei, Zink und Tellur oder Legierungen davon genannt. Als Beispiel für das zweite Metallpulver sind Metalle mit hohem Schmelzpunkt wie Antimon, Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Beryllium, Nickel, Kobalt, Yttrium, Eisen, Palladium, Titan, Platin und Molybdän genannt. Das zweite Metallpulver kann auch Zusatzstoffe wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Silizium, Stickstoff und Sauerstoff enthalten. Als Substrat für das Drucken sind Gläser, Keramiken, Silizium und Siliziumdioxid genannt. US 2003/0161959 A1 offenbart ein Verfahren, mit dem ein Thermistor hergestellt wird. Auf ein Substrat, das beispielsweise ein Polymersubstrat sein kann, wird eine hochviskose Masse aus einem Vorläufermaterial aufgetragen , beispielsweise durch Drucken, und durch Wärmebehandlung leitfähig gemacht. Das Vorläufermaterial kann Liganden enthalten, die während der Wärmebehandlung entweichen, so dass geeignete Vorläufermaterialien Carboxylate, Alkoxide, oder gemischte Metalloxide sind und zu Metallen reagieren , wobei carboxylische Säure- Anhydride, Ether oder Ester entweichen. Als bevorzugtes Metall ist Silber genannt. Das Vorläufermaterial kann in einem wässrigen oder organischen Lösungsmittel gelöst sein und Zusatzstoffe wie beispielsweise Kristallisationshemmer, Verdickungsmittel oder oberflächen- aktive Stoffe enthalten. Neben dem molekularen Vorläufer weist das Vorläufermaterial ein Pulver eines isolierenden Materials auf. US 2008/018201 A1 discloses an ink with metal particles for printing electrical circuits. The ink comprises a first powder having metal particles of a first melting temperature and second powder having particles of a metal or a metal alloy of a second melting temperature, wherein the second melting temperature is higher than the first melting temperature. Furthermore, the ink has a polymer binder and an oxidative environment. After a circuit is printed with the ink, the ink is heat treated. The polymer binder thereby combines with the particles of the first powder and the second powder, whereby the molten particles of the first powder in the oxidative environment become a circuit element of a metal oxide. After the heat treatment, the first and / or second powders thus form the circuit, being enclosed by the polymer. The polymer binder can evaporate during the heat treatment. The heat treatment takes place at temperatures below 500 ° C or below 300 ° C. At least the first powder must therefore have a melting point below these temperatures. Suitable metals include mercury, gallium, cadmium, selenium, polonium, bismuth, thallium, lead, zinc and tellurium or alloys thereof. As an example of the second metal powder, high melting point metals such as antimony, aluminum, silver, gold, copper, beryllium, nickel, cobalt, yttrium, iron, palladium, titanium, platinum and molybdenum are named. The second metal powder may also contain additives such as hydrogen, carbon, silicon, nitrogen and oxygen. As a substrate for printing, glasses, ceramics, silicon and silicon dioxide are mentioned. US 2003/0161959 A1 discloses a method by which a thermistor is manufactured. On a substrate, which may be, for example, a polymer substrate, a high-viscosity mass of a precursor material is applied, for example by printing, and rendered conductive by heat treatment. The precursor material may contain ligands which escape during the heat treatment so that suitable precursor materials are carboxylates, alkoxides, or mixed metal oxides and react to metals to release carboxylic acid anhydrides, ethers or esters. As a preferred metal is called silver. The precursor material can be dissolved in an aqueous or organic solvent and contain additives such as, for example, crystallization inhibitors, thickeners or surface-active substances. In addition to the molecular precursor, the precursor material comprises a powder of an insulating material.
US 2009/0226605 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreises durch Bedrucken einer Plastikfolie mit einer metallischen Tinte mit einem Gewichtsanteil von 0,5 % bis 35 %, bevorzugt 20 %, an Platin-Nanopartikeln in einem Lösungsmittel wie Alkohol, Wasser, Ethylenglykol, Diethylenglykol oder Propylenglykol. Das Lösungsmittel wird während eines folgenden Anlassens der metallischen Tinte vollständig entfernt. Das Anlassen erfolgt bei weniger als 200 °C für 1 -30 Minuten. US 2009/0226605 A1 discloses a method for producing a circuit by printing a plastic film with a metallic ink with a weight fraction of 0.5% to 35%, preferably 20%, of platinum nanoparticles in a solvent such as alcohol, water, ethylene glycol, Diethylene glycol or propylene glycol. The solvent is completely removed during a subsequent annealing of the metallic ink. The tempering takes place at less than 200 ° C for 1 to 30 minutes.
US 2016/0370210 A1 offenbart eine modulare Sensoranordnung. Diese weist zum einen ein flexibles Verbindungselement und zum anderen einen flexiblen oder starren Temperatursensor auf. Das Verbindungselement weist ein Trägermaterial auf, bei dem es sich um Polyimidfolie mit einer Dicke von weniger als 100 μηη handelt. Das Trägermaterial wird mit Platin beschichtet, woraufhin das Platin durch Laserablation partiell entfernt wird, um eine Leiterbahn auszubilden. Der Temperatursensor weist ein keramisches Substrat auf, auf das eine Leiterbahn aufgesintert ist. Das Verbindungselement und der Sensor werden vorzugsweise unabhängig voneinander hergestellt und anschließend verbunden. Dadurch muss das Verbindungselement mit der Polyimidfolie nicht den beim Sintern der Leiterbahn des Temperatursensors auftretenden Temperaturen ausgesetzt werden. US 2016/0370210 A1 discloses a modular sensor arrangement. This has, on the one hand, a flexible connecting element and, on the other hand, a flexible or rigid temperature sensor. The connecting element has a carrier material, which is polyimide film with a thickness of less than 100 μm. The support material is coated with platinum, whereupon the platinum is partially removed by laser ablation to form a trace. The temperature sensor has a ceramic substrate on which a conductor track is sintered. The connecting element and the sensor are preferably manufactured independently of each other and then connected. As a result, the connecting element with the polyimide film does not have to be exposed to the temperatures occurring during sintering of the conductor track of the temperature sensor.
EP 0 955 642 A2 offenbart einen Widerstand mit einer Trägerfolie, die aus Polyimid besteht und eine Schichtdicke von weniger als 10 μηη aufweist. Mittels chemischer Gasphasenabscheidung ist darauf ein elektrisch kontaktierter Streifen aufgebracht, der zu 95-99,5 % aus Platin besteht und zwischen 40 Ä und 50 μηη dick ist. US 2009/0181 177 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Schaltkreiselements mittels Bedrucken einer Kunststofffolie mit einer Tinte mit Metall-Nanopartikeln. Die Tinte enthält außerdem stabilisierende Stoffe. Nach dem Bedrucken wird der Ti nte ei n destabilisierender Stoff zugesetzt, und anschließend werden die stabilisierenden Stoffe durch Auswaschen oder Erhitzen bei Temperaturen bis 180 °C entfernt. EP 0 955 642 A2 discloses a resistor having a carrier film which consists of polyimide and has a layer thickness of less than 10 μm. By means of chemical vapor deposition is applied to an electrically contacted strip, which consists of 95-99.5% of platinum and is between 40 Ä and 50 μηη thick. US 2009/0181 177 A1 discloses a method for producing an electronic circuit element by printing a plastic film with an ink with metal nanoparticles. The ink also contains stabilizing substances. After printing, the ink is added to a destabilizing substance, and then the stabilizing substances are removed by washing or heating at temperatures up to 180 ° C.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von sehr dünnen Thermistoren bereitzustellen. The invention has for its object to provide a simplified method for producing very thin thermistors.
LÖSUNG Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. SOLUTION The object of the invention is achieved with the features of the independent patent claims. Further preferred embodiments according to the invention can be found in the dependent claims.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Thermistors. Das Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen einer Trägerfolie. Die Trägerfolie wird mit einer metallischen Tinte bedruckt. Anschließend wird die auf die Trägerfolie gedruckte metallische Tinte thermisch behandelt, so dass die metallische Tinte zu einer Leiterbahn umgewandelt wird. The invention relates to a method for producing a thermistor. The process begins with the provision of a carrier sheet. The carrier foil is printed with a metallic ink. Subsequently, the metallic ink printed on the support film is thermally treated, so that the metallic ink is converted to a wiring.
Die metallische Tinte weist einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus einem niedrigverdampfenden Stoff oder mehreren niedrigverdampfenden Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % auf. Die Summe des Platinanteils und des niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte ergibt dabei mindestens 99,5 %. The metallic ink has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of a low-volatiles or lower volatiles having a vaporization temperature below 250 ° C of at least 60%. The sum of the platinum content and the low-evaporation content of the metallic ink is at least 99.5%.
Die Summe des Platinanteils und des niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte kann mindestens 99,8 % oder 99,9 % und bis zu 100 % betragen, so dass folglich die metallische Tinte einen Platinanteil von bis zu 40 %, bevorzugt mindestens 20 % oder mindestens 25 %, und einen niedrigverdampfenden Anteil von bis zu 85 %, bevorzugt mindestens 74 %, mindestens 75 %, mindestens 79 % oder mindestens 80 %, aufweisen kann. Additive, als die hier alle Stoffe verstanden werden, die weder elementares Platin noch niedrigverdampfender Stoff sind, machen insgesamt höchstens 0,5 % der metallischen Tinte aus. Alle Prozentangaben im Vorhergehenden und im Folgenden verstehen sich dabei als Gewichtsprozent, nicht als Volumenprozent. Die thermische Behandlung ist oder umfasst ein Sintern bei einer Sintertemperatur von 380 °C bis 400 °C. Während des Sinterns verdampfen der niedrigverdampfende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe, so dass nach dem Sintern die Leiterbahn einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist. Die Additive verdampfen während des Sinterns nicht und verbleiben in der Leiterbahn. Ein Restanteil der Additive an der Leiterbahn kann somit bis zu etwa 1 % betragen. Vorzugsweise ist der Restanteil der Additive kleiner als 1 %. Der Endanteil des elementaren Platins an der Leiterbahn kann bis zu 100 % betragen, wenn der niedrigverdampfende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe vollständig verdampfen und gleichzeitig keine Additive vorhanden sind. The sum of the platinum portion and the low evaporating portion of the metallic ink may be at least 99.8% or 99.9% and up to 100%, so that consequently the metallic ink has a platinum content of up to 40%, preferably at least 20% or at least 25%, and a low evaporation content of up to 85%, preferably at least 74%, at least 75%, at least 79% or at least 80%. Additives, as understood here all substances that are neither elemental platinum nor low-evaporating substance make up a total of more than 0.5% of the metallic ink. All percentages above and below are by weight, not by volume. The thermal treatment is or includes sintering at a sintering temperature of 380 ° C to 400 ° C. During sintering, the low-evaporating substance or the low-evaporating substances evaporate, so that after the sintering, the conductor has a final content of elemental platinum of at least 99%. The additives do not evaporate during sintering and remain in the conductor track. A residual amount of the additives on the conductor can thus be up to about 1%. Preferably, the residual proportion of the additives is less than 1%. The final level of elemental platinum on the track can be up to 100% if the low evaporator or low volatiles completely evaporate while no additives are present.
Das Sintern verfolgt daher einen mehrfachen Zweck. Zum einen werden der niedrigverdampf- ende Stoff oder die niedrigverdampfenden Stoffe aus der metallischen Tinte ausgetrieben. Da sich elementares Platin und niedrigverdampfende Stoffe in der metallischen Tinte zu mindestens 99,5 % summieren, verbleibt nach dem Sintern nahezu reines Platin , wobei die Additive höchstens noch 1 % der Leiterbahn ausmachen. Die niedrigverdampfenden Stoffe, die aus dem partikelförmigen elementaren Platin eine fließfähige metallische Tinte machen, werden nach dem Drucken nicht mehr benötigt und werden deshalb während des Sinterns möglichst vollständig ausgetrieben. The sintering therefore has a multiple purpose. On the one hand, the low-evaporating substance or the low-evaporating substances are expelled from the metallic ink. Since elemental platinum and low-evaporating substances add up to at least 99.5% in the metallic ink, almost pure platinum remains after sintering, with the additives making up at most 1% of the conductor track. The low-volatiles that make the particulate elemental platinum a flowable metallic ink are no longer needed after printing and are therefore expelled as completely as possible during sintering.
Gleichzeitig sintert das Platin, so dass sich die Platinpartikel, die insbesondere Nanopartikel sein können, untereinander verbinden und eine sichere, haltbare leitfähige Verbindung herstellen. Gleichzeitig verbindet sich das Platin während des Sinterns auch fest mit der Trägerfolie. Dieser Effekt kann zusätzlich unterstützt werden, indem die Trägerfolie im Bereich der Leiterbahn leicht angeschmolzen wird, so dass das Platin geringfügig in die Trägerfolie eingebettet und damit eine festere Verbindung zwischen Trägerfolie und Leiterbahn erreicht wird. At the same time, the platinum sinters, so that the platinum particles, which may be nanoparticles in particular, connect to each other and produce a safe, durable conductive connection. At the same time, the platinum also bonds firmly to the carrier film during sintering. This effect can be additionally supported by slightly melting the carrier foil in the area of the conductor track, so that the platinum is embedded slightly in the carrier foil and thus a firmer connection between the carrier foil and the conductor track is achieved.
Damit diese Effekte gleichzeitig auftreten können, kann die Sintertemperatur auf die Trägerfolie abgestimmt werden. Die Sintertemperatur kann innerhalb des Bereichs, in dem ein Sintern des Platins ermöglicht ist, so variiert werden, dass die Trägerfolie jedenfalls nicht vollständig aufschmilzt (und auch nicht anderweitig beschädigt wird), sondern höchstens im Bereich der Leiterbahn leicht anschmilzt. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit in vorteilhafter Weise den Umstand, dass Sintertemperaturen von Platin in der Nähe, normalerweise unterhalb und bestenfalls dicht unterhalb, von Schmelzpunkten oder Glasübergangstemperaturen typischer Kunststofffolien liegen und überwindet somit das beispielsweise in EP 2 506 269 A1 zitierte Vorurteil des Fachmanns, dass sehr dünne Thermistoren nicht hergestellt werden könnten, weil die zum Sintern der Leiterbahn notwendigen Temperaturen weit oberhalb des Schmelzpunktes (bzw. der Glasübergangstemperatur) von Kunststoffen liegen. Gemäß dem Vorurteil sollten daher insbesondere Thermistoren mit Trägerfolien und Leiterbahnen aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten, wie beispielsweise Platin, nicht möglich sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demgegenüber sogar mit Trägerfolien durchgeführt werden, deren Schmelzpunkt oder Glasübergangstemperatur unterhalb der Sintertemperatur liegt. I n diesem Fall kann ein Sinterverfahren wie etwa photonisches (Blitz-)Sintern oder Lasersintern genutzt werden, bei dem nur die gedruckte metallische Tinte lokal thermisch behandelt wird, während die Trägerfolie nicht oder nur geringfügig erhitzt wird. So that these effects can occur simultaneously, the sintering temperature can be matched to the carrier film. The sintering temperature may be within the range in which sintering of the Platinum is allowed to be varied so that the carrier film in any case does not completely melt (and not otherwise damaged), but at the most easily melts in the region of the conductor track. The method according to the invention thus advantageously utilizes the fact that sintering temperatures of platinum in the vicinity, normally below and, at best, just below melting points or glass transition temperatures of typical plastic films, thus overcomes the prejudice of the person skilled in the art cited in EP 2 506 269 A1, for example very thin thermistors could not be produced because the temperatures necessary for sintering the track are far above the melting point (or the glass transition temperature) of plastics. According to the prejudice, therefore, it should not be possible in particular to use thermistors with carrier foils and conductor tracks made of metals with high melting points, such as, for example, platinum. In contrast, the process according to the invention can even be carried out with carrier films whose melting point or glass transition temperature is below the sintering temperature. In this case, a sintering method such as photonic (flash) sintering or laser sintering may be used, in which only the printed metallic ink is locally thermally treated while the support film is not or only slightly heated.
Die erfindungsgemäße metallische Tinte enthält neben höchstens 0,5 % Additiven als wirksame Bestandteile lediglich elementares Platin und niedrigverdampfend e Stoffe, d i e au s d en Platinpartikeln eine fließfähige Tinte machen . Die fließfähige Tinte wird lediglich durch Verdampfen der niedrigverdampfenden Stoffe und Sintern des Platins zu einer Leiterbahn umgewandelt. Darüber hinausgehende komplexe chemische Reaktionen sind nicht erforderlich. Die metallische Tinte muss keine komplexe Zusammensetzung mit mehreren Reaktanden aufweisen, die etwa bestimmte, beispielsweise oxidative, chemische Bedingungen für in der metallischen Tinte notwendigerweise ablaufende chemische Prozesse bereitstellen. Für die thermische Behandlung ist kein komplexer Ablauf notwendig. Im einfachsten Fall genügt es, die bedruckte Trägerfolie einmalig auf die Sintertemperatur zu erhitzen und anschließend abkühlen zu lassen. Auch sind keine Bindemittel erforderlich, und es verbleiben auch insbesondere nach der thermischen Behandlung nahezu keine Additive in der Leiterbahn , so dass diese alle Eigenschaften reinen Platins aufweist. Die Verwendung von Platin als Material für gedruckte Leiterbahnen ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft: Zum einen hat Platin als Edelmetall eine hohe Langzeitstabilität und ist i n s beso n d ere ko rros i o n s bestä n d i g . Z u m a n d e re n i st d i e tem pe ratu ra b h ä n g i g e Widerstandsänderung von Platin in relevanten Messbereichen nahezu linear. Aufgrund dieser beiden Eigenschaften ist ein Temperaturverhalten von Platin sehr gut reproduzierbar, so dass es als Material für Temperatursensoren besonders gut geeignet ist. Zudem hat Platin gegenüber Silber, das als Material für gedruckte Leiterbahnen bekannt ist, einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand, so dass Platinwiderstände für gleichen gegebenen Widerstandswert kompakter gebaut sein können als Silberwiderstände. The metallic ink according to the invention contains, in addition to at most 0.5% of additives as active ingredients, only elemental platinum and low-evaporating substances which make a flowable ink except platinum particles. The flowable ink is converted to a conductive path only by evaporating the low-volatiles and sintering the platinum. Further complex chemical reactions are not required. The metallic ink need not have a complex composition with multiple reactants that provide, for example, certain, for example, oxidative, chemical conditions for chemical processes that necessarily occur in the metallic ink. For the thermal treatment, no complex process is necessary. In the simplest case, it is sufficient to heat the printed carrier film once to the sintering temperature and then to allow it to cool. Also, no binders are required, and there remain, especially after the thermal treatment almost no additives in the conductor, so that it has all the properties of pure platinum. The use of platinum as a material for printed conductors is advantageous for a number of reasons. Firstly, platinum has a high long-term stability as a noble metal and is more resistant to corrosion. The tem pe ratu ary neighbors are around Resistance change of platinum in relevant measuring ranges almost linear. Due to these two properties, a temperature behavior of platinum is very well reproducible, so that it is particularly suitable as a material for temperature sensors. In addition, platinum has a much higher resistivity than silver, which is known as printed circuit board material, so platinum resistors can be made more compact than silver resistors for the same given resistance.
Das Verfahren erlaubt das Bedrucken von sehr dünnen Trägerfolien. Gemäß dem Stand der Technik haben Trägerfolien für Thermistoren eine Dicke im Bereich von 100 μηη. Die Mitsubishi Materials Corporation bewirbt einen Thermistor mit einer Dicke von 70 μηη als "weltweit dünnsten flexiblen Thermistor-Senso (http://www.mmc.co.jp/corporate/en/news/2014/news20140310b. html). Für den erfindungsgemäßen Thermistor ist das Bedrucken von Folien mit weit geringerer Folien-Schichtdicke möglich. Die Folien-Schichtdicke der Trägerfolie kann unterhalb von 10 μηη liegen. The method allows the printing of very thin carrier films. According to the prior art, carrier films for thermistors have a thickness in the region of 100 μm. Mitsubishi Materials Corporation applies a thermistor with a thickness of 70 μm as the "world's thinnest flexible thermistor sensor." For the invention Thermistor is the printing of films with much lower film thickness possible.The film thickness of the support film may be below 10 μηη.
Gleichzeitig ist der erfindungsgemäße Thermistor je nach Anforderungsbereich mit sehr unter- schiedlichen Thermistorflächen herzustellen. Aufgrund des hohen spezifischen Widerstands von Platin kann die Leiterbahn sehr kompakt ausgebildet werden. Wenn beispielsweise der Thermistor einen Widerstand von 1000 Ω aufweisen soll, muss die Leiterbahn eine Leiterbahnlänge von etwa 0,9 m aufweisen, wenn die mit typischen Druckern zu erreichende Leiterbahn- Schichtdicke 1 μηη und Leiterbahnbreite 0,1 mm gewählt werden. Wird die Leiterbahn beispiels- weise als Mäander mit einer Mäanderbreite von 2 cm und einem Leiterbahnabstand von 0,1 mm gedruckt, ist eine Mäanderlänge von 0,9 cm ausreichend zum Erreichen des Widerstands von 1000 Ω. At the same time, the thermistor according to the invention can be produced with very different thermistor areas depending on the requirement area. Due to the high resistivity of platinum, the trace can be made very compact. For example, if the thermistor should have a resistance of 1000 Ω, the trace must have a trace length of about 0.9 m, if to be achieved with typical printers trace layer thickness 1 μηη and trace width 0.1 mm are selected. If, for example, the strip is printed as a meander with a meander width of 2 cm and a track spacing of 0.1 mm, a meander length of 0.9 cm is sufficient to achieve the resistance of 1000 Ω.
Wenn dies gewünscht wird, kann der Thermistor mit der Leiterbahn aus Platin somit nicht nur sehr dünn, sondern auch mit einer sehr geringen Fläche ausgebildet werden. Demgegenüber kann der Thermistor aber auch mit einer sehr großen Fläche ausgebildet werden, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise kann es gewünscht sein, die Temperatur unter einer Solarzelle zu messen. Dann ist es vorteilhaft, einen Thermistor zu verwenden, der eine Fläche aufweist, die eine zu der Fläche der Solarzelle vergleichbare Größe aufweist und maximal genauso groß ist wie die Solarzelle, so dass die Temperatur über den größten Teil der Fläche der Solarzelle oder sogar die gesamte Fläche der Solarzelle gemittelt gemessen werden kann. Analog kann auch über eine Teilfläche oder die gesamte Fläche eines Solarmoduls aus mehreren Solarzellen gemittelt gemessen werden. In diesen Fällen kann also beispielsweise die Leiterbahn bewusst so angeordnet werden, dass sie eine möglichst große Fläche einnimmt und der Thermistor eine Fläche beispielsweise von mehreren Quadratzentimetern aufweisen. If desired, the thermistor with the platinum conductor can thus be formed not only very thin, but also with a very small area. In contrast, the thermistor can also be formed with a very large area, if desired. For example, it may be desirable to measure the temperature under a solar cell. Then it is advantageous to use a thermistor having a surface which has a size comparable to the surface of the solar cell and at most the same size as the solar cell, so that the temperature over most of the surface of the solar cell or even the entire Area of the solar cell can be measured averaged. Analog can also be a partial area or the entire surface of a solar module of several solar cells be measured averaged. In these cases, for example, the conductor can be deliberately arranged so that it occupies the largest possible area and the thermistor have an area, for example, of several square centimeters.
Der Thermistor kann in einfacher Weise quadratisch oder allgemein rechteckig sein, es kann aber auch jede spezifische Geometrie realisiert werden, die für eine spezielle Anforderung benötigt wird. Wenn also beispielsweise Temperaturen an Solarzellen mit einer Ausbildung in einzelnen Solarzellenstreifen gemessen werden sollen, dann kann der Thermistor ebenfalls langgestreckt streifenförmig ausgebildet werden, so dass seine Fläche mit der des zu messenden Solarzellenstreifens möglichst übereinstimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit eine ausgesprochen große Flexibilität bei der Anpassung der Thermistorgeometrie an externe Anforderungen. The thermistor may simply be square or generally rectangular, but any specific geometry needed for a particular requirement may be realized. If, for example, temperatures of solar cells with an education in individual solar cell strips to be measured, then the thermistor can also be formed elongated strip-shaped, so that its surface coincide as closely as possible with the solar cell strip to be measured. The inventive method thus allows a very great flexibility in adapting the Thermistorgeometrie to external requirements.
Es ist möglich , dass nur ein niedrigverdampfender Stoff zum Einsatz kommt. Die niedrigverdampfenden Stoffe können aber auch eine Mischung von verschiedenen niedrigverdampfenden Stoffen aufweisen, wobei die verschiedenen niedrigverdampfenden Stoffe verschiedene Verdampfungstemperaturen aufweisen können. Der niedrigverdampfende Anteil an der metallischen Tinte kann zu mindestens 80 % aus Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur von höchstens 100 °C (bei Normaldruck) bestehen. In einfacher Weise ist beispielsweise Wasser als niedrigverdampfender Stoff einsetzbar. Der niedrigverdampfende Anteil an der metallischen Tinte kann auch zu mindestens 80 % aus Stoffen mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 200 °C, unterhalb von 90 °C oder unterhalb von 80 °C bestehen. Als solche Stoffe kommen beispielsweise eine Reihe von Alkoholen in Frage, so etwa Ethanol mit einer Verdampfungstemperatur von 78 °C oder Isopropanol mit einer Verdampfungstemperatur von 83 °C. In Frage kommen außerdem andere organische Lösungsmittel wie Acetonitril mit einer Verdampfungstemperatur von 82 °C. Mit Verdampfungstemperaturen oberhalb von 100 °C kommen beispielsweise Glykole wie Ethylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 197 °C, Propylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 188 °C oder Diethylenglykol mit einer Verdampfungstemperatur von 244 °C in Frage. Beispielsweise kann der niedrigverdampfende Anteil zu ca. 20 % aus Glykolen und zu ca. 80 % aus anderen organischen Lösungsmitteln besstehen. It is possible that only a low-evaporating substance is used. However, the low-evaporating substances may also comprise a mixture of different low-evaporating substances, wherein the different low-evaporating substances may have different evaporation temperatures. The low-evaporating portion of the metallic ink may consist of at least 80% of substances with an evaporation temperature of at most 100 ° C (at atmospheric pressure). In a simple way, for example, water can be used as a low-evaporating substance. The low-evaporating portion of the metallic ink may also consist of at least 80% of materials with an evaporation temperature below 200 ° C, below 90 ° C or below 80 ° C. As such substances, for example, a number of alcohols in question, such as ethanol with an evaporation temperature of 78 ° C or isopropanol with an evaporation temperature of 83 ° C. Also suitable are other organic solvents such as acetonitrile with an evaporation temperature of 82 ° C. With evaporation temperatures above 100 ° C, for example, glycols such as ethylene glycol having an evaporation temperature of 197 ° C, propylene glycol having an evaporation temperature of 188 ° C or diethylene glycol having an evaporation temperature of 244 ° C in question. For example, the low-evaporating fraction may be about 20% glycols and about 80% other organic solvents.
Die Trägerfolie kann eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 μηη aufweisen. Die Trägerfolie kann auch eine Folien-Schichtdicke von höchstens 8 μηη, höchstens 7,5 μηη oder sogar höchstens 5 μηη aufweisen. Es ist ein Vorurteil des Fachmanns, dass folienbasierte Thermistoren mit solch geringen Schichtdicken nicht hergestellt werden könnten, weil Folien, insbesondere Kunststofffolien, bei den gemäß des Stands der Technik zur Herstellung von Thermistoren eingesetzten Verfahren schmelzen würden. Indem das erfindungsgemäße Verfahren aber ausgesprochen schonend zu der Folie ist, indem diese durch das Drucken keinen besonderen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist und während der thermischen Behandlung nur auf Temperaturen erh itzt wird , die die Trägerfolie ohne Beschädigungen aushält, kan n erfindungsgemäß eine sehr dünne Trägerfolie eingesetzt werden. The carrier film may have a film thickness of at most 10 μm. The carrier film may also have a film thickness of not more than 8 μηη, not more than 7.5 μηη or even more than 5 μηη. It is a prejudice of the art that film-based thermistors could not be made with such low layer thicknesses because films, especially plastic films, would melt in the processes used to make thermistors according to the prior art. However, since the method according to the invention is extremely gentle on the film, since it is not exposed to any particular mechanical stresses during printing and is only heated to temperatures during the thermal treatment, which can withstand the carrier film without damage, a very thin carrier film can be used according to the invention become.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Thermistor mit einer bedruckten Trägerfolie und einer Leiterbahn auf der Trägerfolie, wobei die Trägerfolie eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 μηη aufweist und die Leiterbahn einen Endanteil, d. h. einen endgültigen Anteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist. Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, kann ein solcher Thermistor mit den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein. Furthermore, the invention relates to a thermistor with a printed carrier film and a conductor on the carrier film, wherein the carrier film has a film thickness of at most 10 μηη and the conductor has an end portion, d. H. has a final elemental platinum content of at least 99%. As can be seen from the foregoing, such a thermistor can be made by the methods of the present invention.
Ein Material der Trägerfolie muss sich auf die gewünschte geringe Schichtdicke bringen lassen, bei dieser geringen Schichtdicke eine ausreichende mechanische und chemische Stabilität aufweisen und sich bedrucken lassen. Die Trägerfolie darf außerdem nicht leitfähig sein. Für die Trägerfolie eignen sich daher Kunststoffe. Wird ein Sinterverfahren gewählt, bei dem die Trägerfolie nicht oder kaum erhitzt wird, ist ein geeigneter Kunststoff beispielsweise Polyethylenterephthalat, insbesondere als biaxial orientierte Polyesterfolie („boPET", beispielsweise unter dem Handelsnamen Mylar®). Für die Trägerfolie eignen sich insbesondere auch Kunststoffe mit einer hohen Schmelztemperatur bzw. hoher Glasübergangstemperatur. Die Trägerfolie kann beispielsweise eine Polyimidfolie sein. Polyimid, beispielsweise unter dem Handelsnamen Kapton®, ist ein kommerziell erhältliches Folienmaterial und ist hitzebeständig bis etwa 400 °C. Bei einem Sintern bei 380 °C bis 400 °C kann eine geeignete Polyimidfolie somit nicht oder nur leicht anschmelzen. Ein leichtes Anschmelzen kann sogar vorteilhaft sein, weil dadurch wie oben beschrieben die Leiterbahn besonders gut mit der Trägerfolie verbunden wird, indem sie in diese teilweise eingebettet wird. Es sind Polyimidfolien verfügbar (z.B. UPILEX® VT des Herstellers ÜBE INDUSTRIES, LTD.), die oberflächenbehandelt sind und dadurch an der Oberfläche in gewissem Rahmen thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel diese Polyimidfolien sind für das teilweise Einbetten der Leiterbahnen geeignet. Die Trägerfolie kann so bedruckt sein oder werden, das die Leiterbahn eine Leiterbahn-Schichtdicke von 1 μηη und/oder eine Leiterbahnbreite von 0,1 mm aufweist. Beide Werte entsprechen dabei den Möglichkeiten kommerziell erhältlicher 3D-Drucker. Dabei ergeben die Leiterbahn- Schichtdicke und die Leiterbahnbreite einen Leiterbahnquerschnitt, der in direktem, linearem Zusammenhang mit dem Widerstand der Leiterbahn steht. Leiterbahn-Schichtdicke und Leiterbahnbreite könnten daher in Abhängigkeit voneinander und von einer angestrebten Leiterbahn- länge (und Thermistorgeometrie) so gewählt werden, dass bei dem gegebenen spezifischen Widerstand von Platin ein erwünschter Widerstand des Thermistors erreicht wird. A material of the carrier film must be able to bring to the desired small layer thickness, have at this small layer thickness sufficient mechanical and chemical stability and can be printed. The carrier film must also be non-conductive. Plastics are therefore suitable for the carrier film. If a sintering process is selected in which the carrier film is not or hardly heated, a suitable plastic is, for example, polyethylene terephthalate, in particular as a biaxially oriented polyester film ("boPET", for example under the trade name Mylar® ) high melting point or high glass transition temperature. The carrier sheet may, for example a polyimide film. polyimide, for example, under the trade name Kapton ® is a commercially available film material and is heat resistant up to about 400 ° C. in the case of sintering at 380 ° C to 400 ° C can Thus, a suitable melting of the polyimide film can not even be beneficial, as it allows the conductive sheet to be particularly well bonded to the backing film by being partially embedded in the polyimide film (eg, UPILEX® VT of the man Llers ÜBE INDUSTRIES, LTD.) which are surface treated and thereby have some thermoplastic surface properties. For example, these polyimide films are suitable for partially embedding the printed conductors. The carrier film can be or printed so that the conductor has a conductor layer thickness of 1 μηη and / or a conductor width of 0.1 mm. Both values correspond the possibilities of commercially available 3D printers. In this case, the conductor track layer thickness and the track width have a conductor cross-section which is in direct, linear relationship with the resistance of the track. Conductor layer thickness and trace width could therefore be selected as a function of each other and of a desired trace length (and thermistor geometry) such that, given the specific resistivity of platinum, a desired resistance of the thermistor is achieved.
Für die Leiterbahn sind beliebige Geometrien möglich. Die Geometrie der Leiterbahn kann dabei jeweils nach den individuellen Anforderungen an den zu fertigenden Thermistor angepasst werden. Im einfachsten Fall kann die Leiterbahn als Gerade gedruckt werden. Insbesondere, wenn der Thermistor besonders kompakt sein soll, aber auch, wenn gerade ein großflächiger Thermistor möglichst gleichmäßig mit der Leiterbahn belegt werden soll, kann der Thermistor beispielsweise mit der Leiterbahn in einer Mäanderform bedruckt sein oder werden. Unter Mäanderform wird hier verstanden, dass Abschnitte der Leiterbahn parallel zueinander angeordnet sind, wobei benachbarte Abschnitte abwechselnd an ihrem einen und ihrem anderen Ende durch weitere gerade oder bogenförmige Abschnitte der Leiterbahn miteinander verbunden sind. Die Mäanderform erlaubt auch in einfacher und effektiver Weise, die gesamte Trägerfolie des Thermistors mit der Leiterbahn zu überspannen, so dass Messeigenschaften des Thermistors über deren gesamte Fläche gleich sind. Die Trägerfolie kann beispielsweise in der Mäanderform so bedruckt sein oder werden, dass ein Leiterbahnabstand der Leiterbahnbreite entspricht. Auf die bedruckte Trägerfolie kann eine Deckschicht aufgebracht sein oder werden . Die Deckschicht kann aus einem beliebigen isolierenden Material bestehen. Beispielsweise kommen Siliziumoxide (SiOx), Quarz, Keramiken, Oxidkeramiken, Quarzgutkeramiken oder Polysilazane in Frage, die als isolierende Materialien kommerziell erhältlich sind. Die Deckschicht kann auch mit einem Isolationslack hergestellt werden, wie er aus der Elektrotechnik bekannt ist. Als Deckschicht kann auf die bedruckte Trägerfolie eine Deckfolie aufgebracht sein oder werden. Die Deckfolie kann aus einem anderen Material gebildet sein als die Trägerfolie. Die Deckfolie kann aber auch aus dem gleichen Material bestehen wie die Trägerfolie und insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet sein. Die Deckfolie und die Trägerfolie können auch dieselbe Folien-Schichtdicke aufweisen, insbesondere natürlich, wenn sie einstückig ausgebildet sind. Wenn die Deckfolie und die Trägerfolie einstückig ausgebildet sind, kann zunächst ein Abschnitt einer Gesamtfolie, der die Trägerfolie ausbilden soll, mit der Leiterbahn bedruckt werden, während ein zweiter Abschnitt, der die Deckfolie ausbilden soll, unbedruckt bleibt. Vor oder vorzugsweise nach der thermischen Behandlung wird die Deckfolie über die Trägerfolie geklappt. Deckfolie und Trägerfolie können beispielsweise an den Rändern verschweißt, insbesondere heißverschweißt, oder geklebt werden, so dass die Leiterbahn zwischen der Deckfolie und der Trägerfolie fest eingeschlossen ist. In der Deckschicht oder Deckfolie kann ein Entlüftungsloch vorgesehen sein. For the trace arbitrary geometries are possible. The geometry of the conductor track can be adapted in each case according to the individual requirements of the thermistor to be manufactured. In the simplest case, the conductor can be printed as a straight line. In particular, when the thermistor is to be particularly compact, but also when just a large-area thermistor should be as uniformly as possible occupied by the conductor, the thermistor can be printed, for example, with the conductor in a meander shape or. Meandering is understood here to mean that sections of the conductor track are arranged parallel to one another, wherein adjacent sections are alternately connected to each other at their one and the other end by further straight or arcuate sections of the conductor track. The meandering shape also allows in a simple and effective way, to span the entire carrier film of the thermistor with the conductor track, so that the measuring properties of the thermistor are the same over their entire surface. The carrier film can be printed in the meandering form, for example, in such a way that a conductor track spacing corresponds to the conductor track width. A cover layer may or may not be applied to the printed carrier film. The cover layer may consist of any insulating material. For example, silicon oxides (SiOx), quartz, ceramics, oxide ceramics, fused quartz ceramics or polysilazanes come into question, which are commercially available as insulating materials. The cover layer can also be produced with an insulating varnish, as is known from electrical engineering. As cover layer may be applied to the printed carrier film, a cover sheet or be. The cover film may be formed of a different material than the carrier film. But the cover sheet may also consist of the same material as the carrier film and in particular be integrally formed therewith. The cover film and the carrier film may also have the same film layer thickness, in particular, of course, if they are formed in one piece. If the cover film and the carrier film are integrally formed, a section of an overall film which is to form the carrier film can first be printed with the conductor track, while a second section, which is to form the cover sheet, remains unprinted. Before or preferably after the thermal treatment, the cover film is folded over the carrier film. Cover film and carrier film can be welded, for example, heat-sealed, or glued, at the edges, so that the conductor between the cover film and the carrier film is firmly enclosed. In the cover layer or cover film, a vent hole may be provided.
Die Deckschicht oder Deckfolie macht den Thermistor universeller einsetzbar. Wenn der Thermistor nur die Trägerfolie mit der aufgedruckten Leiterbahn aufweist, muss beim Einsatz des Thermistors stets darauf geachtet werden, dass kein anderer Leiter die Leiterbahn berührt, um die Messung nicht zu verfälschen oder schlimmstenfalls den Thermistor, beispielsweise durch einen Kurzschluss, zu zerstören. Die Deckfolie verhindert, dass die Leiterbahn in Kontakt mit anderen Leitern kommen kann. Der Thermistor kann auch mit der Deckfolie noch sehr dünn sein. Haben beispielsweise Trägerfolie und Deckfolie jeweils eine Folien-Schichtdicke von 7,5 μηη und die Leiterbahn eine Leiterbahn-Schichtdicke von 1 μηη, beträgt selbst mit einer vergleichsweise dicken Kleberschicht, mit der Trägerfolie und Deckfolie verbunden werden, mit einer Kleberschichtdicke von 50 μηη eine gesamte Dicke des Thermistors 66 μηη, was noch immer dünner ist als der bereits zitierte "weltweit dünnste" Thermistor mit einer Dicke von 70 μηη. Entscheidender Faktor für die Dicke des Thermistors ist somit die Kleberschicht. Wird diese dünner gewählt, kann der Thermistor auch mit der Deckfolie noch wesentlich dünner werden. Insbesondere, wenn der Thermistor als Temperatursensor an selbst sehr dünnen Messobjekten eingesetzt werden soll, kann es aber vorteilhafter sein, die Leiterbahn in unmittelbaren Kontakt mit dem Messobjekt zu bringen. Das Messobjekt selbst kann dabei die Funktion der Deckschicht oder Deckfolie übernehmen. Ein Kleber kann dabei gleichzeitig wärmeleitfähig sein und so eine Wärmeleitung innerhalb des Thermistors verbessern. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beige- fügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. The cover layer or cover film makes the thermistor more universally applicable. When the thermistor has only the carrier film with the printed conductor, care must be taken when using the thermistor that no other conductor touches the conductor so as not to falsify the measurement or in the worst case to destroy the thermistor, for example by a short circuit. The cover sheet prevents the trace from coming into contact with other conductors. The thermistor can still be very thin with the cover film. For example, carrier film and cover film each have a film thickness of 7.5 μηη and the conductor has a conductor layer thickness of 1 μηη, even with a comparatively thick adhesive layer, are connected to the carrier film and cover film, with an adhesive layer thickness of 50 μηη an entire Thickness of the thermistor 66 μηη, which is still thinner than the already cited "world's thinnest" thermistor with a thickness of 70 μηη. Decisive factor for the thickness of the thermistor is thus the adhesive layer. If this is chosen thinner, the thermistor can be much thinner even with the cover foil. In particular, if the thermistor is to be used as a temperature sensor on even very thin measurement objects, it may be more advantageous to bring the conductor into direct contact with the measurement object. The measurement object itself can take over the function of the cover layer or cover sheet. An adhesive can simultaneously be thermally conductive and thus improve a heat conduction within the thermistor. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without altering the subject matter of the attached patent claims, the following applies to the disclosure content of the original application documents and the patent: Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Leiterbahn die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Leiterbahn, zwei Leiterbahnen oder mehr Leiterbahnen vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". So if, for example, a conductor is mentioned, this is to be understood that exactly one conductor, two conductors or more conductors are present. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference signs contained in the patent claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES In the following, the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer ersten Fig. 1 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a first
Ausführungsform.  Embodiment.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer zweiten Fig. 2 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a second
Ausführungsform. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermistor in einer drittenEmbodiment. Fig. 3 shows a plan view of a thermistor according to the invention in a third
Ausführungsform, in der mit einer Trägerfolie gleichzeitig eine Deckfolie ausgebildet ist. Embodiment in which a cover sheet is simultaneously formed with a carrier film.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows a flow chart of a method according to the invention.
FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Thermistor 1 in einer Draufsicht. Der Thermistor weist eine Trägerfolie 2 auf, die sehr dünn ist. Beispielsweise kann die Trägerfolie 2 eine Folien-Schichtdicke von nicht mehr als 10 μηη aufweisen. Auf die Trägerfolie 2 ist eine Leiterbahn 3 gedruckt. Die Leiterbahn 3 weist einen Kontaktbereich 4 und einen Mäanderbereich 5 auf. Die Leiterbahn 3 weist einen Endanteil, d. h. einen endgültigen Anteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % auf, wobei in besonders einfacher Weise der Kontaktbereich 4 und der Mäanderbereich 5 mit identischer Zusammensetzung der Leiterbahn 3 ausgebildet sein können. I n d em Kontaktbereich 4 kann die Leiterbahn 3 aber auch eine andere Zusammensetzung aufweisen als in dem Mäanderbereich 5. Der Kontaktbereich 4 ist für einen elektrischen Anschluss des Thermistors 1 vorgesehen. Dazu sind in dem Kontaktbereich vier Kontaktfelder 6a-d ausgebildet. Ein Stromfluss erfolgt dabei zwischen den Kontaktfeldern 6a, 6b an dem einen Ende und den Kontaktfeldern 6c, 6d an dem anderen Ende der Leiterbahn 3, wobei der Mäanderbereich 5 längs der Leiterbahn 3 zweimal in entgegengesetzten Richtungen durchlaufen wird. Die Kontakte 6a und 6c dienen dabei einem Stromfluss für einen Messstrom und die Kontakte 6b und 6d einer Spannungsmessung. Fig. 1 shows a thermistor 1 according to the invention in a plan view. The thermistor has a carrier foil 2, which is very thin. For example, the carrier film 2 may have a film thickness of not more than 10 μm. On the carrier film 2, a conductor 3 is printed. The conductor track 3 has a contact region 4 and a meandering region 5. The conductor 3 has an end portion, i. H. a final proportion of elemental platinum of at least 99%, wherein in a particularly simple manner, the contact region 4 and the meandering region 5 can be formed with identical composition of the conductor 3. In the contact region 4, the conductor track 3 can however also have a different composition than in the meandering region 5. The contact region 4 is provided for an electrical connection of the thermistor 1. For this purpose, four contact fields 6a-d are formed in the contact region. A current flow takes place between the contact fields 6a, 6b at one end and the contact fields 6c, 6d at the other end of the conductor track 3, wherein the meandering region 5 is traversed along the conductor track 3 twice in opposite directions. The contacts 6a and 6c serve a current flow for a measuring current and the contacts 6b and 6d of a voltage measurement.
Der Mäanderbereich 5 (und der dazugehörige Abschnitt der Trägerfolie 2) sind hier nur teilweise dargestellt; die tatsächliche Anzahl der Windungen der Leiterbahn in dem Mäanderbereich kann um ein Vielfaches größer sein. Die Geometrie der Leiterbahn 3 und insbesondere des Mäanderbereichs 5 ist hier so gewählt, dass der Thermistor 1 eine Längserstreckung 7 aufweist, die wesentlich größer ist als seine Quererstreckung 8. Der Thermistor 1 ist also "lang und schmal" bzw. streifenförmig. Der Thermistor 1 eignet sich somit beispielsweise besonders für eine Anwendung als Temperatursensor an Bauteilen mit einem streifenförmigen Aufbau, beispielsweise streifenförmigen Photovoltaikzellen. Jeder streifenförmigen Photovoltaikzelle in einem Photo- voltaikarray kann dann ein solcher streifenförmiger Thermistor 1 unmittelbar zugeordnet werden, wobei sich die Flächen von Photovoltaikzelle und Thermistor 1 entsprechen können. Der Thermistor 1 gemäß Fig. 2 hat denselben grundsätzlichen Aufbau wie der Thermistor gemäß Fig. 1. Jedoch ist die Geometrie des Mäanderbereichs 5 hier anders gewählt. Die einzelnen Windungen des Mäanders sind mit wesentlich größerer Breite und wesentlich größerem Abstand ausgeführt, so dass die Leiterbahn 3 in dem Mäanderbereich 5 insgesamt weniger dicht auf der Trägerfolie 2 angeordnet ist als gemäß Fig. 1. Die Trägerfolie 2 ist dementsprechend auch größer, sodass der Thermistor 1 eine im Verhältnis zu seiner Längserstreckung 7' weitaus größere Quererstreckung 8' aufweist als der Thermistor gemäß Fig. 1. The meandering region 5 (and the associated section of the carrier film 2) are only partially shown here; the actual number of turns of the track in the meander area can be many times greater. The geometry of the conductor track 3 and in particular of the meandering region 5 is chosen here such that the thermistor 1 has a longitudinal extent 7 which is substantially greater than its transverse extent 8. The thermistor 1 is therefore "long and narrow" or strip-shaped. The thermistor 1 is thus suitable, for example, especially for use as a temperature sensor on components with a strip-shaped structure, for example strip-shaped photovoltaic cells. Each strip-shaped photovoltaic cell in a photovoltaic array can then be assigned directly to such a strip-shaped thermistor 1, wherein the areas of photovoltaic cell and thermistor 1 can correspond. The thermistor 1 according to FIG. 2 has the same basic construction as the thermistor according to FIG. 1. However, the geometry of the meandering region 5 is chosen differently here. The individual turns of the meander are designed with significantly greater width and significantly greater distance, so that the conductor 3 in the meandering region 5 is arranged less densely on the carrier film 2 as shown in FIG. 1. The carrier film 2 is accordingly larger, so that the Thermistor 1 a in relation to its longitudinal extent 7 'much larger transverse extent 8' than the thermistor of FIG. 1.
Ein Thermistor gemäß Fig. 2 ist besser als ein Thermistor gemäß Fig. 1 geeignet, um beispielsweise als Temperatursensor für großflächige Anwendungen eingesetzt zu werden. Während also der Thermistor gemäß Fig. 1 als Temperatursensor für eine einzelne streifenförmige Photo- voltaikzelle eingesetzt werden kann, kann der Thermistor gemäß Fig. 2 beispielsweise als Temperatursensor für ein gesamtes Photovoltaikarray eingesetzt werden. A thermistor according to FIG. 2 is better suited as a thermistor according to FIG. 1 in order, for example, to be used as a temperature sensor for large-area applications. Thus, while the thermistor according to FIG. 1 can be used as a temperature sensor for a single strip-type photovoltaic cell, the thermistor according to FIG. 2 can be used, for example, as a temperature sensor for an entire photovoltaic array.
Die Fig. 1 und 2 illustrieren somit, dass der erfindungsgemäße Thermistor 1 für jeden Anwendungsbereich individuell konfiguriert werden kann, indem etwa seine Längserstreckung 7, T und seine Quererstreckung 8, 8' gewählt und die Geometrie der Leiterbahn 3, hier insbesondere in ihrem Mäanderbereichs 5, und selbst eine Form des Thermistors selbst angepasst werden. Indem die Trägerfolie 2 mit der Leiterbahn 3 bedruckt ist, ist dies in besonders einfacher Weise möglich, da nicht beispielsweise Fertigungsmaschinen umgestellt werden müssen, sondern lediglich Druckeinstellungen entsprechend gewählt werden. Zudem kann die Trägerfolie 2 in beliebige Formen gebracht und entsprechend bedruckt werden, sodass der Thermistor eine ungewöhnliche und sogar einmalige Form haben kann, beispielsweise eine Kreisform oder unregelmäßige Form. FIGS. 1 and 2 thus illustrate that the thermistor 1 according to the invention can be configured individually for each application range, for example by selecting its longitudinal extension 7, T and its transverse extent 8, 8 'and the geometry of the conductor track 3, in particular in its meandering region 5 , and even a shape of the thermistor itself can be adjusted. By the carrier sheet 2 is printed with the conductor 3, this is possible in a particularly simple manner, since not, for example, manufacturing machines must be changed, but only pressure settings are selected accordingly. In addition, the carrier film 2 can be brought into any desired shapes and printed accordingly, so that the thermistor can have an unusual and even unique shape, for example, a circular or irregular shape.
Fig. 3 zeigt einen Thermistor 1 , bei dem die Trägerfolie 2 gleichzeitig eine Deckfolie 9 ausbildet. Die Trägerfolie 2 bildet dabei einen Tragbereich 10, einen Deckbereich 1 1 , in dessen Bereich sie die Deckfolie 9 ausbildet, und einen Überstandsbereich 12 aus. Die Leiterbahn 3 ist größtenteils im Tragbereich 10 angeordnet, wobei ein Teil des Kontaktbereichs 4 sich bis in den Überstandsbereich 12 erstreckt. Tragbereich 10 und Überstandsbereich 12 sind auf einer Seite einer Faltachse 13 angeordnet, während der Deckbereich 1 1 auf der anderen Seite der Faltachse 13 angeordnet ist. Der Deckbereich 1 1 entspricht dabei in seinen Abmaßen dem Tragbereich 10 und ist diesem über die Faltachse 13 hinweg gegenüber angeordnet. Um die Faltachse kann also der Deckbereich 1 1 auf den Tragbereich 10 gefaltet werden. Der Deckbereich 1 1 bedeckt dann den Tragbereich 10 und damit auch den größten Teil der Leiterbahn 3, nämlich den Mäanderbereich 5, vollständig und einen Teil des Kontaktbereichs 4. Lediglich der Überstandsbereich 12 und damit der in dem Überstandsbereich 12 angeordnete Teil des Kontaktbereichs 4 werden nicht von dem Deckbereich 1 1 bedeckt. Sie liegen frei, so dass der Thermistor 1 in diesem Bereich kontaktiert werden kann. Der Tragbereich 10 und der Deckbereich 1 1 , bzw. die Trägerfolie 2 und die Deckfolie 9 können miteinander verschweißt werden, beispielsweise entlang ihres Umfangs oder beispielsweise entlang drei Seiten der Deckfolie 9, wobei entlang der Faltachse 13 nicht verschweißt oder verklebt wird. Die Trägerfolie 2 und/oder die Deckfolie 9 können auch eine Entlüftungsöffnung (nicht dargestellt) aufweisen. FIG. 3 shows a thermistor 1 in which the carrier foil 2 simultaneously forms a cover foil 9. The carrier film 2 forms a support region 10, a cover region 11, in the region of which it forms the cover film 9, and a projection region 12. The conductor track 3 is for the most part arranged in the support region 10, wherein a part of the contact region 4 extends into the projection region 12. Supporting area 10 and projection area 12 are arranged on one side of a folding axis 13, while the cover area 11 is arranged on the other side of the folding axis 13. The deck area 1 1 corresponds in its dimensions to the support area 10 and this is arranged across the folding axis 13 across. To the folding axis so the deck area 1 1 can be folded onto the support portion 10. The cover region 1 1 then covers the support region 10 and thus also the largest part of the conductor 3, namely the meander region 5, completely and part of the contact region 4. Only the projection region 12 and thus the part of the contact region 4 arranged in the projection region 12 will not covered by the deck area 1 1. They are exposed, so that the thermistor 1 can be contacted in this area. The support region 10 and the cover region 11, or the carrier film 2 and the cover film 9 can be welded together, for example along their circumference or, for example, along three sides of the cover film 9, wherein along the folding axis 13 is not welded or glued. The carrier film 2 and / or the cover film 9 may also have a vent opening (not shown).
Mit der Deckfolie 9 ist verhindert, dass bei einem Kontrakt des Thermistors 1 mit einem Leiter, insbesondere einem stromführenden Leiter, ein Kurzschluss auftreten kann, da der Leiter den Mäanderbereich 5 nicht kontaktieren kann und ein Kontakt lediglich im Kontaktbereich 4 hergestellt werden kann. Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 18 zum Herstellen eines Thermistors 1 . In einem Schritt 14 wird die Trägerfolie 2, beispielsweise eine Polyimidfolie und beispielsweise mit einer Folien-Schichtdicke von nicht mehr als 10 μηη, bereitgestellt. Sie kann dabei bereits eine Form aufweisen, die der des Thermistors 1 entspricht. Im einfachsten Fall kann dies ein Rechteck sein. Insbesondere, wenn mit der Trägerfolie 2 auch die Deckfolie 9 ausgebildet werden soll, kann die Trägerfolie 2 eine komplexere Form aufweisen. Grundsätzlich kann die Trägerfolie 2 jede beliebige Form aufweisen. With the cover sheet 9 prevents a short circuit may occur in a contract of the thermistor 1 with a conductor, in particular a current-carrying conductor, since the conductor can not contact the meandering 5 and a contact can be made only in the contact area 4. 4 shows a flow chart of a method 18 according to the invention for producing a thermistor 1. In a step 14, the carrier film 2, for example a polyimide film and, for example, with a film thickness of not more than 10 μm, is provided. It may already have a shape that corresponds to that of the thermistor 1. In the simplest case, this can be a rectangle. In particular, if the cover film 9 is also to be formed with the carrier film 2, the carrier film 2 can have a more complex shape. In principle, the carrier foil 2 can have any desired shape.
In einem Schritt 15 wird die Trägerfolie 2 mit einer metallischen Tinte 19 bedruckt. Die metallische Tinte 19 weist einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus einem niedrig verdampfenden Stoff 20 oder niedrig verdampfenden Stoffen 20 mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % auf, wobei die Summe des Platinanteils des elementaren Platins und des niedrigverdampfenden Anteils des niedrig verdampfenden Stoffs 20 oder der niedrig verdampfenden Stoffe 20 mindestens 99,5 % beträgt. In a step 15, the carrier foil 2 is printed with a metallic ink 19. The metallic ink 19 has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of a low-evaporating substance 20 or low-volatiles 20 having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, the sum of the platinum content of the elemental Platinum and the low-evaporating portion of the low-evaporating substance 20 or the low-evaporating substances 20 is at least 99.5%.
In einem Schritt 16 erfolgt eine thermische Behandlung der bedruckten Trägerfolie 2 bei 380 °C bis 400 °C. Dabei wird die metallische Tinte 19 zu der Leiterbahn 3 umgewandelt. Dies geschieht, indem die niedrig verdampfenden Stoffe 20 verdampfen und das Platin sintert. Nach dem Sintern in Schritt 16 weist die Leiterbahn 3 somit einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % auf. Die Trägerfolie 2 und die Leiterbahn 3 bilden somit den Thermistor 1 . In a step 16, a thermal treatment of the printed carrier film 2 at 380 ° C to 400 ° C. At this time, the metallic ink 19 is converted into the wiring 3. This happens, by vaporizing the low-volatiles 20 and sintering the platinum. After sintering in step 16, the conductor track 3 thus has a final elemental platinum content of at least 99%. The carrier film 2 and the conductor 3 thus form the thermistor. 1
In einem optionalen Schritt 17 kann der Thermistor mit einer Deckschicht oder Deckfolie 9 versehen werden. Beispielsweise kann dies geschehen, indem, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wurde, ein Abschnitt der Trägerfolie 2 als Deckfolie 9 auf Teile der Leiterbahn 3 gefaltet wird. Es kann aber auch anderweitig eine Deckschicht aufgebracht werden, beispielsweise indem eine weitere Folie als Deckfolie 9 aufgebracht wird oder indem eine Deckschicht aus einem beliebigen isolierenden Material, wie beispielsweise einem Lack aus Kunstharz auf die Leiterbahn 3 und mindestens Teile der Trägerfolie 2 aufgebracht wird. In an optional step 17, the thermistor can be provided with a cover layer or covering film 9. For example, this can be done by, as explained in connection with FIG. 3, a section of the carrier film 2 as a cover film 9 is folded onto parts of the conductor track 3. But it can also be applied otherwise a cover layer, for example by another film is applied as a cover sheet 9 or by applying a cover layer of any insulating material, such as a paint made of synthetic resin on the conductor 3 and at least parts of the carrier film 2.
BEZUGSZEICHENLISTE Thermistor REFERENCE LIST Thermistor
Trägerfolie support film
Leiterbahn conductor path
Kontaktbereich contact area
Mäanderbereich Mäanderbereich
Kontaktfläche contact area
Längserstreckung longitudinal extension
Quererstreckung transverse extension
Deckfolie cover sheet
Tragbereich support area
Deckbereich deck area
Überstandsbereich Supernatant area
Faltachse fold axis
Schritt step
Schritt step
Schritt step
Schritt step
Verfahren method
metallische Tinte metallic ink
niedrigverdampfender Stoff low-evaporating substance

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren (18) zum Herstellen eines Thermistors (1 ) mit den Schritten (14 bis 17) 1 . Method (18) for producing a thermistor (1) with the steps (14 to 17)
- Bereitstellen einer Trägerfolie (2) aus Kunststoff,  - Providing a carrier film (2) made of plastic,
- Bedrucken der Trägerfolie (2) mit einer metallischen Tinte (19),  - Printing the carrier film (2) with a metallic ink (19),
- thermisches Behandeln der auf die Trägerfolie (2) gedruckten metallischen Tinte (19), so dass die metallische Tinte (19) zu einer Leiterbahn (3) umgewandelt wird,  thermally treating the metallic ink (19) printed on the carrier film (2) so that the metallic ink (19) is converted into a conductor track (3),
- wobei die metallische Tinte (19) einen Platinanteil aus elementarem Platin von mindestens 15 % und einen niedrigverdampfenden Anteil aus mindestens einem niedrigverdampfenden Stoff (20) mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb von 250 °C von mindestens 60 % aufweist, wobei die Summe des Platinantei ls u nd d es niedrigverdampfenden Anteils an der metallischen Tinte (19) mindestens 99,5 % beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass  - wherein the metallic ink (19) has a platinum content of elemental platinum of at least 15% and a low-evaporating portion of at least one low-evaporating substance (20) having an evaporation temperature below 250 ° C of at least 60%, wherein the sum of Platinantei ls u nd d low-evaporating proportion of the metallic ink (19) is at least 99.5%, characterized in that
- das thermische Behandeln ein Sintern bei 380 °C bis 400 °C umfasst, sodass jeder niedrigverdampfende Stoff (20) während des Sinterns verdampft und die Leiterbahn (3) nach dem Sintern einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist.  - The thermal treatment includes sintering at 380 ° C to 400 ° C, so that each low-evaporating substance (20) evaporates during sintering and the conductor (3) after sintering has a final content of elemental platinum of at least 99%.
2. Verfahren (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrigverdampfende Anteil zu mindestens 80 % eine Verdampfungstemperatur von höchstens 100 °C aufweist. 2. The method (18) according to any one of the preceding claims, characterized in that the low-evaporating fraction to at least 80% has an evaporation temperature of at most 100 ° C.
3. Verfahren (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 μηη aufweist. 3. The method (18) according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier film (2) has a film thickness of at most 10 μηη.
4. Verfahren (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern bei einer Temperatur oberhalb einer Schmelz- oder Glasübergangstemperatur der Trägerfolie (2) erfolgt. 4. The method (18) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sintering takes place at a temperature above a melting or glass transition temperature of the carrier film (2).
5. Verfahren (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Tinte (19) zum Sintern auf eine höhere Temperatur erwärmt wird als die Trägerfolie (2). 5. The method (18) according to any one of the preceding claims, characterized in that the metallic ink (19) is heated to a higher temperature for sintering than the carrier film (2).
6. Thermistor (1 ) mit 6. Thermistor (1) with
- einer Trägerfolie (2) aus Kunststoff und  - A carrier film (2) made of plastic and
- einer Leiterbahn (3) auf der Trägerfolie (2),  - a conductor track (3) on the carrier film (2),
- wobei die Trägerfolie (2) eine Folien-Schichtdicke von höchstens 10 μηη aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass  - wherein the carrier film (2) has a film thickness of at most 10 μηη, characterized in that
- die Leiterbahn (3) gesintert ist und  - The conductor track (3) is sintered and
- die Leiterbahn (3) einen Endanteil aus elementarem Platin von mindestens 99 % aufweist.  - The conductor track (3) has a final proportion of elemental platinum of at least 99%.
7. Verfahren (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder Thermistor (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) eine Polyimidfolie ist. 7. The method (18) according to any one of claims 1 to 5 or thermistor (1) according to claim 6, characterized in that the carrier film (2) is a polyimide film.
8. Verfahren (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 oder Thermistor (1 ) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) so bedruckt ist oder wird, dass die Leiterbahn (3) eine Leiterbahn-Schichtdicke von 1 μηη und/oder eine Leiterbahnbreite von 0,1 mm aufweist. 8. The method (18) according to any one of claims 1 to 5 and 7 or thermistor (1) according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the carrier film (2) is printed or is that the conductor track (3) a Conductor layer thickness of 1 μηη and / or has a conductor track width of 0.1 mm.
9. Verfahren (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7 und 8 oder Thermistor (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) so bedruckt ist oder wird, dass die Leiterbahn (3) eine Mäanderform aufweist. 9. The method (18) according to any one of claims 1 to 5, 7 and 8 or thermistor (1) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the carrier film (2) is printed or is that the conductor track (3 ) has a meandering shape.
10. Verfahren (18) oder Thermistor (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) so bedruckt ist oder wird, dass ein Leiterbahnabstand einer oder der Leiterbahnbreite entspricht. 10. The method (18) or thermistor (1) according to claim 9, characterized in that the carrier film (2) is printed or is such that a conductor track spacing corresponds to one or the conductor track width.
1 1 . Verfahren (18) nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 10 oder Thermistor (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckfolie (9) auf die bedruckte Trägerfolie (2) aufgebracht ist oder wird. 1 1. Method (18) according to one of claims 1 to 5 and 7 to 10 or thermistor (1) according to one of claims 6 to 10, characterized in that a cover film (9) is or is applied to the printed carrier film (2) ,
12. Verfahren (18) oder Thermistor (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfolie (9) und die Trägerfolie (2) aus dem gleichen Material bestehen und/oder dieselbe Folien-Schichtdicke aufweisen. 12. Method (18) or thermistor (1) according to claim 11, characterized in that the cover film (9) and the carrier film (2) consist of the same material and / or have the same film layer thickness.
PCT/EP2018/051052 2017-01-24 2018-01-17 Ultra-thin film thermistors WO2018137978A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019539760A JP2020507918A (en) 2017-01-24 2018-01-17 Ultra-thin film thermistor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017101262.1 2017-01-24
DE102017101262.1A DE102017101262A1 (en) 2017-01-24 2017-01-24 Ultrathin foil thermistors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018137978A1 true WO2018137978A1 (en) 2018-08-02

Family

ID=61005824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/051052 WO2018137978A1 (en) 2017-01-24 2018-01-17 Ultra-thin film thermistors

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2020507918A (en)
DE (1) DE102017101262A1 (en)
WO (1) WO2018137978A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110085383A (en) * 2019-05-07 2019-08-02 昆山福烨电子有限公司 A kind of method of resistance of thick-film resistor control
DE102020216542A1 (en) 2020-12-23 2022-06-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Membrane for a microfluidic cartridge with recesses for a microchannel or a sensor element and method for producing a membrane and a cartridge with a membrane
DE102021105532A1 (en) * 2021-03-08 2022-09-08 Innome Gmbh Foil sensor for temperature measurement and method for manufacturing the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0955642A2 (en) 1998-04-29 1999-11-10 Morton International, Inc. Formation of thin films resistors
US20030161959A1 (en) 2001-11-02 2003-08-28 Kodas Toivo T. Precursor compositions for the deposition of passive electronic features
US20080182011A1 (en) 2007-01-26 2008-07-31 Ng Hou T Metal and metal oxide circuit element ink formulation and method
US20090181177A1 (en) 2008-01-14 2009-07-16 Xerox Corporation Methods for removing a stabilizer from a metal nanoparticle using a destabilizer
US20090226605A1 (en) 2008-03-10 2009-09-10 Xerox Corporation Synthesis of conductive metal markings for chipless rfid applications
EP2506269A1 (en) 2011-03-30 2012-10-03 Palo Alto Research Center Incorporated Low temperature thermistor manufacturing process
US20160370210A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Amphenol Thermometrics, Inc. Modular flexible sensor array

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0955642A2 (en) 1998-04-29 1999-11-10 Morton International, Inc. Formation of thin films resistors
US20030161959A1 (en) 2001-11-02 2003-08-28 Kodas Toivo T. Precursor compositions for the deposition of passive electronic features
US20080182011A1 (en) 2007-01-26 2008-07-31 Ng Hou T Metal and metal oxide circuit element ink formulation and method
US20090181177A1 (en) 2008-01-14 2009-07-16 Xerox Corporation Methods for removing a stabilizer from a metal nanoparticle using a destabilizer
US20090226605A1 (en) 2008-03-10 2009-09-10 Xerox Corporation Synthesis of conductive metal markings for chipless rfid applications
EP2506269A1 (en) 2011-03-30 2012-10-03 Palo Alto Research Center Incorporated Low temperature thermistor manufacturing process
US20160370210A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Amphenol Thermometrics, Inc. Modular flexible sensor array

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. B. VÉCHEMBRE ET AL: "Sintering of screen-printed platinum thick films for electrode applications", JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, vol. 16, no. 04, 1 April 2001 (2001-04-01), US, pages 922 - 931, XP055464363, ISSN: 0884-2914, DOI: 10.1557/JMR.2001.0131 *
JIUN- JIH: "A NEW FABRICATION PROCESS FOR A FLEXIBLE SKIN WITH TEMPERATURE SENSOR ARRAY AND ITS APPLICATIONS* LEE Gwo-Bin 13 HUANG Fu-Chun I LEE Chin-Yen 1 MIAU", THE CHINESE SOCIETY OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS CHINESE JOURNAL OF MECHANICS PRESS, 2 April 2004 (2004-04-02), XP055464360, Retrieved from the Internet <URL:https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF02484257.pdf> [retrieved on 20180403] *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020507918A (en) 2020-03-12
DE102017101262A1 (en) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69636473T2 (en) HEATING ELEMENT, MANUFACTURING METHOD AND APPLICATION
DE2543314A1 (en) LAYERED, SELF-REGULATING HEATING ELEMENTS
DE69434557T2 (en) Circuit protection device, electrical assembly and manufacturing process
DE3707504A1 (en) PTC COMPONENT AND THEIR PRODUCTION
WO2018137978A1 (en) Ultra-thin film thermistors
DE10297325T5 (en) Tension-changing carrier material
DE1815759A1 (en) Printed heat conductor arrangement
DE10159587B4 (en) Resistance and process for its production
EP1277215B1 (en) Electric component, method for the production thereof and use of the same
DE4009677C2 (en) Organic thermistor with positive temperature coefficient and process for its manufacture
DE202014010528U1 (en) Multiple safety device
DE2227751A1 (en) ELECTRIC CAPACITOR
DE102004029164B4 (en) Laminated glass pane with segmented conductive layer and busbar arrangement therefor
EP0017979A1 (en) Electrical network and method of manufacturing same
DE1465087A1 (en) Manufacture of resistors
EP3329736B1 (en) Heating device for a domestic appliance
WO2016034539A1 (en) Electrical component, component arrangement, and a method for producing an electrical component and component arrangement
DE102013220886A1 (en) Method for producing a metallic contacting structure on a semiconductor substrate
DE112022003375T5 (en) TEMPERATURE SENSOR
EP4115158A1 (en) Temperature-sensor assembly and method for producing a temperature-sensor assembly
DE102012223904A1 (en) Method for producing a high current electronic circuit by means of gas spraying technology and sealing with insulating polymer
EP1245361A1 (en) Method for injection molding parts with electrically conductive elements and electrical component with such a part
DE1791233B1 (en) Method for the production of a function block, especially for data processing systems
DE102013019272A1 (en) Method for producing a conductive layer region with predeterminable geometries and contact point and component
DE102004010713B4 (en) Temperature sensor for engine coolant measurement has flat head with flat ceramic sensors in flat hermetic package with flat leads

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18700754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019539760

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18700754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1