特許 7654576 センサーデバイス及びセンサーデバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-24

(45)【発行日】2025-04-01

(54)【発明の名称】センサーデバイス及びセンサーデバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01C 7/04 20060101AFI20250325BHJP

   H01C 17/065 20060101ALI20250325BHJP

   H01C 17/28 20060101ALI20250325BHJP

【ＦＩ】

H01C7/04

H01C17/065 110

H01C17/28

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021576832

(86)(22)【出願日】2020-08-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-15

(86)【国際出願番号】 EP2020072850

(87)【国際公開番号】W WO2021052690

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-01-05

【審判番号】

【審判請求日】2023-10-03

(31)【優先権主張番号】102019125340.3

(32)【優先日】2019-09-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＤＫ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｓｅｎｈｅｉｍｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １４１ｅ， ８１６７１ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】ホフリヒター， アルフレート

(72)【発明者】

【氏名】ファイヒティンガー， トーマス

【合議体】

【審判長】井上 信一

【審判官】山本 章裕

【審判官】▲高▼橋 徳浩

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１１６７０８号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４３６６２号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１８０５９号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２６７１５号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４２６２２号公報（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01C 7/04, 7/065, 17/28

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサーチップ（１６）を有するセンサーデバイス（１０）であって、前記センサーチップ（１６）は、多数の印刷されたセラミック層（１２）及び印刷されていないセラミック層（１１）を有し、
前記センサーデバイス（１０）は、導電性材料（１３）の電気的な接触のために、少なくとも１つの終端層（１５、１５ａ、１５ｂ）を有し、前記終端層（１５、１５ａ、１５ｂ）は、少なくとも前記センサーチップ（１６）の上面（２０）及び／又は下面（２１）に形成されており、
前記印刷されたセラミック層（１２）には、少なくとも部分的に前記導電性材料（１３）が印刷されており、前記センサーチップ（１６）の電気抵抗は、前記導電性材料（１３）のオーバーラップ領域（１７）によって、又は、前記導電性材料（１３）の前記終端層（１５、１５ａ、１５ｂ）までの距離によって、決定されており、
前記センサーデバイス（１０）は、少なくとも１つの減衰層（１４）を有し、前記減衰層（１４）は、前記センサーチップ（１６）の外面（１６ａ）の少なくとも１つの部分領域上に直接的に塗布されており、前記減衰層（１４）は、前記終端層（１５）の材料より大きな弾性を有する材料を含み、前記減衰層（１４）は、導電性ポリマーを含み、前記減衰層（１４）は、前記導電性ポリマーとしてポリパラフェニレン（ＰＰＰ）を含む、センサーデバイス（１０）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの終端層（１５）は貴金属を含む、請求項１に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの終端層（１５）は印刷されているか又はスパッタされている、請求項１又は２に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの減衰層（１４）は、前記センサーチップ（１６）と前記終端層（１５）との間に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項5】

前記減衰層（１４）は、スクリーン印刷によって、前記センサーチップ（１６）の前記外面（１６ａ）の少なくとも１つの部分領域上に塗布されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項6】

前記センサーデバイス（１０）は、温度測定のために形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項7】

前記センサーチップ（１６）は、ＮＴＣ多層チップである、請求項１～６のいずれか１項に記載のセンサーデバイス（１０）。

【請求項8】

以下のステップを含む、センサーデバイス（１０）の製造方法。
Ａ）セラミックフィルムを準備するステップ
Ｂ）印刷されたセラミック層（１２）及び印刷されていないセラミック層（１１）を形成するために、前記セラミックフィルムの一部に導電性材料（１３）を印刷するステップ
Ｃ）スタックを形成するために、前記印刷されたセラミック層及び前記印刷されていないセラミック層を重ね合わせて配置するステップ
Ｄ）センサーチップ（１６）を形成するために、前記スタックから所望の幾何学的形状を切り出すステップ
Ｅ）前記センサーチップ（１６）を焼結するステップ
Ｆ）前記センサーチップ（１６）の外面（１６ａ）の少なくとも１つの部分領域上に、導電性ポリマーを含む少なくとも１つの減衰層（１４）を形成するステップであって、前記減衰層（１４）は、前記導電性ポリマーとしてポリパラフェニレン（ＰＰＰ）を含むステップ
Ｇ）少なくとも１つの終端層（１５）を形成するために、前記減衰層（１４）上に、更なる導電性材料を塗布するステップ

【請求項9】

前記減衰層（１４）は、スクリーン印刷によって、前記センサーチップ（１６）の前記外面（１６ａ）の少なくとも１つの部分領域上に塗布される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記セラミックフィルムは、ＮＴＣ特性曲線を有する材料を含む、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

ステップＥ）の後かつステップＦ）の前に、内側終端層（１５ｃ）が前記センサーチップ（１６）上に生成され、ステップＦ）において、前記減衰層（１４）が、前記内側終端層（１５ｃ）上に直接的に生成される、請求項８～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

更に以下のステップを含む、請求項８～１１のいずれか１項に記載の方法。
Ｈ）前記センサーデバイス（１０）を、前記終端層（１５）の表面上へのボンディングワイヤ（１８）の塗布によって、又は、焼結接合によって、又は、半田付け接合によって、電気的に接触させるステップ

【請求項13】

前記減衰層（１４）は、前記終端層（１５）の材料よりも大きな弾性を有する材料を含む、請求項８～１２のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサーデバイス、特に温度の測定のためのセンサーデバイスに関する。本発明は、更に、センサーデバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特にＰＩＭ（Power Integrated Module）のような高性能モジュールのための様々な用途に、チップ、特にセラミックチップが使用される。これらのチップは、とりわけ、温度測定のために使用される。

【0003】

典型的には、対応するシステムは、終端層で焼結工程により基板上に塗布される、セラミックチップから成る。このセラミックチップは、その後、ボンディングワイヤによって表面上で接触されるが、終端層は、ボンディング材料及びボンディング技術に適合されていなければならない。

【0004】

セラミックチップは、通常、焼結され研磨された基板から切り出され、部材の抵抗は、幾何学的形状を通じて調整される。特に厳しい抵抗公差に対して、この工程は、比較的労力を要するものである。なぜなら、幾何学的形状は、非常に大きな影響を有するからである。それにより、この工程は、粗悪品が発生しやすく、比較的複雑で高価である。更に、部材の幾何学的形状も均一ではない。なぜなら、どのセラミック基板からのチップも、僅かに異なる幾何学的形状を有する可能性があるからである。ソーイング工程によって、部材の損傷が生じる可能性もある。

【0005】

ボンディング技術、及び、モジュール全体に対して選択された工程パラメータ（ボンディングワイヤ材料、ボンディングワイヤ太さ）に応じて、更に、非常に大きな力がセラミックチップに作用する可能性がある。それにより、チップの完全な破損につながり得る、例えばブレイクアウト（Ausbruch）のような損傷が生じる可能性がある。

【0006】

機械的な損傷を軽減するために、これまでは、ボンディングパラメータを適合させるか（例えば、細いボンディングワイヤ）、セラミックチップをより厚く製作するか、又は、より堅牢なセラミック材料を使用するか、のいずれかのみが可能であった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、改良されたセンサーデバイス、及び、改良されたセンサーデバイスの製造方法を提示することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、独立請求項によるセンサーデバイス及び方法によって解決される。

【0009】

１つの態様によれば、センサーデバイスが提示される。好ましくは、センサーデバイスは、温度の測定のために形成されている。センサーデバイスは、例えばＰＩＭのような高性能モジュールに用いられる。

【0010】

センサーデバイスは、少なくとも１つのセンサーチップを有する。センサーチップは、多数のセラミック層を有する。セラミック層は、好ましくは、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）特性曲線を有する材料を含む。好ましくは、センサーチップは、ＮＴＣ多層チップである。

【0011】

センサーチップは、多数の印刷されていないセラミック層を有する。換言すれば、それぞれのセラミック層上には、更なる材料が塗布されていない。更に、センサーチップは、多数の印刷されたセラミック層を有する。印刷されたセラミック層及び印刷されていないセラミック層は、互いに重ね合わされてスタックを構成する。その場合、それぞれの印刷されていない層の上に、印刷された層が続くことができる。好ましくは、２つの印刷された層の間に、複数の印刷されていないセラミック層が配置されている。

【0012】

印刷されたセラミック層には、少なくとも部分的に、例えばパラジウム、白金、銅、銀又は金のような導電性材料が印刷されている。その場合、印刷は、１つの又は複数のステップで行うことができる。導電性材料は、好ましくはスクリーン印刷によって、セラミック層の少なくとも１つの部分領域上に印刷されている。この方法によれば、それぞれの層の予め厳密に定められた領域が、正確に印刷され得る。

【0013】

センサーデバイスは、導電性材料又は内部電極の電気的な接触のための少なくとも１つの終端層を有する。少なくとも１つの終端層は、例えばＡｕ又はＡｇのような貴金属を含むことができる。

【0014】

印刷されたセラミック層上の導電性材料は、センサーチップの内部電極として機能する。センサーチップの電気抵抗は、導電性材料のオーバーラップ領域によって、したがって内部電極のオーバーラップによって、又は、導電性材料の終端層までの距離によって、決定される。その場合、オーバーラップ領域は、異なる印刷されたセラミック層の導電性材料が積層方向において重なり合って配置されている領域を意味している。オーバーラップ領域（積層方向に対して垂直な領域の広がり）が大きいほど、抵抗は小さくなる。オーバーラップ領域が小さいほど、抵抗は大きくなる。導電性材料と終端層との間の距離が大きいほど、抵抗は大きくなる。

【0015】

多層設計のチップ構造により、所定のチップ形状において、抵抗は、決定的にセンサーチップの内部構造を介して調整されている。その場合、多層技術での構築により、異なるチップの外部形状が常に同一に維持されることが保証される。

【0016】

更に、正確な印刷によって抵抗を非常に良好に調整することができ、したがって、高い精度を工程技術的により容易に達成することができる。基板からチップを切り出す際に生じる高レベルの粗悪品がなくなる。接合技術（例えば、接着）による外部の影響は、最小限に抑えられる。これにより、安価で安定したセンサーデバイスが提供される。

【0017】

一実施形態において、センサーデバイスは、導電性材料又は内部電極の電気的な接触のための少なくとも１つの終端層を有する。少なくとも１つの終端層は、例えばＡｕ又はＡｇのような貴金属を含む。

【0018】

センサーデバイスは、２つ以上の終端層を有することができる。例えば、センサーデバイスは、２つの終端層を有する。これらの終端層は、反対側に、センサーデバイスの異なる外面上に配置することができる。終端層は接着可能である。換言すれば、終端層は、ボンディングワイヤで接続されるように設計されている。

【0019】

終端層は、少なくとも、センサーデバイス又はセンサーチップの上面に形成されている。その場合、センサーデバイスの上面は、そこを起点として、好ましくはボンディングワイヤによって、センサーデバイスが電気的に接触される面である。更に、センサーデバイス又はセンサーチップの下面に、もう１つの終端層を形成することもできる。その場合、少なくとも１つの終端層は、好ましくは、センサーデバイスの上面及び／又は下面上に、印刷又はスパッタリングされている。

【0020】

終端層は、外部の影響からセンサーデバイスを保護する。更に、終端層は、センサーデバイス全体を確実に外部へ接触させるために用いられる。更に、終端層によって、内部電極の電気的な接触が保証される。

【0021】

一実施形態において、センサーデバイスは少なくとも１つの減衰層を有する。減衰層は、好ましくは、センサーチップの外面の少なくとも１つの部分領域上に直接的に塗布されている。その場合、外面は、センサーチップの上面及び下面を意味すると解釈される。

【0022】

好ましくは、減衰層は、例えばスクリーン印刷によって、センサーチップの上面上に直接的に塗布されている。特に好ましくは、センサーチップの上面は、減衰層で完全に覆われている。

【0023】

代替的に、センサーデバイスは、減衰層とセンサーチップとの間に配置された内側終端層を有することができる。その場合、減衰層は、内側終端層と上述した終端層との間に、挟まれて配置されることができる。内側終端層は、センサーチップの内部電極を形成する導電性材料の接触のために用いることができる。

【0024】

代替的に又は付加的に、減衰層は、センサーチップの下面上に直接的に塗布することもできる。代替的に又は付加的に、減衰層は、センサーチップの側面上に直接的に塗布することもできる。この関連において、「直接的に」は、センサーチップと減衰層との間に、更なる材料又は更なる層が配置されていないことを意味すると解釈される。特に、減衰層は、センサーチップと終端層との間に配置されるように形成されている。

【0025】

減衰層は、標準チップと比較して、センサーチップのより高い機械的耐性をもたらす。それにより、接着工程中に生じる機械的な力を吸収し、より良好に分散させることができ、センサーチップにおける損傷が少なくなる。したがって、堅牢で安価な部品が利用可能になる。

【0026】

一実施形態において、減衰層は、終端層の材料よりも大きな弾性を有する材料を含む。したがって、接着工程中に生じる機械的な力を、確実に補償することができる。例えば、減衰層は、導電性ポリマー又は銀粒子が充填されたエポキシ樹脂を含む。

【0027】

別の態様によれば、センサーデバイスの製造方法が記載される。好ましくは、当該方法によって、上述したセンサーデバイスが製造される。センサーデバイス又は方法に関して開示されている全ての特性は、それぞれの特性がそれぞれの態様の文脈において明示的に言及されない場合であっても、それぞれの他の態様に関して対応して開示されており、その逆も同様である。方法は、以下のステップを備えている：

【0028】

Ａ）セラミックフィルムを準備するステップ多数のセラミック製フィルムが利用可能であり、当該フィルムは、ＮＴＣ特性曲線を有する材料を含む。

【0029】

Ｂ）印刷されたセラミック層及び印刷されていないセラミック層を形成するために、セラミックフィルムの一部に導電性材料を印刷するステップ完成したデバイスにおいて、導電性材料は、センサーチップの内部電極として機能する。導電性材料は、好ましくは、印刷されたセラミック層を作り出すために、スクリーン印刷によってフィルムの部分領域上に印刷される。例えば、導電性材料は、パラジウム、白金、銅、金又は銀を含む。

【0030】

セラミック製フィルムには、所定の幾何学的形状で、極めて正確に導電性材料が印刷される。正確な印刷によって、センサーチップの抵抗を決定することができる。特に、積層方向における導電性材料のオーバーラップ領域によって、チップの抵抗、したがってセンサーデバイスの抵抗が決定される。

【0031】

Ｃ）スタックを形成するために、印刷されたセラミック層及び印刷されていないセラミック層を重ね合わせて配置するステップその場合、印刷されたセラミック製フィルムと印刷されていないセラミック製フィルムを、重ね合わせて配置することができる。好ましくは、２つの印刷されたフィルムの間に、複数の印刷されていないフィルムが配置される。その場合、積層方向で見ると、印刷されたフィルムの導電性材料は、オーバーラップ領域を形成する。

【0032】

Ｄ）センサーチップを形成するために、スタックから所望の幾何学的形状を切り出す（カットする）ステップその場合、所定の幾何学的形状を有する多数のセンサーチップを、スタックから正確に切り出すことができる。

【0033】

Ｅ）センサーチップを焼結するステップ特に、このステップは、終端層及び減衰層を塗布する前に行われる。

【0034】

Ｆ）センサーチップの外面の少なくとも１つの部分領域上に、少なくとも１つの減衰層を形成するステップ好ましくは、減衰層は、例えばスクリーン印刷によって、上面（センサーチップの大面積）上に直接的に塗布される。代替的に又は付加的に、減衰層は、センサーチップの下面及び／又は側面上に、直接的に印刷することもできる。減衰層は、導電性ポリマー又は銀粒子が充填されたエポキシ樹脂を含むことができる。減衰層は、センサーチップの機械的安定性を高め、接着中に生じる力の影響を受けにくくする。

【0035】

Ｇ）少なくとも１つの終端層を形成するために、センサーチップの外面の１つの部分領域上、及び／又は、減衰層上に、更なる導電性材料を塗布するステップこの更なる導電性材料は、好ましくは、例えば銀又は金のような貴金属を含む。更なる導電性材料は、印刷されるか又はスパッタされる。材料は、センサーチップの表面上に直接的に塗布されてもよいし、関連する表面に減衰層が存在する場合は、減衰層の表面上に直接的に塗布されてもよい。

【0036】

終端層は、センサーデバイスの最外層を形成する。終端層は、センサーデバイスの電気的な接触のために、ボンディングワイヤと接続されるように形成されている。

【0037】

ステップＥ）の後かつステップＦ）の前に、内側終端層（１５ｃ）をセンサーチップ（１６）上に生成することができ、ステップＦ）において、減衰層（１４）が、内側終端層上に直接的に生成される。

【0038】

Ｈ）センサーデバイスを電気的に接触させるステップこのステップでは、終端層の表面上にボンディングワイヤを塗布することができる。代替的に、センサーデバイスは、焼結接合又は半田付け接合によって接触され得る。

【0039】

当該方法によって製造されたセンサーデバイスは、堅牢性において際立っている。減衰層によって、接着中に生じる機械的な力は、吸収され、より良好に分散され得る。更に、このデバイスにおいては、センサーチップの内部構造を通じて、抵抗を正確に調整することができる。

【0040】

以下に記述される図面は、縮尺どおりと解釈されてはならない。むしろ、より良好な図示のために、いくつかの寸法が拡大、縮小あるいは歪曲されて示されている可能性がある。

【0041】

互いに類似した、あるいは、同一の機能を担う要素は、同一の参照符号を用いて示されている。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】従来技術によるセンサーデバイスを示す。

【図2】一実施形態によるセンサーデバイスの部分態様を示す。

【図3a】別の実施形態によるセンサーデバイスの部分態様を示す。

【図3b】別の実施形態によるセンサーデバイスの部分態様を示す。

【図3c】別の実施形態によるセンサーデバイスの部分態様を示す。

【図4】一実施形態によるセンサーデバイスを示す。

【図5】別の実施形態によるセンサーデバイスを示す。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図１は、従来技術によるセンサーデバイス１を示している。センサーデバイス１は、チップ２、特にセラミックチップ２を有する。例えば、チップ２はＮＴＣチップであり、センサーデバイス１は温度測定のために用いられる。このセンサーデバイス１は、例えばＰＩＭのような高性能モジュールに用いられる。

【0044】

チップ２は、貴金属（例えばＡｇ又はＡｕ）から成る終端層３の助けを借りて、焼結工程（例えば、焼結銀４）によって、基板５の上に塗布されている。

【0045】

チップ２は、その後、ボンディングワイヤ６によって表面上で接触されるが、終端層３は、ボンディング材料及びボンディング技術（ワイヤ厚さ等）に適合されていなければならない。終端層３は、大抵の場合、スパッタリング又はスクリーン印刷によって塗布される。

【0046】

チップ２は、通常、焼結され研磨された基板から切り出される。チップ２又はセンサーデバイス１の抵抗は、チップ２の幾何学的形状を通じて調整される。特に厳しい抵抗公差に対して、この工程は、比較的労力を要するものである。なぜなら、幾何学的形状は、非常に大きな影響を有するからである。それにより、この工程は、粗悪品が発生しやすく、労力を要するものである。

【0047】

個々のチップ２の幾何学的形状も均一ではない。なぜなら、どのセラミック基板からのチップ２も、僅かに異なる幾何学的形状を有する可能性があるからである。更に、切り出しの際、チップ２の損傷に至る可能性がある。

【0048】

更に、ボンディング技術及びセンサーデバイス１のために選択された工程パラメータ次第で、非常に大きな力がチップ２に作用し、それにより、チップ２の損傷又は完全な破損にさえ至る可能性がある。

【0049】

以下で説明するセンサーデバイス又はセンサーデバイスの部分態様では、決定的にチップの内部構造を介して抵抗を調整することができるよう、チップは多層工程及び内部電極を用いて構築される。これにより、外部の影響は、接合技術を通じて最小限に抑えられる。

【0050】

更に、以下では、センサーチップの表面終端が提案され、これは、センサーチップ、したがってセンサーデバイス全体が、損傷を受けることなく、接着工程中の比較的大きな力に耐えることを可能にする。

【0051】

図２は、一実施形態によるセンサーデバイス１０の部分態様を示している。特に、図２は、センサーデバイス１０のセンサーチップ１６を示している。センサーチップ１６は、多数のセラミック層１１、１２を有する。

【0052】

センサーチップ１６は、多層チップである。特に、センサーチップ１６は、多層ＮＴＣチップである。換言すれば、セラミック層１１、１２は、ＮＴＣ特性曲線を有する材料を含む。したがって、センサーチップ１６又はセンサーデバイス１０は、温度の測定のために形成されている。センサーデバイス１０は、ＰＩＭのような高性能モジュールで使用されるように形成されている。

【0053】

センサーチップ１６は、多数の印刷されていないセラミック層１１を有する。センサーチップ１６は、更に、多数の印刷されたセラミック層１２を有する。それぞれの印刷されたセラミック層１２には、例えばＡｇ又はＡｕ又はＣｕのような導電性材料１３が印刷されている。

【0054】

それぞれの印刷されたセラミック層１２には、部分的にのみ、導電性材料１３が印刷されている。その場合、導電性材料１３は、それぞれの印刷されたセラミック層１２の周縁領域まで達している。導電性材料１３は、センサーチップ１６の内部電極１９を形成している（これについては、図３ａ～３ｃも参照）。

【0055】

印刷された層１２と印刷されていない層１１は、例えば、交互に配置することができる。好ましくは、印刷されたセラミック層１２の上に、複数の印刷されていないセラミック層１１が続く。

【0056】

セラミック層１２には、印刷されたセラミック層１２の内部電極１９又は導電性材料１３が少なくとも部分的にオーバーラップするように、導電性材料１３が印刷され、次いで積層されている。換言すれば、材料１３は、積層方向においてオーバーラップ領域１７を形成している。オーバーラップ領域１７によって、特にオーバーラップ領域１７の大きさ（積層方向に対して垂直なオーバーラップ領域１７の広がり）によって、センサーチップ１６の抵抗が決定される。オーバーラップ領域１７が大きいほど、すなわち、積層方向に対して垂直なオーバーラップ領域１７の広がりが大きいほど、抵抗は小さくなる。オーバーラップ領域１７が小さいほど、抵抗は大きくなる。

【0057】

センサーチップ１６は外面１６ａを有する。外面１６ａは、センサーデバイス１０においてセンサーチップ１６の上面２０又は下面２１を形成する、２つの対向する大面積の側面によって形成される。外面１６ａは、更に、センサーチップ１６の側面２２によって形成される。

【0058】

内部電極１９の電気的な接触のために、終端層１５が設けられている（明確には示されていない、図４参照）。それぞれの終端層１５は、例えばＡｕ又はＡｇのような貴金属を含む。

【0059】

特に、好ましくは、１つの終端層１５が上面２０に、１つの終端層１５が下面２１に、それぞれ形成されている。これに代えて、例えば上面２０にのみ終端層１５を形成することもできる。したがって、既知の多層チップとは対照的に、内部電極１９（導電性材料１３）は、「大面積」（センサーチップ１６の上面２０及び／又は下面２１）を介して接触されている。

【0060】

その場合、終端層１５は、センサーチップ１６の外面１６ａと直接的に接触している必要はない。好ましくは、センサーチップ１６と終端層１５との間に、別の層、特に減衰層１４が形成されているが、これについては図４に関連して詳細に説明される。

【0061】

センサーチップ１６を多層技術で構築することにより、セラミック基板からの切り出しが省略されるので、異なるセンサーチップ１６の外部形状が常に同じであることが保証され得る。更に、セラミック層１２を正確に印刷することによって、抵抗を非常に良好に調整することができる。したがって、高い精度を、工程技術的により容易に達成することができる。

【0062】

図３ａ～３ｃから見て取れるように、多層技術のための全ての既知の設計の変形例は、センサーチップ１６のためのこの設計に転用することができる。

【0063】

その場合、図３ａは、いわゆるギャップデザインの、内部電極１９を有するセンサーチップ１６を示している。センサーチップ１６の上面２０上には、第１の終端層１５ａが配置されている。センサーチップ１６の下面２１上には、第２の終端層１５ｂが配置されている。

【0064】

この場合、それぞれの印刷されたセラミック層１２の所定の部分領域（ここでは、例えば、センサーチップ１６の下面２１に隣接する部分領域）には、内部電極が全くない。セラミック層１２のこの部分領域には、第２の終端層１５ｂが隣接している。印刷された層１２の別の所定の部分領域（この実施例では、上面２０に隣接する部分領域）上には、内部電極１９が形成されている。内部電極１９は、第１の終端層１５ａを介して電気的に接触されている。全ての内部電極１９は、同じ極性を有する。センサーチップのアクティブボリュームは、下面２１に面する内部電極１９の端部と、第２の終端層１５ｂと、の間に形成される。その場合、内部電極１９／導電性材料１３の積層方向に対して垂直な広がりが、アクティブボリュームの大きさを決定する。異なる極性の内部電極１９のオーバーラップ領域１７は、この実施例では設けられていない。

【0065】

図３ｂは、図２に関連して既に示したように、オーバーラップデザインの、内部電極１９（導電性材料１３）を有するセンサーチップ１６を示している。この場合、セラミック層１２の様々な部分領域に導電性材料１３が印刷され、スタック状に配置されている。したがって、第１のセラミック層１２は、それぞれのセラミック層１２の中央領域からセンサーチップ１６の上面２０まで突出する、印刷された部分領域を有する。第２のセラミック層１２は、関連するセラミック層１２の中央領域からセンサーチップ１６の下面２１まで突出する、印刷された部分領域を有する。印刷された領域又は内部電極１９は、積層方向においてオーバーラップしている（オーバーラップ領域１７）。

【0066】

この実施例では、センサーデバイス１０は、好ましくは少なくとも２つの終端層１５を有する。これらの終端層１５は、センサーデバイス１０又はセンサーチップ１６の上面及び下面に形成されている。

【0067】

図３ｃは、内部電極１９が直列に接続されたセンサーチップ１６を示している。この場合、第１のセラミック層１２は、２つの印刷された部分領域を有する。これらの部分領域のうちの１つは、それぞれのセラミック層１２の中央領域から、センサーチップ１６の上面２０まで突出している。別の部分領域は、関連するセラミック層１２の中央領域から、センサーチップ１６の下面２１まで突出している。その場合、中央領域から上面２０まで達する部分領域は、第１の内部電極１９ａを形成している。中央領域から下面まで達する部分領域は、第２の内部電極１９ｂを形成している。それぞれ１つの第１及び第２の内部電極１９ａ、１９ｂが１つの平面内に配置され、互いに接触していない。

【0068】

それとは逆に、第２のセラミック層は、ただ１つの印刷された部分領域（ここでは中央領域）を有する。第２のセラミック層上には、中央領域にのみ配置された印刷により、浮遊電極１９ｃ（英語：「floating electrode」）が形成され、当該浮遊電極１９ｃは、終端層とは電気的に接触されていない。
センサーチップ１６は、２つの終端層１５ａ、１５ｂを有する。第１の終端層１５ａは、上面２０上に配置され、上面２０まで達する第１の内部電極１９ａと接続されている。第２の終端層１５ｂは、下面２１上に配置され、下面２１まで達する第２の内部電極１９ｂと接続されている。

【0069】

それにより、内部電極１９の２つのオーバーラップ領域１７が生じる。特に、この場合、センサーチップ１６のうち上面２０により近い領域に形成された、第１のオーバーラップ領域１７ａが存在する。第１のオーバーラップ領域は、第１の内部電極１９ａと浮遊電極１９ｃのオーバーラップによって形成される。第２のオーバーラップ領域１７ｂは、センサーチップのうち下面２１のより近くにある。第２のオーバーラップ領域は、第２の内部電極１９ｂと浮遊電極１９ｃのオーバーラップによって形成される。オーバーラップ領域１７ａ、１７ｂは、合わさって総オーバーラップ領域１７となる。

【0070】

図４は、一実施形態によるセンサーデバイス１０を示している。

【0071】

センサーデバイス１０は、図２及び３ａ～３ｃに関連して説明したセンサーチップ１６を有する。センサーチップ１６は、多層技術のＮＴＣチップである。センサーチップ１６の抵抗は、上述したように、内部電極１９のオーバーラップ領域１７の大きさによって記述される。

【0072】

センサーチップ１６は、上面２０、下面２１及び側面２２によって形成される外面１６ａを有する（これに関しては、図２も参照）。

【0073】

センサーチップ１６は、更に、減衰層１４を有する。減衰層１４は、センサーチップ１６と、直接機械的に接触している。減衰層１４は、好ましくはスクリーン印刷によって、センサーチップ１６上に塗布されている。

【0074】

減衰層１４は、標準チップと比較して、センサーチップ１６のより高い機械的耐性を保証するように、形成され、配置されている。それにより、接着工程中に生じる機械的な力を吸収し、より良好に分散させることができる。その結果、センサーチップ１６においては、標準チップと比較して、損傷が少なくなる。

【0075】

減衰層１４は、好ましくは、導電性ポリマーを含む。例えば、減衰層１４は、ポリ－３，４－エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ又はＰＥＤＴ）を含むことができる。減衰層１４は、更に、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含むことができる。これに代えて、減衰層１４は、導電性ポリマーとして、例えばポリパラフェニレン（ＰＰＰ）を含むこともできる。

【0076】

代替的な実施例では、減衰層１４は、Ａｇ粒子が充填されたエポキシ樹脂を含むこともできる。

【0077】

この実施例では、減衰層１４は、センサーチップ１６の上面２０上に直接的に形成されている。代替的に又は付加的に、減衰層１４は、センサーチップ１６の下面２１に直接的に形成することもできる。

【0078】

センサーデバイス１０は、更に、少なくとも１つの終端層１５を有する。好ましくは、センサーデバイス１０は、２つの終端層１５を有する。これらは、好ましくは、センサーデバイス１０の反対側の外面に形成されている（明確には示されていない）。

【0079】

減衰層１４は、センサーチップ１６と終端層１５との間に配置されている。換言すれば、終端層１５は、例えばスパッタリング又はスクリーン印刷によって、減衰層１４上に塗布されている。終端層１５は、導電性材料、好ましくは貴金属を含む。終端層１５は、例えば、Ａｕ又はＡｇを含む。終端層１５は、内部電極１９の電気的な接触のために用いられる。

【0080】

好ましくは、減衰層１４は、終端層１５よりも大きな厚さ（この場合、積層方向に対して垂直な広がり）を有する。更に、減衰層１４の材料は、終端層１５の材料よりも大きな弾性を有する。このようにして、センサーチップ１６は、標準チップの場合よりも、接着工程中のより大きな機械的負荷を補償することができる。

【0081】

電気的な接触のために、センサーデバイスは、更に、ボンディングワイヤ１８を有する。ボンディングワイヤ１８は、終端層１５の表面と直接的に接続されている。

【0082】

図５は、センサーデバイス１０の更なる実施例を、概略図で示している。センサーデバイス１０は２つの減衰層１４を有し、それらの間にはセンサーチップ１６が配置されている。その場合、センサーチップ１６は、図３ａ～３ｃに関連して説明した実施形態のうちの１つに従って形成することができる。

【0083】

減衰層１４の各々は、センサーチップ１６に面し、これに直接的に隣接する内側終端層１５ｃと、センサーデバイス１０の上面又は下面を形成する外側終端層１５と、によって挟まれて配置されている。内側終端層１５ｃは、内部電極１９の電気的な接触のために用いられる。外部終端層１５は、例えばボンディングワイヤによって、焼結層によって又は半田付け層によって、センサーデバイス１０を電気的に接触させるために用いられる。減衰層１４は、センサーデバイス１０の機械的安定性を高める。

【0084】

以下では、センサーデバイス１０の製造方法が説明される。好ましくは、当該方法によって、上述した実施例のうちの１つによるセンサーデバイス１０が製造される。したがって、センサーデバイス１０との関連で説明された全ての特徴は、当該方法にも適用することができ、その逆も同様である。

【0085】

第１のステップＡ）では、多数のセラミックフィルムが準備される。セラミックフィルムは、ＮＴＣ特性曲線を有する材料を含む。セラミックフィルムは、印刷されたセラミック層１２及び印刷されていないセラミック層１１を製造するためのベースとして用いられる。

【0086】

更なる工程Ｂ）において、印刷されたセラミック層１２を形成するために、セラミックフィルムの一部に導電性材料１３が印刷される。印刷されたセラミック層１２のうち導電性材料１３が印刷された部分領域は、完成したセンサーデバイス１０において、センサーチップ１６の内部電極１９を形成する。内部電極１９間のオーバーラップ領域１７は、完成したセンサーチップ１６の抵抗を決定する。

【0087】

更なるステップＣ）において、印刷されたセラミックフィルム及び印刷されていないセラミックフィルムは、重ね合わせて配置され、スタックとなる。その場合、印刷されたセラミックフィルムの上に、少なくとも１つの、好ましくは複数の、印刷されていないセラミックフィルムが続く（これに関しては、図２も参照）。

【0088】

更なるステップＤ）において、センサーチップ１６を形成するために、スタックからの所望の又は所定の幾何学的形状の切り出し（カット）が行われる。その場合、同じ所定の幾何学的形状を有する多数のセンサーチップ１６を切り出すことができる。キャリア材料からチップを切り出すことによる幾何学的形状の誤差はない。

【0089】

更なるステップＥ）において、切り出されたスタック／センサーチップ１６が焼結される。

【0090】

続いて、ステップＦ）において、少なくとも１つの減衰層が、好ましくはスクリーン印刷によって、センサーチップ１６の外面１６ａの少なくとも１つの部分領域上に塗布される。例えば、減衰層１４は、センサーチップ１６の上面２０上に直接的に印刷される。好ましくは、減衰層１４は、導電性ポリマー又は銀粒子が充填されたエポキシ樹脂を含む。

【0091】

次のステップＧ）において、少なくとも１つの終端層１５を形成するために、更なる導電性材料、好ましくは貴金属が準備される。終端層１５は、内部電極１９の電気的な接触のために用いられる。

【0092】

終端層１５の材料は、例えばスパッタリング又はスクリーン印刷によって、例えば減衰層１４及び／又は外面１６ａの部分領域（好ましくは、センサーチップ１６の上面２０及び下面２１を形成する大面積の側面）上に塗布される。

【0093】

好ましくは、終端層１５は、減衰層１４上に直接的に塗布され、それにより、センサーデバイス１０の上端を形成する。更に、好ましくは、終端層１５は、センサーチップ１６の下面２１上に直接的に形成される（そこに更なる減衰層１４が形成されない限り、この場合、更なる終端層１５が減衰層１４上に配置される）。

【0094】

最後のステップＨ）において、センサーデバイス１０が電気的に接触される。これは、終端層１５の表面上にボンディングワイヤ１８を塗布することによって行われる。終端層１５とセンサーチップ１６との間に形成された減衰層１４により、その際に生じる機械的な負荷を大幅に補償し、それによりセンサーチップ１６の損傷を回避することができる。

【0095】

ここで提示された主題の記載は、個々の特定の実施形態に限定されない。むしろ、個々の実施形態の特徴は、技術的に意味のある限り、任意に互いに組み合わせられ得る。

【符号の説明】

【0096】

１ センサーデバイス
２ センサーチップ
３ 終端層
４ 焼結銀
５ 基板
６ ボンディングワイヤ
１０ センサーデバイス
１１ 印刷されていないセラミック層
１２ 印刷されたセラミック層
１３ 導電性材料
１４ 減衰層
１５ 終端層
１５ａ 第１の終端層
１５ｂ 第２の終端層
１５ｃ 内側終端層
１６ センサーチップ
１６ａ 外面
１７ オーバーラップ領域
１７ａ 第１のオーバーラップ領域
１７ｂ 第２のオーバーラップ領域
１８ ボンディングワイヤ
１９ 内部電極
１９ａ 第１の内部電極
１９ｂ 第２の内部電極
１９ｃ 浮遊電極
２０ センサーチップの上面
２１ センサーチップの下面
２２ センサーチップの側面

【図1】

【図2】

【図3a)】

【図3b)】

【図3c)】

【図4】

【図5】