WO2022214418A1 - Sensorbauteil und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

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WO2022214418A1
WO2022214418A1 PCT/EP2022/058840 EP2022058840W WO2022214418A1 WO 2022214418 A1 WO2022214418 A1 WO 2022214418A1 EP 2022058840 W EP2022058840 W EP 2022058840W WO 2022214418 A1 WO2022214418 A1 WO 2022214418A1
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WO
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film
conductor track
sensor unit
foil
track carrier
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PCT/EP2022/058840
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eike Wilhelm Kottkamp
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Innome Gmbh
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0416—Connectors, terminals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/302—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells pH sensitive, e.g. quinhydron, antimony or hydrogen electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a particularly flexible sensor component with a (flexible) foil sensor unit, a method for producing such a sensor component and a (flexible) foil sensor unit, in particular for such a sensor component.
  • Flexible film sensors each with a measuring sensor arranged on a piece of flexible film (referred to below as film sensor units), are known in the prior art. They each have a piece of flexible film on which one or more sensors are arranged, and at least one (electrical) contacting conductor track that ends at the respective sensor.
  • the respective sensor for example a temperature sensor
  • suitable materials - hereinafter referred to as sensor materials - often with the application of heat by means of additive processes, in particular by means of suitable printing processes.
  • the disadvantage here is, among other things, that the application of heat that may be required in the production process can limit the type of film materials that can be used, since these must be correspondingly temperature-resistant. This is unfavorable since various applications require the use of certain foil materials that are not particularly temperature-resistant.
  • foil materials that can be used can be limited in individual cases because many sensor materials do not adhere sufficiently to each foil material or to the foil material required for the specific application, certain foil materials are not sufficiently resistant to UV light, IR radiation, etc. or are not sufficiently resistant to solvents that may be contained in the sensor material.
  • a (hybrid) sensor component essentially consists of two core components.
  • an adhesion promoter for example an adhesive or an adhesive layer
  • One advantage of this structure from two separate core components can be - in addition to or as an alternative to other advantages - that the possibility is created of being able to produce a sensor component that is flexible overall, for example, in which on the one hand for the material of the foil piece of the flexible foil sensor unit a Foil sensor unit suitable - for example sufficiently temperature-stable - material can be selected (which, for example, can withstand the high temperatures required in the course of the production of the foil sensor unit), but on the other hand a purely application-specific advantageous material can be selected for the conductor track carrier, without this material being used simultaneously for would have to be suitable for the manufacturing process of the foil sensor unit.
  • the material for the conductor track carrier could therefore be a conductor track foil, for example, which does not tolerate high temperatures, but does not have to, since the foil sensor unit is or can only be fastened to the conductor track carrier after the production of the foil sensor unit.
  • an overall flexible sensor component could be made available for the medical sector, just as an example, in which the film sensor unit has a temperature sensor, for example made of platinum, which is arranged at higher temperatures on a piece of film made of a temperature-resistant plastic material, which is flexible, but is too rigid for a comfortable flat arrangement on a human being, but in which the conductor track carrier is a conductor track foil made of a more temperature-sensitive, but significantly more flexible material, which for this reason can be optimally arranged on a human body.
  • a temperature sensor for example made of platinum, which is arranged at higher temperatures on a piece of film made of a temperature-resistant plastic material, which is flexible, but is too rigid for a comfortable flat arrangement on a human being
  • the conductor track carrier is a conductor track foil made of a more temperature-sensitive, but significantly more flexible material, which for this reason can be optimally arranged on a human body.
  • Conductor carrier could be disposed of for hygienic reasons.
  • the conductor track carrier can (also) be designed as a flexible piece of film with one or more conductor tracks (and possibly other electronic components).
  • the conductor track carrier and thus, as a result, the sensor component can theoretically also be designed to be non-flexible, for example as a rigid PCB. In this case, too, there are various advantages according to the invention, in particular of a manufacturing nature.
  • the conductor track carrier can then have one or more contacting elements via which the sensor component can be electrically contacted by an external device or an external device or can be electrically connected to such, for example by external measurement electronics for operating the sensor component.
  • measuring electronics or, in general, one or more further electronic components or circuits are arranged on the conductor track carrier or are integrated into the foil sensor unit.
  • the conductor track carrier that is, regardless of the specific application—is (significantly) larger in format than the film sensor unit attached to it.
  • the conductor track carrier would primarily determine the overall flexibility or, in general, the "mechanical" properties of the sensor component.
  • the side of the film sensor unit (or its surface) with which the film sensor unit is or will be attached to the conductor track carrier is at least 50%, preferably at least 100% smaller than the corresponding side of the conductor track carrier on which this side of the film sensor unit is or will be attached.
  • one, several or each can be used of these elements, possibly also other elements, such as one or more contacting surfaces or one or more connecting lines, can be printed (using suitable printing techniques that are well known in the prior art) or applied additively to the piece of film or the conductor track carrier in some other way.
  • the foil piece of the foil sensor unit and/or the conductor track carrier which is preferably made of plastic, it can be designed in one or more layers. It is particularly preferred to use a (single-layer or multi-layer) flexible, elastic film for the flexible piece of film (and/or for or as conductor track carrier).
  • the film in particular one or each layer thereof, preferably has a polymer.
  • this can be selected from the group consisting of PET, PC, PE, PP, PEN, PEEK or the like or a mixture or combination of at least two of them.
  • the piece of film of the film sensor unit and/or of the conductor track carrier can preferably have a thickness of between 1 ⁇ m and 3 mm, particularly preferably between 2 ⁇ m and 2 mm.
  • the foil sensor unit and the conductor track carrier can each have (at least) one electrically conductive contacting surface, the two contacting surfaces being electrically conductively connected to one another.
  • the contacting surface of the film sensor unit can be electrically conductively connected to the contacting conductor track of the film sensor unit, in particular it can be part of the same.
  • the contacting surface of the conductor track carrier can in turn be electrically connected to the conductor track of the conductor track carrier, in particular be part of the same.
  • the two contacting surfaces can be (directly) opposite one another, with an electrically conductive connecting layer being arranged between the two contacting surfaces, in particular an adhesion promoter layer designed as an adhesive layer, which preferably releasably connects the two contacting surfaces to one another in a materially bonded and electrically conductive manner and/or the two Contacting surfaces are electrically conductive and in particular preferably releasably connected to one another with direct contact with one another.
  • the sensor and/or the contacting surface of the foil sensor unit of the sensor component can be arranged on a (large-area) first side of the foil piece of the foil sensor unit, which faces a (large-area) second side of the foil piece of the foil sensor unit, in particular the area surrounding the sensor component opposite, and which faces a (large-area) first side of the conductor track carrier, the first side of the conductor track carrier adjoining the film sensor unit and being connected to the film sensor unit in particular in a detachably materially bonded manner.
  • an adhesion promoter layer designed as a preferably detachable adhesive layer.
  • the contacting conductor track of the film sensor unit can also be arranged entirely or partially on the first side of the film piece of the film sensor unit.
  • the sensor and/or the contacting surface of the film sensor unit is/are arranged on a (large-area) first side of the film piece of the film sensor unit, but which faces the environment is, in particular adjacent to it, and which is opposite a second (large-area) side of the film piece, which in turn faces a (large-area) first side of the conductor track carrier, with which the film sensor unit is in particular detachably materially connected (again in particular by means of a preferably detachable adhesive layer trained adhesion promoter layer).
  • the film sensor unit With regard to the attachment of the film sensor unit to the conductor track carrier, as already indicated above, between the film sensor unit and the first side of the conductor track carrier there can preferably be an in particular electrically conductive, preferably detachable adhesive layer, in particular designed as an adhesive layer, via which the film sensor unit and the Conductor carriers are integrally connected to each other.
  • an in particular electrically conductive, preferably detachable adhesive layer in particular designed as an adhesive layer, via which the film sensor unit and the Conductor carriers are integrally connected to each other.
  • the adhesion promoter layer can have the sensor and/or the contacting surface and/or the contacting conductor track and/or one or those of the first side of the Conductor carrier facing (large area) side of the piece of film of the film sensor unit cover each completely or partially, in particular in each case in contact with the or the same (s).
  • the contacting surfaces of the foil sensor unit and the conductor track carrier can be connected to one another in an electrically conductive manner via an electrical connecting line, which extends from the contacting surface of the foil sensor unit arranged on the first side of the foil piece, in particular along an edge region of the foil piece, to the contacting surface of the conductor track carrier is guided.
  • the electrical connecting line can be connected to one or both contacting surfaces either in an electrically conductive and in particular materially bonded manner, or in each case via an electrically conductive adhesive connection.
  • the first side of the film piece of the film sensor unit can also be covered completely or partially by an electrically insulating insulating layer, in particular as/made of an electrically insulating film or as an insulating layer that is printed on. This in particular with complete or partial coverage of the sensor arranged on the first side of the film piece and/or the contacting surface arranged on the first side and/or the contacting conductor track arranged on the first side.
  • the insulating layer does not or not completely cover the measuring sensor, so that the measuring sensor has direct contact with the environment.
  • the insulating layer has an opening or recess in the area of the measuring sensor for this purpose.
  • the electrical connection line can lie against the insulating layer and be connected to it, in particular in a materially bonded manner.
  • the electrical connecting line can be printed onto the insulating layer, for example, particularly if the insulating layer is in the form of a film.
  • the adhesive layer arranged between the foil sensor unit and the first side of the conductor track carrier facing it this can - depending on which side faces the first side of the conductor track carrier, cf. the alternatives described above, preferably on the first or the second side of the film piece of the film sensor unit (adhesively or materially connected).
  • a method according to the invention for the particularly automated production of a sensor component or for the particularly automated equipping of a conductor track carrier with a foil sensor unit to form such a sensor component is characterized by the following steps: a) feeding the foil sensor units to an assembly station, in particular with a conveyor, b) feeding the conductor track carrier to the assembly station, in particular with a conveyor, c) arranging and attaching at least one foil sensor unit to a conductor track carrier in the assembly station, forming an electrically conductive connection between the foil sensor unit and the conductor track carrier, in particular using one or more, in particular motor-driven organs for holding and/or moving the film sensor unit and/or for holding and/or moving the conductor track carrier.
  • the assembly station is understood abstractly as an area, for example (but not necessarily) of a device or machine, in which the aforementioned arrangement and attachment of the (in particular prefabricated) film sensor units to the conductor track carriers (one conductor track carrier is equipped with one or more film sensor units) takes place.
  • the foil sensor unit is arranged and fastened in the assembly station, in particular by means of one or more of the aforementioned organs, on the conductor track carrier in such a way that the above-mentioned first side of the Foil piece of the foil sensor unit then faces the (large-area) first side of the conductor track carrier.
  • the contacting surface of the film sensor unit is opposite the contacting surface of the conductor track carrier.
  • the film sensor unit can (alternatively) be arranged and attached to the conductor track carrier in the assembly station in such a way that the second (large-area) side of the film piece opposite the first side faces the (large-area) first side of the conductor track carrier.
  • one (large-area) side of the film sensor unit in particular the first or the second side of the piece of film, can be coated over the entire surface or in one or more areas with a particularly conductive, preferably detachable adhesive layer , in particular a preferably detachable adhesive layer, which is subsequently arranged between the film sensor unit and the conductor track carrier when the film sensor unit is attached to the conductor track carrier, forming a materially bonded connection.
  • the adhesion promoter layer can preferably be applied in the aforementioned assembly or production process, in particular in the assembly station or in the process upstream thereof.
  • a second, non-electrically conductive, preferably detachable adhesion promoter layer, in particular a preferably detachable adhesive layer can be or will be applied to one or more areas of the (large-area) side of the film sensor unit arranged outside of the contacting surfaces, in particular to the sensor and/or the contacting conductor track .
  • the insulating layer made of electrically insulating material can also be applied to the first side of the piece of film, in particular printed on or as an electrically insulating film, which completely or partially covers the first side of the piece of film, in particular with complete or partial covering of the sensor arranged on the piece of film and/or the contacting surface arranged on the piece of foil and/or the contacting conductor track arranged on the piece of foil.
  • the insulating layer which is designed in particular as an electrically insulating film, can be or will be applied with a material connection and electrical connection of an electrical connecting line arranged on it, preferably materially connected to it, with the contacting surface of the film sensor unit.
  • the arrangement and fastening of the film sensor unit on the conductor track carrier can otherwise be carried out with a material and electrical connection of the electrical connecting line to the contacting surface of the conductor track carrier.
  • a material and electrical connection of the electrical connecting line to the contacting surface of the film sensor unit and/or to the contacting surface of the conductor track carrier one or the electrically conductive, preferably detachable adhesion promoter layer are applied, in particular a or the electrically conductive, preferably detachable adhesive layer.
  • FIG. 5 shows the film sensor unit according to FIG. 4c) in an enlarged representation, also in a side view,
  • FIG. 6 shows a third embodiment of a film sensor unit according to the invention, also in a side view.
  • FIGS. 2a) and 2c show a film sensor unit or a film sensor 10, as can be used as part of a sensor component 11 shown, for example, in FIGS. 2a) and 2c).
  • the film sensor unit 10 has a flexible structure. It has a flexible (in this case flat or planar) piece of film 12 made of plastic, to which a sensor 13 for measuring a physical and/or chemical and/or biological parameter is applied, namely on a first (large-area) side 14 of the piece of film 12
  • the sensor 13 can be, for example, a Act temperature sensor or a temperature-sensitive thermocouple, with which the temperature of a measurement object can be measured, or a pH sensor or an ion-selective sensor.
  • the piece of film 12 can consist of a single or multi-layer film with a thickness between 2 ⁇ m and 2 mm, for example, wherein the film can have or consist of, for example, polyethylene or another suitable polymer.
  • the senor 13 is designed as a sensor conductor track, which can be printed onto the piece of film 12 by means of an additive printing process, for example.
  • the probe 13 may be made of a material that has a large temperature coefficient and relatively good electrical conductivity, such as platinum or nickel. It goes without saying that the invention is not limited to such temperature sensors, cf. above. Rather, various other types of sensors can also be used. For example electrodes for conductivity measurements etc.
  • the contacting conductor tracks 15 can also be printed on and consist of electrically conductive (printable) material, such as printable ink or paste, for example made of or based on silver, copper, carbon, carbon-based material or conductive polymer .
  • electrically conductive (printable) material such as printable ink or paste, for example made of or based on silver, copper, carbon, carbon-based material or conductive polymer .
  • the film sensor unit 10 is arranged on a separate conductor track carrier 16 and attached to it, see FIGS. 2a)-2c) or the conductor track carrier 16 is fitted with the film sensor unit 10. Specifically, in the present exemplary embodiment such that the first side 14 of the film piece 12 faces a (large-area) first side 17 of the conductor track carrier 16 .
  • This first side 17 of the conductor track carrier 16 is opposite a second side 18 of the conductor track carrier 16 which adjoins the area surrounding the sensor component 11 or faces the latter.
  • the sensor 13 and the contacting conductor tracks 15 also face the first side 17 of the conductor track carrier 16 .
  • the second side 19 of the same, opposite the first side 14 of the film piece 12, forms one of the outer sides of the sensor component 11.
  • the foil sensor unit 10 is arranged on the conductor track carrier 16 in such a way that in the present case contacting surfaces 20 of the foil sensor unit 10 formed by sections of the contacting conductor tracks 15 of the foil sensor unit 10 are opposite contacting surfaces 21 of the conductor track carrier 16, which are formed by sections of conductor tracks arranged on the first side 17 of the conductor track carrier 16 22 are formed.
  • one contacting surface 20 of the film sensor unit 10 is electrically conductively connected in the finished sensor component 11 to the respectively opposite contacting surface 21 of the conductor track carrier 16 .
  • the contacting surfaces 20 and 21 are formed by sections of the conductor tracks 16 and 22 in the present exemplary embodiment, this does not have to be the case.
  • the conductor track carrier 16 is also designed as a flexible piece of foil (conductor track foil) or as a flexible PCB with conductor tracks 22 .
  • the conductor track carrier 16 is flexible.
  • the foil sensor unit 10 is attached to the conductor track carrier 16 in a materially bonded manner, namely by means of two different adhesive layers 23a and 23b which are each arranged between the foil sensor unit 10 and the conductor track carrier 16 and rest on these.
  • the first adhesion promoter layer 23a extends in particular in the area of the measuring sensor 13 and in the area of further contacting surfaces 33 formed by sections of the contacting conductor tracks 15, which cover the measuring sensor 13 in some areas while resting against it and via which the contacting conductor tracks 15 are electrically conductively connected to the measuring sensor 13 are.
  • the adhesion promoter layer is a double-sided adhesive layer; for example a double-sided adhesive film, liquid glue or the like.
  • the second adhesion promoter layer 23b extends between the respectively opposite contact surfaces 20 and 21 of the film sensor unit 10 and the conductor track carrier 16.
  • This second adhesion promoter layer 23b is designed to be electrically conductive in order to produce an electrically conductive connection between the contact surfaces 20 and 21, respectively.
  • a corresponding, albeit electrically conductive, double-sided adhesive film, liquid adhesive or the like can also be used here.
  • the sensor component 11 in FIGS. 2b) and c) and in FIG first has to penetrate the (albeit thin) piece of foil 12 before it hits the sensor 13 .
  • the sensor 13 is well protected in this constellation from mechanical influences, etc., since it is covered on the one side to the outside by the piece of film 12 and on the other side by the conductor track carrier 16.
  • the integral attachment of the film sensor unit 10 to the conductor track carrier 16 is preferably detachable (this does not have to be the case, of course).
  • the adhesion promoter layers 23a, 23b can be designed in such a way that the film sensor unit 10 can be removed from the conductor track carrier 16 again after the sensor component 11 has been used at the end of its useful life in a detachment process, see diagrammatically in Fig. 3, there for example with the aid of a detachment wedge 24 replaced and, for example, an electronics recycling process can be fed.
  • the sensor component 11 consisting of the film sensor unit 10 and the conductor track carrier 16 is preferably also electrically connected to separate measurement electronics (not shown) for operating the film sensor unit 10 and in particular the measuring sensor 13 .
  • the conductor tracks 22 of the conductor track carrier 16 can be electrically connected to corresponding line ends of the measurement electronics, for example soldered to them.
  • the foil sensor units 10 can advantageously be (pre-)produced separately from the conductor track carrier 16 . As already explained at the outset, this has application-specific and/or production-specific advantages.
  • the flexible foil material of the separate (in particular separately produced) conductor track carrier 16 does not have to withstand these higher temperatures, so that other, also significantly more flexible, materials can be selected for this.
  • the sensor component 11 is to be used in the medical field.
  • the material of the conductor track carrier 16 can be chosen so flexibly that it fits optimally on a human body can be arranged. It is of course advantageous if the conductor track carrier 16 is (significantly) larger in format than the film sensor unit attached to it.
  • the first side 14 of the film sensor unit 10 (or its area), in this case at least 50% smaller than the first side 17 of the conductor track carrier 16.
  • FIGS. 4-5 An alternative foil sensor unit 25 is shown in FIGS. 4-5.
  • the first side 14 of the foil piece 12, on which the sensor 13 and the contacting conductor tracks 15 are arranged is not connected to the conductor track carrier 16 (not shown) or to the first side 17 of the conductor track carrier 16, but the second side 19 of the film piece 14, which has a flat surface without conductor tracks (or other components) in the present embodiment.
  • the first side 14 of the piece of film 12 points outwards or towards the area surrounding the sensor component 11.
  • electrical connecting lines 26 are provided which electrically conductively connect the contacting surfaces 20 and 21 of the foil sensor unit 25 or the conductor track carrier 16 to one another.
  • the connecting lines 26 are each arranged on a (lower) side of an electrically insulating insulating layer 27 embodied as a film or connected to it (materially bonded).
  • the insulating layer 27 otherwise forms the outside of the film sensor unit 25 in the present case. It covers the entire first side 14 of the film piece 12, including the sensor 13, the contact surfaces 20 and the
  • the insulating layer 27 or the film is positioned such that the
  • Connecting lines 26 are opposite the contacting surfaces 20 of the film sensor unit 25 in areas of contacting surfaces 28 and are electrically connected to them. In the present case via an electrically conductive adhesion promoter or adhesion layer 29.
  • the electrical connecting lines 26 are routed from the respective contacting surface 20 of the film sensor unit 25 arranged on the first side 14 of the film piece 12 along an edge region 30 of the film piece 12 to the contacting surface 21 of the conductor track carrier 16 .
  • FIG. 6 shows a further alternative film sensor unit 31 which, in contrast to film sensor unit 25 , has not just one, but a plurality of sensors 13 .
  • the insulating layer 27 of the film sensor unit 31 does not cover the entire first side 14 of the film piece 12. Rather, it has an opening or recess 32 in the area of the measuring sensors 13, so that the measuring sensors 13 are in direct contact with the environment.
  • the measuring sensors 13 are constructed in multiple layers. They have a lower electrode 13a and an upper functional or sensitivity layer 13b, such as a pH-sensitive layer, applied above it.
  • the sensor components 11 described above with the film sensor units 10, 25 and 31 can be produced automatically as part of a manufacturing or assembly process in which the conductor track carrier 16 is equipped with at least one film sensor unit 10, in particular by a) the (in particular prefabricated) foil sensor units 10, 25 or 31 are fed to an assembly station, in particular with a conveyor, b) the (in particular prefabricated) conductor track carriers 16 are also fed to the assembly station, in particular with a conveyor, and c) in the assembly station in each case a film sensor unit 10, 25 or 31 is arranged and attached to a conductor track carrier 16, forming the electrically conductive connection described above between the film sensor unit 10, 25 or 31 and the conductor track carrier 16. Specifically, in particular using one or more organs for holding and/or or moving the foil sensor unit and/or for holding and/or moving the conductor track carrier.
  • the foil sensor unit 10 is handled, for example with the organs of the assembly station, namely arranged on the conductor track carrier 16 and fastened there, so that the first side 14 of the Foil piece 12 of the foil sensor unit 10, 25 or 31 then faces the (large-area) first side 17 of the conductor track carrier 16. This correspondingly in such a way that the respective contacting surface 20 of the film sensor unit 10 is opposite the respective contacting surface 21 of the conductor track carrier 16 .
  • the foil sensor unit 25 or 31 is arranged on the conductor track carrier 16 in accordance with the organs of the assembly station and fixed so that this first side 14 of the film piece 12 forms the outside of the sensor component 11 and correspondingly the second (large-area) side 19 of the film piece 14 opposite this first side 14 faces the first side of the conductor track carrier 16 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorbauteil das über eine Foliensensoreinheit (10) verfügt mit jeweils einem flexiblen Folienstück (12), insbesondere aus Kunststoff, an dem ein Messfühler (13) angeordnet ist, insbesondere zur Messung eines physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Parameters, sowie mindestens eine, an dem Messfühler (13) endende Kontaktierungsleiterbahn, und das zusätzlich über einen mit der Foliensensoreinheit (10) elektrisch leitend verbundenen, insbesondere flexiblen Leiterbahnträger (16) mit mindestens einer Leiterbahn verfügt, insbesondere ausgebildet als Leiterbahnfolie oder als flexible oder starre Leiterplatte (PCB), an dem die Foliensensoreinheit (10) insbesondere lösbar befestigt ist, bevorzugt stoffschlüssig.

Description

Sensorbauteil und Verfahren zur Herstellung desselben
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein insbesondere flexibles Sensorbauteil mit einer (flexiblen) Foliensensoreinheit, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorbauteils sowie eine (flexible) Foliensensoreinheit, insbesondere für ein solches Sensorbauteil.
Flexible Foliensensoren mit einem jeweils an einem flexiblen Folienstück angeordneten Messfühler (im Folgenden Foliensensoreinheiten genannt), sind im Stand der Technik bekannt. Sie verfügen jeweils über ein flexibles Folienstück, an dem ein oder mehrere Messfühler angeordnet sind, sowie über mindestens eine (elektrische) Kontaktierungsleiterbahn, die an dem jeweiligen Messfühler endet.
Der jeweilige Messfühler, beispielsweise ein Temperaturmessfühler, wird im Rahmen der Herstellung solcher Foliensensoren aus geeigneten Materialien - nachfolgend Messfühlermaterialien - häufig unter Anwendung von Wärme mittels additiver Verfahren, insbesondere mittels geeigneter Druckverfahren, auf das Folienstück aufgebracht, insbesondere als Tinte oder Paste oder dergleichen. Nachteilig dabei ist unter anderem, dass die ggf. erforderliche Anwendung von Wärme in dem Herstellungsprozess die Art der verwendbaren Folienmaterialien einschränken kann, da diese entsprechend temperaturbeständig sein müssen. Dies ist ungünstig, da verschiedene Anwendungen den Einsatz bestimmter, gerade nicht temperaturbeständiger Folienmaterialien erfordern. In ähnlicher Weise kann die Auswahl verwendbarer Folienmaterialien im Einzelfall dadurch beschränkt sein, dass viele Messfühlermaterialien nicht auf jedem bzw. auf dem anwendungsspezifisch jeweils gewünschten Folienmaterial ausreichend haften, dass bestimmte Folienmaterialien nicht ausreichend beständig sind gegen UV-Licht, IR-Strahlung etc. oder nicht ausreichend beständig sind gegen Lösemittel, die in dem Messfühlermaterial enthalten sein können.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Sensorbauteil, das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorbauteils sowie die eingangs genannte (flexible) Foliensensoreinheit weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sensorbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensorbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie eine (flexible) Foliensensoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 26.
Entsprechend besteht ein erfindungsgemäßes (Hybrid-)Sensorbauteil im Wesentlichen aus zwei Kernbauteilen. Zum einen aus einem Foliensensor bzw. einer Foliensensoreinheit - mit einem flexiblen Folienstück, vorzugsweise aus Kunststoff, einem daran angeordneten Messfühler sowie zumindest einer Kontaktierungsleiterbahn, die zu dem Messfühler führt bzw. an die der Messfühler angeschlossen ist - und zum anderen aus einem zusätzlichen, insbesondere flexiblen Leiterbahnträger, ebenfalls mit mindestens einer Leiterbahn, an dem die Foliensensoreinheit insbesondere lösbar befestigt ist, vorzugsweise stoffschlüssig, etwa mittels eines Haftvermittlers, beispielsweise eines Klebstoffs bzw. einer Klebeschicht, und mit dem die Foliensensoreinheit elektrisch leitend verbunden ist.
Ein Vorteil dieses Aufbaus aus zwei separaten Kernbauteilen kann - neben oder alternativ zu weiteren Vorteilen - sein, dass die Möglichkeit geschaffen wird, ein beispielsweise insgesamt flexibles Sensorbauteil hersteilen zu können, bei dem einerseits für das Material des Folienstücks der flexiblen Foliensensoreinheit ein für den Herstellungsprozess der Foliensensoreinheit geeignetes - beispielsweise ausreichend temperaturstabiles - Material, gewählt werden kann (das beispielsweise im Zuge der Herstellung der Foliensensoreinheit erforderliche, hohe Temperaturen verträgt), bei dem aber andererseits für den Leiterbahnträger ein rein anwendungsspezifisch vorteilhaftes Material gewählt werden kann, ohne dass dieses Material gleichzeitig für den Herstellungsprozess der Foliensensoreinheit geeignet sein müsste. Das Material für den Leiterbahnträger könnte demnach beispielsweise eine Leiterbahnfolie sein, die zwar hohe Temperaturen nicht verträgt, dies aber auch nicht muss, da die Befestigung der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger erst nach Herstellung der Foliensensoreinheit erfolgt bzw. erfolgen kann.
Nur beispielhaft für den Medizinbereich könnte auf diese Weise ein insgesamt flexibles Sensorbauteil zur Verfügung gestellt werden, bei dem die Foliensensoreinheit einen Temperaturmessfühler, etwa aus Platin aufweist, der bei höheren Temperaturen auf einem Folienstück aus einem temperaturbeständigen Kunststoff material angeordnet wird, das zwar flexibel, aber für eine komfortable flächige Anordnung an einem Menschen zu starr ist, bei dem aber der Leiterbahnträger dagegen eine Leiterbahnfolie ist aus einem zwar temperaturempfindlicheren, allerdings deutlich flexibleren Material, das aus diesem Grund optimal an einem menschlichen Körper angeordnet werden kann.
Ein anderer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Trennung des Sensorbauteils in Foliensensoreinheit einerseits und Leiterbahnträger anderseits ist produktionstechnischer Natur, der im Ergebnis zu hohen Kostenvorteilen führt. Denn mit diesem erfindungsgemäßen Aufbau kann unter anderem ein vorzugsweise automatischer Bestückungsprozess etabliert werden, in dem mit hohen Durchsatzraten ein oder mehrere vorgefertigte Foliensensoreinheiten auf jeweils einen
Leiterbahnträger aufgebracht und dort befestigt werden können. Falls die Befestigung der Foliensensoreinheit an dem jeweiligen Leiterbahnträger sogar lösbar ausgebildet ist, könnte unter anderem vorteilhafterweise vorgesehen werden, die (in der Regel kostenintensiveren) Foliensensoreinheiten nach der Nutzungsdauer des Sensorbauteils von dem Leiterbahnträger abzulösen und entweder ggf. weiterzuverwenden oder separat Recyclingprozessen zuzuführen. Der jeweils bspw. unmittelbar an einem Körper angelegte (in der Regel kostengünstigere)
Leiterbahnträger könnte aus hygienischen Gründen entsorgt werden.
Bevorzugt kann (auch) der Leiterbahnträger als flexibles Folienstück ausgebildet sein mit einer oder mehreren Leiterbahnen (und ggf. weiteren elektronischen Bauteilen). Der Leiterbahnträger und somit im Ergebnis dann auch das Sensorbauteil kann theoretisch im Übrigen aber auch nicht-flexibel ausgebildet sein, bspw. als starrer PCB. Auch in diesem Fall ergeben sich erfindungsgemäß diverse Vorteile, insbesondere fertigungstechnischer Natur.
Der Leiterbahnträger kann dann ein oder mehrere Kontaktierungselemente aufweisen, über die das Sensorbauteil elektrisch von einem externen Gerät bzw. einer externen Einrichtung kontaktierbar ist bzw. mit einer solchen elektrisch verbindbar ist, beispielsweise von einer externen Messelektronik zum Betreiben des Sensorbauteils.
Denkbar ist allerdings theoretisch auch, dass eine solche Messelektronik oder allgemein ein oder mehrere weitere elektronische Bauteile oder Schaltungen an dem Leiterbahnträger angeordnet werden oder in die Foliensensoreinheit integriert werden.
Nicht zuletzt im Rahmen der oben erwähnten medizinischen, aber auch bei anderen Anwendungen kann es im Übrigen vorteilhaft sein, wenn der Leiterbahnträger - also unabhängig von der konkreten Anwendung - (deutlich) großformatiger ausgebildet ist als die an ihm befestigte Foliensensoreinheit.
In diesem Fall würde im Ergebnis in erster Linie der Leiterbahnträger die Gesamtflexibilität bzw. allgemein die "mechanischen" Eigenschaften des Sensorbauteils bestimmen.
Weiter könnte es so ermöglicht werden, einen Leiterbahnträger in einem Bestückungsprozess nicht nur mit einer, sondern gleich mit mehreren separaten Foliensensoreinheiten (Foliensensoren) zu bestücken.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Seite der Foliensensoreinheit (bzw. deren Fläche), mit der die Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger befestigt ist oder wird, mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 100% kleiner ausgebildet ist als die entsprechende Seite des Leiterbahnträgers, an der diese Seite der Foliensensoreinheit befestigt ist oder wird.
Was die Kontaktierungsleiterbahn des Folienstücks und/oder die Leiterbahn des Leiterbahnträgers und/oder den Messfühler betrifft, so kann eines, mehrere oder jedes dieser Elemente, ggf. auch weitere Elemente, wie etwa ein oder mehrere Kontaktierungsflächen oder ein oder mehrere Verbindungsleitungen, gedruckt sein (mittels geeigneter, im Stand der Technik gut bekannter Drucktechniken) oder in sonstiger Weise additiv auf das Folienstück bzw. den Leiterbahnträger aufgebracht sein.
Was das vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Folienstück der Foliensensoreinheit und/oder des Leiterbahnträgers betrifft, so kann dieses ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Bevorzugt ist es insbesondere, für das flexible Folienstück (und/oder für bzw. als Leiterbahnträger) eine (ein- oder mehrlagige) flexible, elastische Folie einzusetzen. Die Folie, insbesondere die eine oder jede Lage desselben, weist bevorzugt ein Polymer auf.
Beispielsweise kann dieses ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus PET, PC, PE, PP, PEN, PEEK oder dergleichen oder eine Mischung oder Kombination aus mindestens zwei hiervon.
Vorzugsweise kann das Folienstück der Foliensensoreinheit und/oder des Leiterbahnträgers eine Dicke zwischen 1 pm und 3 mm aufweisen, besonders bevorzugt zwischen 2 pm und 2 mm.
Weiter bevorzugt können die Foliensensoreinheit und der Leiterbahnträger jeweils (mindestens) eine elektrisch leitende Kontaktierungsfläche aufweisen, wobei die beiden Kontaktierungsflächen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dabei kann die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit mit der Kontaktierungsleiterbahn der Foliensensoreinheit elektrisch leitend verbunden sein, insbesondere Teil derselben sein. Die Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers wiederum kann mit der Leiterbahn des Leiterbahnträgers elektrisch verbunden sein, insbesondere Teil derselben sein.
Die beiden Kontaktierungsflächen können sich (unmittelbar) gegenüberliegen, wobei zwischen den beiden Kontaktierungsflächen eine elektrisch leitende Verbindungsschicht angeordnet ist, insbesondere eine als Klebeschicht ausgebildete Haftvermittlerschicht, die die beiden Kontaktierungsflächen vorzugsweise lösbar stoffschlüssig und elektrisch leitend miteinander verbindet und/oder wobei die beiden Kontaktierungsflächen unter unmittelbarer Anlage aneinander elektrisch leitend und insbesondere vorzugsweise lösbar stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Der Messfühler und/oder die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit des Sensorbauteils kann/können an einer (großflächigen) ersten Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit angeordnet sein, die einer insbesondere der Umgebung des Sensorbauteils zugewandten, insbesondere an diese angrenzenden (großflächigen) zweiten Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit gegenüberliegt, und die einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandt ist, wobei die erste Seite des Leiterbahnträgers an die Foliensensoreinheit angrenzt und mit der Foliensensoreinheit insbesondere lösbar stoffschlüssig verbunden ist. Insbesondere mittels einer als bevorzugt lösbare Klebeschicht ausgebildeten Haftvermittlerschicht.
Dabei kann im Übrigen an der ersten Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit auch die Kontaktierungsleiterbahn der Foliensensoreinheit ganz oder teilweise angeordnet sein.
Alternativ zu der obigen Anordnung der ersten Seite des Folienstücks relativ zu dem Leiterbahnträger kann auch vorgesehen sein, dass der Messfühler und/oder die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit an einer (großflächigen) ersten Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit angeordnet ist/sind, die aber der Umgebung zugewandt ist, insbesondere an diese angrenzt, und die einer zweiten (großflächigen) Seite des Folienstücks gegenüberliegt, die wiederum einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandt ist, mit der die Foliensensoreinheit insbesondere lösbar stoffschlüssig verbunden ist (wiederum insbesondere mittels einer als bevorzugt lösbare Klebeschicht ausgebildeten Haftvermittlerschicht).
Was die Befestigung der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger betrifft, so kann, wie vorstehend bereits angedeutet, zwischen der Foliensensoreinheit und der ersten Seite des Leiterbahnträgers vorzugsweise eine insbesondere elektrisch leitfähige, bevorzugt lösbare, insbesondere als Klebstoffschicht ausgebildete Haftvermittlerschicht angeordnet sein, über die die Foliensensoreinheit und der Leiterbahnträger stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Dabei kann die Haftvermittlerschicht den Messfühler und/oder die Kontaktierungsfläche und/oder die Kontaktierungsleiterbahn und/oder eine bzw. die der ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandte (großflächige) Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit jeweils ganz oder teilweise überdecken, insbesondere jeweils unter Anlage an den- oder dieselbe(n).
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung können die Kontaktierungsflächen der Foliensensoreinheit und des Leiterbahnträgers über eine elektrische Verbindungsleitung elektrisch leitend miteinander verbunden sein, die ausgehend von der an der ersten Seite des Folienstücks angeordneten Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit, insbesondere entlang eines Kantenbereichs des Folienstücks, bis zu der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers geführt ist.
Weiter kann die elektrische Verbindungsleitung mit einer oder beiden Kontaktierungsflächen entweder jeweils unter Anlage an diese elektrisch leitend und insbesondere stoffschlüssig verbunden sein oder jeweils über eine elektrisch leitende Klebeverbindung.
Die erste Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit kann weiter ganz oder teilweise von einer elektrisch isolierenden Isolierschicht überdeckt sein, insbesondere als/aus elektrisch isolierender Folie oder als aufgedruckte Isolierschicht. Dies insbesondere unter vollständiger oder teilweiser Überdeckung des an der ersten Seite des Folienstücks angeordneten Messfühlers und/oder der an der ersten Seite angeordneten Kontaktierungsfläche und/oder der an der ersten Seite angeordneten Kontaktierungsleiterbahn.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Isolierschicht den Messfühler nicht oder nicht vollständig überdeckt, sodass der Messfühler unmittelbaren Kontakt mit der Umgebung aufweist. Insbesondere, indem die Isolierschicht im Bereich des Messfühlers zu diesem Zweck eine Öffnung oder Aussparung aufweist.
Was die elektrische Verbindungsleitung betrifft, so kann diese an der Isolierschicht anliegen und mit dieser insbesondere stoffschlüssig verbunden sein. Die elektrische Verbindungsleitung kann beispielsweise auf die Isolierschicht aufgedruckt sein, insbesondere wenn die Isolierschicht als Folie ausgebildet ist. Was die zwischen der Foliensensoreinheit und der dieser zugewandten ersten Seite des Leiterbahnträgers angeordnete Haftvermittlerschicht betrifft, so kann diese - je nachdem, welche Seite der ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandt ist, vgl. die oben beschriebenen Alternativen, entsprechend vorzugsweise an der ersten oder der zweiten Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit (haftend bzw. stoffschlüssig verbunden) anliegen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur insbesondere automatisierten Herstellung eines Sensorbauteils bzw. zur insbesondere automatisierten Bestückung eines Leiterbahnträgers mit einer Foliensensoreinheit unter Bildung eines solchen Sensorbauteils ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: a) Zuführen der Foliensensoreinheiten zu einer Bestückungsstation, insbesondere mit einem Förderer, b) Zuführen der Leiterbahnträger zu der Bestückungsstation, insbesondere mit einem Förderer, c) Anordnen und Befestigen von jeweils mindestens einer Foliensensoreinheit an einem Leiterbahnträger in der Bestückungsstation unter Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Foliensensoreinheit und dem Leiterbahnträger, insbesondere unter Verwendung von einem oder mehreren, insbesondere motorisch angetriebenen Organen zum Halten und/oder Bewegen der Foliensensoreinheit und/oder zum Halten und/oder Bewegen des Leiterbahnträgers.
Die Bestückungsstation wird erfindungsgemäß abstrakt als Bereich verstanden, beispielsweise (aber nicht zwingend) einer Vorrichtung oder Maschine, in dem das vorgenannte Anordnen und Befestigen der (insbesondere vorgefertigten) Foliensensoreinheiten an den Leiterbahnträgern (jeweils ein Leiterbahnträger wird mit ein oder mehreren Foliensensoreinheiten bestückt) erfolgt.
Dabei kann entsprechend der oben genannten ersten Alternative der Anordnung der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger vorgesehen sein, dass die Foliensensoreinheit in der Bestückungsstation, insbesondere mittels ein oder mehrerer der vorgenannten Organe, derart an dem Leiterbahnträger angeordnet und befestigt wird, dass die oben genannte erste Seite des Folienstücks der Foliensensoreinheit danach der (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandt ist. Insbesondere derart, dass die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers gegenüberliegt.
Entsprechend der oben genannten zweiten Anordnungsalternative kann die Foliensensoreinheit in der Bestückungsstation (alternativ) derart an dem Leiterbahnträger angeordnet und befestigt werden, dass die der ersten Seite gegenüberliegende zweite (großflächige) Seite des Folienstücks der (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers zugewandt ist.
Zur Befestigung der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger vor der Anordnung der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger kann eine (großflächige) Seite der Foliensensoreinheit, insbesondere die erste oder die zweite Seite des Folienstücks, vollflächig oder in ein oder mehreren Bereichen, mit einer insbesondere leitfähigen, vorzugsweise lösbaren Haftvermittlerschicht, insbesondere einer bevorzugt lösbaren Klebeschicht, versehen sein oder werden, die nachfolgend im an dem Leiterbahnträger befestigten Zustand der Foliensensoreinheit - unter Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung - zwischen der Foliensensoreinheit und dem Leiterbahnträger angeordnet ist. Das Aufbringen der Haftvermittlerschicht kann vorzugsweise im vorgenannten Bestückungs- bzw. Herstellprozess erfolgen, insbesondere in der Bestückungsstation oder im Prozess stromauf derselben.
Weiter kann in ähnlicher Weise vorgesehen sein, dass bevor die Foliensensoreinheit so an dem Leiterbahnträger angeordnet wird, dass sich die beiden Kontaktierungsflächen zur Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen ihnen gegenüberliegen, zur stoffschlüssigen und elektrisch leitenden Verbindung der beiden Kontaktierungsflächen auf die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit und/oder auf die Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers eine erste, elektrisch leitfähige, vorzugsweise lösbare Haftvermittlerschicht aufgebracht ist oder wird, insbesondere eine bevorzugt lösbare Klebeschicht.
Weiter kann auf ein oder mehrere, außerhalb der Kontaktierungsflächen angeordnete Bereiche der (großflächigen) Seite der Foliensensoreinheit, insbesondere auf den Messfühler und/oder die Kontaktierungsleiterbahn, eine zweite, nicht elektrisch leitende, bevorzugt lösbare Haftvermittlerschicht aufgebracht sein oder werden, insbesondere eine bevorzugt lösbare Klebeschicht. Auf die erste Seite des Folienstücks kann weiter die Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht sein oder werden, insbesondere aufgedruckt oder als elektrisch isolierende Folie, die die erste Seite des Folienstücks ganz oder teilweise überdeckt, insbesondere unter vollständiger oder teilweiser Überdeckung des an dem Folienstück angeordneten Messfühlers und/oder der an dem Folienstück angeordneten Kontaktierungsfläche und/oder der an dem Folienstück angeordneten Kontaktierungsleiterbahn. Auf die erste Seite des Folienstücks kann weiter die insbesondere als elektrisch isolierende Folie ausgebildete Isolierschicht unter stoffschlüssiger und elektrischer Verbindung einer bzw. der an dieser angeordneten, vorzugsweise mit ihr stoffschlüssig verbundenen, elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit aufgebracht sein oder werden.
Das Anordnen und Befestigen der Foliensensoreinheit an dem Leiterbahnträger kann dabei im Übrigen unter stoffschlüssiger und elektrischer Verbindung der elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers erfolgen. Zur elektrischen Verbindung der elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit und/oder mit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers kann auf die elektrische Verbindungsleitung (mindestens bereichsweise) und/oder auf die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit und/oder des Leiterbahnträgers jeweils eine bzw. die elektrisch leitende, vorzugsweise lösbare Haftvermittlerschicht aufbracht werden, insbesondere eine bzw. die elektrisch leitende, vorzugsweise lösbare Klebeschicht.
Es versteht sich, das das vorgenannte Aufbringen einer, mehrerer oder sämtlicher der vorgenannten Schichten, theoretisch auch der elektrischen Verbindungsleitung, dabei im vorgenannten Bestückungs- bzw. Herstellprozess erfolgen kann, insbesondere in der Bestückungsstation oder im Prozess stromauf derselben.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Foliensensoreinheit, die zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensorbauteils verwendet werden kann,
Fig. 2a)-c) verschiedene Phasen eines Verfahrens zur Herstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorbauteils, in denen die Foliensensoreinheit aus Fig. 1 an einem Leiterbahnträger befestigt wird, ebenfalls in Seitenansicht,
Fig. 3 ein gemäß den Fig. 2a)-2c) hergestelltes Sensorbauteil, dessen
Foliensensoreinheit im Rahmen eines Recyclingvorgangs von dem Leiterbahnträger gelöst wird, ebenfalls in Seitenansicht, Fig. 4a)-4c) verschiedene Phasen eines Verfahrens zur Herstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Foliensensoreinheit, ebenfalls in Seitenansicht,
Fig. 5 die Foliensensoreinheit gemäß Fig. 4c) in vergrößerter Darstellung, ebenfalls in Seitenansicht,
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Foliensensoreinheit, ebenfalls in Seitenansicht.
In Fig. 1 ist eine Foliensensoreinheit bzw. ein Foliensensor 10 gezeigt, wie sie als Bestandteil eines beispielsweise in der Fig. 2a) und 2c) gezeigten Sensorbauteils 11 verwendet werden kann.
Die Foliensensoreinheit 10 ist flexibel aufgebaut. Sie verfügt über ein flexibles (vorliegend ebenes bzw. planares) Folienstück 12 aus Kunststoff, auf das ein Messfühler 13 zur Messung eines physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Parameters aufgebracht ist, nämlich auf eine erste (großflächige) Seite 14 des Folienstücks 12. Bei dem Messfühler 13 kann es sich beispielsweise um einen Temperaturmessfühler bzw. ein temperatursensitives Thermoelement handeln, mit dem die Temperatur eines Messobjekts gemessen werden kann, oder einen ph- Messfühler oder einen ionenselektiven Messfühler.
Das Folienstück 12 kann dabei aus ein- oder mehrlagiger Folie bestehen mit beispielsweise einer Dicke zwischen 2 pm und 2 mm, wobei die Folie beispielsweise Polyethylen oder ein anderes geeignetes Polymer aufweisen kann oder daraus bestehen kann.
Im vorliegenden Fall ist der Messfühler 13 als Messfühlerleiterbahn ausgebildet, die beispielsweise mittels eines additiven Bedruckungsverfahrens auf das Folienstück 12 aufgedruckt sein kann. Der Messfühler 13 kann entsprechend aus einem Material bestehen, das einen großen Temperaturkoeffizienten aufweist und eine relativ gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, wie etwa Platin oder Nickel. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf derartige Temperaturmessfühler begrenzt ist, vgl. oben. Vielmehr können auch diverse andere Arten von Messfühler verwendet werden. Beispielsweise Elektroden für Leitfähigkeitsmessungen etc.
Auf der ersten Seite 14 des Folienstücks 12 sind des Weiteren elektrisch leitende Kontaktierungseiterbahnen 15 aufgebracht, an die der Messfühler 13 angeschlossen ist bzw. mit denen dieser elektrisch leitend verbunden ist.
Auch die Kontaktierungsleiterbahnen 15 können, wie auch andere Elemente der Foliensensoreinheit 10, aufgedruckt sein und aus elektrisch leitfähigem (druckfähigem) Material bestehen, wie etwa druckfähiger Tinte oder Paste, beispielsweise aus oder auf Basis von Silber, Kupfer, Kohlenstoff, kohlenstoffbasiertem Material oder leitfähigem Polymer.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen, vorliegend flexiblen Sensorbauteils 11 wird die Foliensensoreinheit 10 an einem separaten Leiterbahnträger 16 angeordnet, und an diesem befestigt, vergleiche Fig. 2a)-2c) bzw. es wird der Leiterbahnträger 16 mit der Foliensensoreinheit 10 bestückt. Und zwar in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart, dass die erste Seite 14 des Folienstücks 12 einer (großflächigen) ersten Seite 17 des Leiterbahnträgers 16 zugewandt ist.
Diese erste Seite 17 des Leiterbahnträgers 16 liegt einer zweiten Seite 18 des Leiterbahnträgers 16 gegenüber, die an die Umgebung des Sensorbauteils 11 angrenzt bzw. dieser zugewandt ist. Entsprechend sind auch der Messfühler 13 und die Kontaktierungsleiterbahnen 15 der ersten Seite 17 des Leiterbahnträgers 16 zugewandt.
Die der ersten Seite 14 des Folienstücks 12 gegenüberliegende zweite Seite 19 desselben bildet in diesem Fall eine der Außenseiten des Sensorbauteils 11.
Die Foliensensoreinheit 10 ist an dem Leiterbahnträger 16 derart angeordnet, dass im vorliegenden Fall durch Abschnitte der Kontaktierungsleiterbahnen 15 der Foliensensoreinheit 10 gebildete Kontaktierungsflächen 20 der Foliensensoreinheit 10 Kontaktierungsflächen 21 des Leiterbahnträgers 16 gegenüberliegen, die durch Abschnitte von an der ersten Seite 17 des Leiterbahnträgers 16 angeordneten Leiterbahnen 22 gebildet sind.
Jeweils eine Kontaktierungsfläche 20 der Foliensensoreinheit 10 ist im fertigen Sensorbauteil 11 elektrisch leitend mit der jeweils gegenüberliegenden Kontaktierungsfläche 21 des Leiterbahnträgers 16 elektrisch leitend verbunden.
Die Kontaktierungsflächen 20 und 21 sind zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Abschnitte der Leiterbahnen 16 bzw. 22 gebildet, dies muss aber nicht so sein. Es kann sich beispielsweise auch um separate Kontaktierungsflächen handeln, die jeweils an die Leiterbahnen 15 bzw. 22 (mittelbar) elektrisch angeschlossen sind.
Der Leiterbahnträger 16 ist vorliegend im Übrigen ebenfalls als flexibles Folienstück (Leiterbahnfolie) oder als flexibles PCB mit Leiterbahnen 22 ausgebildet. Es ist zwar bevorzugt, allerdings nicht für jede Anwendung zwingend, dass der Leiterbahnträger 16 flexibel ist. Er könnte beispielsweise auch als starre Leiterplatte (PCB) ausgebildet sein. Die Befestigung der Foliensensoreinheit 10 an dem Leiterbahnträger 16 erfolgt im vorliegenden Fall stoffschlüssig, nämlich mittels zwei unterschiedlichen, jeweils zwischen der Foliensensoreinheit 10 und dem Leiterbahnträger 16 angeordneten, jeweils an diesen anliegenden Haftvermittlerschichten 23a und 23b.
Die erste Haftvermittlerschicht 23a erstreckt sich insbesondere im Bereich des Messfühlers 13 und im Bereich von durch Abschnitte der Kontaktierungsleiterbahnen 15 gebildeten weiteren Kontaktierungsflächen 33, die den Messfühler 13 unter Anlage an diesen bereichsweise überdecken und über die die Kontaktierungsleiterbahnen 15 jeweils mit dem Messfühler 13 elektrisch leitend verbunden sind. Vorliegend ist die Haftvermittlerschicht eine doppelseitig klebende Schicht; beispielsweise ein doppelseitiger Klebefilm, flüssiger Klebstoff oder dergleichen.
Die zweite Haftvermittlerschicht 23b erstreckt sich zwischen den sich jeweils gegenüberliegenden Kontaktierungsflächen 20 und 21 der Foliensensoreinheit 10 bzw. des Leiterbahnträgers 16. Diese zweite Haftvermittlerschicht 23b ist elektrisch leitfähig ausgebildet, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktierungsflächen 20 bzw. 21 herzustellen. Auch hier kann ein entsprechender, allerdings elektrisch leitender, doppelseitiger Klebefilm, flüssiger Klebstoff oder dergleichen verwendet werden.
Bei dem Sensorbauteil 11 der Fig. 2b) und c) und der Fig. 3 befindet sich der (Haupt-)Detektionsbereich des Messfühlers 13 im Übrigen jenseits der zweiten Seite 19 des Folienstücks 12. Hierbei wird in Kauf genommen, dass beispielsweise zu detektierende Wärme erst das (allerdings dünne) Folienstück 12 durchdringen muss, bis sie auf den Messfühler 13 trifft. Vorteilhafterweise ist der Messfühler 13 allerdings in dieser Konstellation vor mechanischen Einflüssen etc. gut geschützt, da er auf der einen Seite nach außen von dem Folienstück 12 überdeckt ist, auf der anderen Seite von dem Leiterbahnträger 16.
Die stoffschlüssige Befestigung der Foliensensoreinheit 10 an dem Leiterbahnträger 16 ist im Übrigen vorzugsweise lösbar ausgebildet (auch dies muss naturgemäß nicht so sein). So können die Haftvermittlerschichten 23a, 23b etwa derart ausgebildet sein, dass die Foliensensoreinheit 10 nach Verwendung des Sensorbauteils 11 am Ende der Nutzungsdauer in einem Ablöseprozess, vgl. schematisch in Fig. 3, dort beispielhaft unter Zuhilfenahme eines Ablösekeils 24, wieder von dem Leiterbahnträger 16 abgelöst und beispielsweise einem Elektronik-Recyclingprozess zugeführt werden kann.
Das aus der Foliensensoreinheit 10 und dem Leiterbahnträger 16 bestehende Sensorbauteil 11 ist für den Betrieb des Weiteren vorzugsweise mit einer separaten, nicht dargestellten Messelektronik zum Betreiben der Foliensensoreinheit 10 bzw. insbesondere des Messfühlers 13 elektrisch verbunden. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Leiterbahnen 22 des Leiterbahnträgers 16 elektrisch mit entsprechenden Leitungsenden der Messelektronik verbunden werden, etwa mit diesen verlötet werden.
Theoretisch denkbar ist naturgemäß auch, die Messelektronik auf dem Leiterbahnträger 16 anzuordnen oder in die Foliensensoreinheit 10 zu integrieren bzw. an dem Folienstück 12 anzuordnen.
Vorteilhafterweise können, wie eingangs bereits erwähnt, die Foliensensoreinheiten 10 separat von dem Leiterbahnträger 16 (vor-)produziert werden. Dies hat, wie eingangs bereits dargestellt, anwendungsspezifische und/oder produktionsspezifische Vorteile.
Unter anderem eröffnet dies die Möglichkeit, für das flexible Folienstück 12 bei Bedarf ein erstes Kunststoff material auszuwählen, das beispielsweise für die Produktion bzw. Anordnung des Messfühlers 13 notwendigen, höheren Produktionstemperaturen standhält, allerdings aus diesem Grund gegebenenfalls etwas starrer bzw. etwas weniger flexibel ist. Dagegen muss das flexible Folienmaterial des separaten (insbesondere separat produzierten) Leiterbahnträgers 16 diese höheren Temperaturen nicht aushalten, sodass hierfür andere, auch deutlich flexiblere Materialien gewählt werden können.
Insbesondere wenn das Sensorbauteil 11 im medizinischen Bereich verwendet werden soll, ergeben sich so besondere Vorteile. Das Material des Leiterbahnträgers 16 kann derart flexibel gewählt werden, dass es optimal an einem menschlichen Körper angeordnet werden kann. Dabei ist es natürlich vorteilhaft, wenn der Leiterbahnträger 16 (deutlich) großformatiger ist als die an ihm befestigte Foliensensoreinheit.
Entsprechend ist die erste Seite 14 der Foliensensoreinheit 10 (bzw. deren Fläche), vorliegend mindestens 50% kleiner als die erste Seite 17 des Leiterbahnträgers 16.
Es versteht sich allerdings, dass die oben erwähnte Verwendung unterschiedlicher Materialien für das flexible Folienstück 12 einerseits und für den Leiterbahnträger 16 andererseits nicht zwingend erforderlich ist. Vielmehr könnten auch die gleichen Materialarten und/oder insbesondere auch die gleichen Materialdicken verwendet werden.
In den Fig. 4-5 ist eine alternative Foliensensoreinheit 25 gezeigt.
Im Gegensatz zu der Foliensensoreinheit 10 wird bei der Foliensensoreinheit 25 nicht die erste Seite 14 des Folienstücks 12, auf der der Messfühler 13 und die Kontaktierungsleiterbahnen 15 angeordnet sind, mit dem (nicht gezeigten Leiterbahnträger 16) verbunden bzw. mit der ersten Seite 17 des Leiterbahnträgers 16, sondern die zweite Seite 19 des Folienstücks 14, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ebene Oberfläche ohne Leiterbahnen (oder andere Bauteile) aufweist.
Die erste Seite 14 des Folienstücks 12 dagegen zeigt dann nach außen bzw. zur Umgebung des Sensorbauteils 11.
Um dennoch eine Kontaktierung zwischen dem Leiterbahnträger 16 und der Foliensensoreinheit 25 zu ermöglichen, sind elektrische Verbindungsleitungen 26 vorgesehen, die die Kontaktierungsflächen 20 und 21 der Foliensensoreinheit 25 bzw. des Leiterbahnträgers 16 elektrisch leitend miteinander verbinden. Zu diesem Zweck sind die Verbindungsleitungen 26 jeweils an einer (Unter-)Seite einer vorliegend als Folie ausgebildeten, elektrisch isolierenden Isolierschicht 27 angeordnet bzw. mit dieser (stoffschlüssig) verbunden.
Die Isolierschicht 27 bildet im Übrigen vorliegend die Außenseite der Foliensensoreinheit 25. Sie überdeckt die gesamte erste Seite 14 des Folienstücks 12, also unter anderem auch den Messfühler 13, die Kontaktierungsflächen 20 als auch die
Kontaktierungsleiterbahnen 15.
Die Isolierschicht 27 bzw. die Folie ist derart positioniert, dass die
Verbindungsleitungen 26 jeweils in Bereichen von Kontaktierungsflächen 28 den Kontaktierungsflächen 20 der Foliensensoreinheit 25 gegenüberliegenden und mit diesen elektrisch verbunden sind. Im vorliegenden Fall über eine elektrisch leitfähige Haftvermittler- bzw. Adhäsionsschicht 29.
Die elektrischen Verbindungsleitungen 26 sind dabei ausgehend von der jeweiligen, an der ersten Seite 14 des Folienstücks 12 angeordneten Kontaktierungsfläche 20 der Foliensensoreinheit 25 entlang eines Kantenbereichs 30 des Folienstücks 12 bis zu der Kontaktierungsfläche 21 des Leiterbahnträgers 16 geführt.
In Fig. 6 ist schließlich eine weitere alternative Foliensensoreinheit 31 gezeigt, die im Unterschied zur Foliensensoreinheit 25 zum einen nicht nur einen, sondern mehrere Messfühler 13 aufweist.
Zum anderen überdeckt die Isolierschicht 27 der Foliensensoreinheit 31 nicht die gesamte erste Seite 14 des Folienstücks 12. Vielmehr weist sie im Bereich der Messfühler 13 jeweils eine Öffnung bzw. Aussparung 32 auf, sodass die Messfühler 13 unmittelbar mit der Umgebung in Kontakt stehen.
Schließlich sind die Messfühler 13 in diesem Ausführungsbeispiel mehrlagig ausgebildet. Sie weisen eine untere Elektrode 13a auf sowie eine obere, darüber angebrachte Funktions- bzw. Sensitivitätsschicht 13b, wie etwa eine pH-sensitiven Schicht.
Die vorstehend beschriebenen Sensorbauteile 11 mit den Foliensensoreinheiten 10, 25 und 31 können im Rahmen eines Herstellungs- bzw. Bestückungsverfahrens, in dem die Leiterbahnträger 16 mit jeweils mindestens einer Foliensensoreinheit 10 bestückt wird, insbesondere automatisch hergestellt werden, indem a) die (insbesondere vorgefertigten) Foliensensoreinheiten 10, 25 oder 31 einer Bestückungsstation zugeführt werden, insbesondere mit einem Förderer, b) auch die (insbesondere vorgefertigten) Leiterbahnträger 16 der Bestückungsstation zugeführt werden, insbesondere mit einem Förderer, und c) in der Bestückungsstation jeweils eine Foliensensoreinheit 10, 25 oder 31 an einem Leiterbahnträger 16 angeordnet und befestigt wird unter Ausbildung der oben beschriebenen elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Foliensensoreinheit 10, 25 oder 31 und dem Leiterbahnträger 16. Und zwar insbesondere unter Verwendung von einem oder mehreren Organen zum Halten und/oder Bewegen der Foliensensoreinheit und/oder zum Halten und/oder Bewegen des Leiterbahnträgers.
Der Fachmann kennt entsprechende Organe, um das vorgenannte Anordnen und Befestigen durchzuführen (wie etwa motorisch angetriebene Arme, bspw. Roboterarme etc.).
Insofern weder die Foliensensoreinheiten 10, 25 oder 31 noch die Leiterbahnträger 16 bereits mit den notwendigen, oben beschriebenen Haftvermittlerschichten 23a, 23b und/oder 29 versehen sind, können diese Schichten entweder in der Bestückungsstation oder stromauf derselben aufgebracht werden. Die hierfür notwendigen Auftragsventile bzw. Auftragseinrichtungen sind im Stand der Technik gut bekannt.
Wenn die in den Fig. 1-3 gezeigte, die Foliensensoreinheit 10 aufweisende Sensorbauteilalternative 11 hergestellt werden soll, wird die Foliensensoreinheit 10 beispielsweise mit den Organen der Bestückungsstation derart gehandhabt, nämlich an dem Leiterbahnträger 16 angeordnet und dort befestigt, dass die erste Seite 14 des Folienstücks 12 der Foliensensoreinheit 10, 25 bzw. 31 danach der (großflächigen) ersten Seite 17 des Leiterbahnträgers 16 zugewandt ist. Dies entsprechend derart, dass die jeweilige Kontaktierungsfläche 20 der Foliensensoreinheit 10 der jeweiligen Kontaktierungsfläche 21 des Leiterbahnträgers 16 gegenüberliegt.
Wenn die die Foliensensoreinheit 25 bzw. 31 aufweisende Sensorbauteilteilalternative 11 hergestellt werden soll, wird die Foliensensoreinheit 25 bzw. 31 entsprechend mit den Organen der Bestückungsstation derart an dem Leiterbahnträger 16 angeordnet und befestigt, dass diese erste Seite 14 des Folienstücks 12 die Außenseite des Sensorbauteils 11 bildet und entsprechend die dieser ersten Seite 14 gegenüberliegende zweite (großflächige) Seite 19 des Folienstücks 14 der ersten Seite des Leiterbahnträgers 16 zugewandt ist.
Bezugszeichenliste
10 Foliensensoreinheit
11 Sensorbauteil
12 Folienstück
13 Messfühler
13a Elektrode
13b Funktionsschicht
14 erste Seite Folienstück
15 Kontaktierungsleiterbahn
16 Leiterbahnträger
17 erste Seite Leiterbahnträger
18 zweite Seite Leiterbahnträger
19 zweite Seite Folienstück
20 Kontaktierungsflächen Foliensensoreinheit
21 Kontaktierungsflächen Leiterbahnträger
22 Leiterbahnen Leiterbahnträger
23a Haftvermittlerschicht
23b Haftvermittlerschicht
24 Ablösekeil
25 Foliensensoreinheit
26 Verbindungsleitungen
27 Isolierschicht
28 Kontaktierungsflächen Verbindungsleitungen
29 Haftvermittlerschicht
30 Kantenbereich
31 Foliensensoreinheit
32 Öffnung
33 weitere Kontaktierungsfläche

Claims

Patentansprüche
1. Sensorbauteil, insbesondere flexibles Sensorbauteil, das über mindestens eine flexible Foliensensoreinheit (10) mit jeweils einem flexiblen Folienstück (12) verfügt, insbesondere aus Kunststoff, an dem ein Messfühler (13) angeordnet ist, insbesondere zur Messung eines physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Parameters, sowie mindestens eine, an dem Messfühler (13) endende Kontaktierungsleiterbahn, und das zusätzlich über einen mit der Foliensensoreinheit (10) elektrisch leitend verbundenen, insbesondere flexiblen Leiterbahnträger (16) mit mindestens einer Leiterbahn verfügt, insbesondere ausgebildet als Leiterbahnfolie oder als flexible oder starre Leiterplatte (PCB), an dem die Foliensensoreinheit (10) insbesondere lösbar befestigt ist, bevorzugt stoffschlüssig.
2. Sensorbauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Foliensensoreinheit (10) und der Leiterbahnträger (16) jeweils (mindestens) eine elektrisch leitende Kontaktierungsfläche aufweisen, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei des Weiteren die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) mit der Kontaktierungsleiterbahn der Foliensensoreinheit (10) elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere Teil derselben ist, und/oder wobei des Weiteren die Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) mit einer Leiterbahn des Leiterbahnträgers (16) elektrisch verbunden ist, insbesondere Teil derselben ist.
3. Sensorbauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kontaktierungsflächen gegenüberliegen, und dass zwischen den beiden Kontaktierungsflächen eine elektrisch leitende Verbindungsschicht angeordnet ist, insbesondere eine vorzugsweise als insbesondere lösbare Klebeschicht ausgebildete Haftvermittlerschicht, die die beiden Kontaktierungsflächen stoffschlüssig und elektrisch leitend miteinander verbindet, und/oder dass die beiden Kontaktierungsflächen unter unmittelbarer Anlage aneinander elektrisch leitend und insbesondere bevorzugt lösbar stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
4. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (13) und/oder die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) an einer (großflächigen) ersten Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) angeordnet ist/sind, die einer insbesondere der Umgebung zugewandten, insbesondere an diese angrenzenden (großflächigen) zweiten Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) gegenüberliegt und die einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers (16) zugewandt ist, wobei die erste Seite des Leiterbahnträgers (16) mit der Foliensensoreinheit (10) insbesondere lösbar stoffschlüssig verbunden ist, vorzugsweise mittels einer an die erste Seite des Leiterbahnträgers (16) angrenzenden, insbesondere als bevorzugt lösbare Klebeschicht ausgebildeten Haftvermittlerschicht.
5. Sensorbauteil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) auch die Kontaktierungsleiterbahn der Foliensensoreinheit (10) ganz oder teilweise angeordnet ist.
6. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (13) und/oder die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) an einer (großflächigen) ersten Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) angeordnet ist/sind, die der Umgebung zugewandt ist, insbesondere an diese angrenzt, und die einer zweiten (großflächigen) Seite des Folienstücks (12) gegenüberliegt, die wiederum einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers (16) zugewandt ist, mit der die Foliensensoreinheit (10) insbesondere lösbar stoffschlüssig verbunden ist.
7. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Foliensensoreinheit (10) und der ersten Seite des Leiterbahnträgers (16), mit dem diese verbunden ist, eine insbesondere elektrisch leitfähige, vorzugsweise lösbare, insbesondere als bevorzugt lösbare Klebstoffschicht ausgebildete Haftvermittlerschicht angeordnet ist, über die die Foliensensoreinheit (10) und der Leiterbahnträger (16) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
8. Sensorbauteil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht den Messfühler (13) und/oder die Kontaktierungsfläche und/oder die Kontaktierungsleiterbahn und/oder eine der ersten (großflächigen) Seite des Leiterbahnträgers (16) zugewandte Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) jeweils ganz oder teilweise überdeckt, insbesondere jeweils unter Anlage an den- oder dieselbe(n).
9. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsflächen der Foliensensoreinheit (10) und des Leiterbahnträgers (16) über eine elektrische Verbindungsleitung elektrisch leitend miteinander verbunden ist, die ausgehend von der an der ersten Seite des Folienstücks (12) angeordneten Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10), insbesondere entlang eines Kantenbereichs des Folienstücks (12), bis zu der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) geführt ist.
10. Sensorbauteil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsleitung mit einer oder beiden Kontaktierungsflächen jeweils unter Anlage an diese elektrisch leitend und stoffschlüssig verbunden ist, oder dass die elektrische Verbindungsleitung mit einer oder beiden Kontaktierungsflächen jeweils über eine elektrisch leitende Klebeverbindung elektrisch leitend und stoffschlüssig verbunden ist.
11. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) ganz oder teilweise von einer Isolierschicht überdeckt ist, insbesondere aus elektrisch isolierender Folie oder als aufgedruckte Schicht, insbesondere unter vollständiger oder teilweiser Überdeckung des an der ersten Seite angeordneten Messfühlers (13) und/oder der an der ersten Seite angeordneten Kontaktierungsfläche und/oder der an der ersten Seite angeordneten Kontaktierungsleiterbahn.
12. Sensorbauteil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht den Messfühler (13) nicht oder nicht vollständig überdeckt, sodass der Messfühler (13) unmittelbaren Kontakt mit der Umgebung aufweist, insbesondere, indem die Isolierschicht im Bereich des Messfühlers (13) eine Öffnung oder Aussparung aufweist.
13. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9- 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsleitung an der Isolierschicht anliegt und mit dieser insbesondere stoffschlüssig verbunden ist.
14. Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mindestens gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der der Foliensensoreinheit (10) und der dieser zugewandten ersten Seite des Leiterbahnträgers (16) angeordnete Haftvermittlerschicht an der ersten oder der zweiten Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) anliegt.
15. Verfahren zur insbesondere automatischen Herstellung von Sensorbauteilen, insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die jeweils über eine Foliensensoreinheit (10) mit jeweils einem flexiblen Folienstück (12) verfügen, insbesondere aus Kunststoff, an dem ein Messfühler (13) sowie mindestens eine, an dem Messfühler (13) endende Kontaktierungsleiterbahn angeordnet ist, sowie zusätzlich über einen mit der Foliensensoreinheit (10) elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnträger (16) mit mindestens einer Leiterbahn, insbesondere ausgebildet als Leiterbahnfolie oder als flexible oder starre Leiterplatten (PCB), an dem die Foliensensoreinheit (10) insbesondere lösbar befestigt ist, mit folgenden Schritten: a) Zuführen von derartigen Foliensensoreinheiten zu einer Bestückungsstation, insbesondere mit einem Förderer, b) Zuführen von derartigen Leiterbahnträgern zu der Bestückungsstation, insbesondere mit einem Förderer, c) Anordnen und Befestigen von jeweils mindestens einer Foliensensoreinheit (10) an einem Leiterbahnträger (16) in der Bestückungsstation unter Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Foliensensoreinheit (10) und dem Leiterbahnträger (16), insbesondere unter Verwendung von einem oder mehreren Organen zum Halten und/oder Bewegen der
Foliensensorreinheit und/oder zum Halten und/oder Bewegen des Leiterbahnträgers (16).
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Foliensensoreinheit (10) und der Leiterbahnträger (16) jeweils (mindestens) eine elektrisch leitende Kontaktierungsfläche aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden sind.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der
Messfühler (13) und die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) an einer ersten (großflächigen) Seite des Folienstücks (12) angeordnet sind, und dass die Foliensensoreinheit (10) in der Bestückungsstation derart an dem Leiterbahnträger (16) angeordnet und befestigt wird, dass diese erste Seite des Folienstücks (12) danach einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers (16) zugewandt ist, insbesondere derart, dass die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) gegenüberliegt.
18. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der
Messfühler (13) und die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) an einer ersten (großflächigen) Seite des Folienstücks (12) angeordnet sind, und dass die Foliensensoreinheit (10) in der Bestückungsstation derart an dem Leiterbahnträger (16) angeordnet und befestigt wird, dass eine dieser ersten Seite gegenüberliegende zweite (großflächige) Seite des Folienstücks (12) einer (großflächigen) ersten Seite des Leiterbahnträgers (16) zugewandt ist.
19. Verfahren gemäß Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Foliensensoreinheit (10) an dem Leiterbahnträger (16) vor der Anordnung der Foliensensoreinheit (10) an dem Leiterbahnträger (16) eine
(großflächige) Seite der Foliensensoreinheit (10), insbesondere die erste oder die zweite Seite des Folienstücks (12), vollflächig oder in ein oder mehreren Bereichen mit einer insbesondere leitfähigen, vorzugsweise lösbaren Haftvermittlerschicht, insbesondere einer bevorzugt lösbaren Klebeschicht, versehen ist oder wird, die nachfolgend im an dem Leiterbahnträger (16) befestigten Zustand der Foliensensoreinheit (10) - unter Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung - zwischen der Foliensensoreinheit (10) und dem Leiterbahnträger (16) angeordnet ist.
20. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, dass bevor die Foliensensoreinheit (10) so an dem Leiterbahnträger (16) angeordnet wird, dass sich die beiden Kontaktierungsflächen zur Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen ihnen gegenüberliegen, zur stoffschlüssigen und elektrisch leitenden Verbindung der beiden Kontaktierungsflächen auf die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) und/oder auf die Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) eine erste, elektrisch leitfähige, vorzugsweise lösbare Haftvermittlerschicht aufgebracht ist oder wird, insbesondere eine bevorzugt lösbare Klebeschicht.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein oder mehrere, außerhalb der Kontaktierungsflächen angeordnete Bereiche der (großflächigen) Seite der Foliensensoreinheit (10), insbesondere auf den Messfühler (13) und/oder die Kontaktierungsleiterbahn, eine zweite, nicht elektrisch leitende, bevorzugt lösbare Haftvermittlerschicht aufgebracht ist oder wird, insbesondere eine bevorzugt lösbare Klebeschicht.
22. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 15-21, dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Seite des Folienstücks (12) eine Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht ist oder wird, insbesondere aufgedruckt oder als elektrisch isolierende Folie, die die erste Seite des Folienstücks (12) ganz oder teilweise überdeckt, insbesondere unter vollständiger oder teilweiser Überdeckung des an dem Folienstück (12) angeordneten Messfühlers (13) und/oder der an dem Folienstück (12) angeordneten Kontaktierungsfläche und/oder der an dem Folienstück (12) angeordneten Kontaktierungsleiterbahn.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Seite des Folienstücks (12) eine als elektrisch isolierende Folie ausgebildete Isolierschicht unter stoffschlüssiger und elektrischer Verbindung einer an dieser angeordneten, vorzugsweise mit ihr stoffschlüssig verbundenen, elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) aufgebracht ist oder wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen und Befestigen der Foliensensoreinheit (10) an dem Leiterbahnträger (16) unter stoffschlüssiger und elektrischer Verbindung der elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) erfolgt.
25. Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung der elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) und/oder mit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16) auf die elektrische Verbindungsleitung (mindestens bereichsweise) und/oder auf die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) und/oder des Leiterbahnträgers (16) jeweils eine elektrisch leitende, vorzugsweise lösbare Haftvermittlerschicht aufbracht wird, insbesondere eine elektrisch leitende, vorzugsweise lösbare Klebeschicht.
26. (Flexible) Foliensensoreinheit mit einem flexiblen Folienstück (12), insbesondere aus Kunststoff, bevorzugt für ein Sensorbauteil gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-14, an dem ein Messfühler (13), insbesondere zur Messung eines physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Parameters, sowie mindestens eine, an dem Messfühler (13) endende Kontaktierungsleiterbahn angeordnet ist, und die eine Kontaktierungsfläche aufweist, die mit einer Kontaktierungsfläche eines Leiterbahnträgers (16) mit mindestens einer Leiterbahn, insbesondere ausgebildet als Leiterbahnfolie oder als flexible oder starre Leiterplatten (PCB), insbesondere lösbar elektrisch leitend verbindbar ist.
27. (Flexible) Foliensensoreinheit gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (13) und/oder die Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) und/oder die Kontaktierungsleiterbahn an einer ersten (großflächigen) Seite des Folienstücks (12) der Foliensensoreinheit (10) angeordnet ist/sind.
28. (Flexible) Foliensensoreinheit gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Seite des Folienstücks (12) eine Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht ist, insbesondere aufgedruckt oder als elektrisch isolierende Folie, die die erste Seite des Folienstücks (12) ganz oder teilweise überdeckt, insbesondere unter vollständiger oder teilweiser Überdeckung des an dem Folienstück (12) angeordneten Messfühlers (13) und/oder der an dem Folienstück (12) angeordneten Kontaktierungsfläche und/oder der an dem Folienstück (12) angeordneten Kontaktierungsleiterbahn.
29. (Flexible) Foliensensoreinheit gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 26-28, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der ersten Seite des Folienstücks (12) angeordnete Kontaktierungsfläche der Foliensensoreinheit (10) mit einer elektrischen Verbindungsleitung elektrisch leitend verbunden ist, die bis in einen Bereich geführt ist, insbesondere entlang eines Kantenbereichs des Folienstücks (12), in dem diese einen Verbindungsabschnitt ausbildet zur elektrisch leitenden Verbindung der elektrischen Verbindungsleitung mit der Kontaktierungsfläche des Leiterbahnträgers (16).
30. (Flexible) Foliensensoreinheit gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsleitung an der Isolierschicht anliegt und mit dieser insbesondere stoffschlüssig verbunden ist.
31. (Flexible) Foliensensoreinheit gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 26-30, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1-14.
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