DE102006056171A1 - Device for determining and / or monitoring a process variable and method for contacting - Google Patents

Device for determining and / or monitoring a process variable and method for contacting Download PDF

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Stephan Konrad
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Sensoreinheit (1) vorgesehen ist, dass die Sensoreinheit (1) mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines Substrats (2) aufgebracht ist, dass die Sensoreinheit (1) zur elektrischen Kontaktierung mit mindestens einem Kontaktpad (3) verbunden ist, dass mindestens eine Kontaktplatine (5) vorgesehen ist, dass die Kontaktplatine (5) auf einer Unterseite mit einer Leiterstruktur (6) versehen ist, wobei die Leiterstruktur (6) korrespondierend zur Anordnung des Kontaktpads (3) ausgestaltet ist, dass die Leiterstruktur (6) und der Kontaktpad (3) elektrisch leitend miteinander kontaktiert sind, und dass die Kontaktplatine (5) auf einer Oberseite mindestens eine Kontaktierungseinheit (7) aufweist, wobei die Kontaktierungseinheit (7) und die Leiterstruktur (6) elektrisch leitend miteinander kontaktiert sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kontaktierung einer Sensoreinheit (1).The invention relates to a device for determining and / or monitoring at least one process variable. The invention includes that at least one sensor unit (1) is provided, that the sensor unit (1) is applied with a lower side on an upper side of a substrate (2), that the sensor unit (1) for electrical contacting with at least one contact pad (3). is connected, that at least one contact board (5) is provided, that the contact board (5) is provided on a bottom with a conductor pattern (6), wherein the conductor pattern (6) is designed corresponding to the arrangement of the contact pad (3) that the Conductor structure (6) and the contact pad (3) are electrically conductively contacted with each other, and that the contact board (5) on an upper side at least one contacting unit (7), wherein the contacting unit (7) and the conductor structure (6) electrically conductively contacted with each other are. Furthermore, the invention relates to a method for contacting a sensor unit (1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Temperatur, Durchfluss, Feuchtigkeit, Füllstand oder pH-Wert. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kontaktierung einer Sensoreinheit, wobei es sich bei der Sensoreinheit beispielsweise um einen Dünnschicht- oder Dickschichtsensor handelt.The The invention relates to a device for determination and / or monitoring at least one process variable. at the process variable is for example, temperature, flow, humidity, level or pH. Furthermore, the invention relates to a method for contacting a sensor unit, wherein it is in the sensor unit for example, a thin film or thick-film sensor.

In der Prozessmesstechnik haben in den letzten Jahren immer mehr so genannte Dünnschichtsensoren Einzug gehalten. Beispielsweise handelt es sich um Dünnschicht-Widerstandsthermometer oder speziell entwickelte Sensorelemente, wie sie beispielsweise für die kalorimetrische Durchflussmessung verwendet werden. Die Dünnschichttechnologie ermöglicht kleine und robuste Bauformen mit flexiblen Konfektionierungsmöglichkeiten und eine vergleichsweise kostengünstige, reproduzierbare Fertigung in großen Stückzahlen.In Process measuring technology has become more and more in recent years called thin film sensors Moving in. For example, it is a thin-film resistance thermometer or specially designed sensor elements, such as those for the calorimetric flow measurement can be used. The thin-film technology allows Small and robust designs with flexible packaging options and a comparatively inexpensive, reproducible production in large quantities.

Bei der Dünnschichttechnologie werden auf einem Substrat sehr dünne Metallschichten von ca. 1 μm Dicke abgeschieden. Man nutzt dafür aus der Halbleitertechnologie bekannte Verfahren wie das Aufdampfen oder Sputtern im Vakuum. Beispielsweise für Temperatursensoren oder auch für bestimmte Durchflusssensoren sind es mindestens eine, ggf. auch mehrere homogene Schichten aus hochreinen Metallen (Platin) oder Metalllegierungen, die auf einem Al2O3-Keramikwafer erzeugt und anschließend in der Regel mit fotolithografischen Verfahren in Reinräumen strukturiert werden.In thin-film technology, very thin metal layers of about 1 μm thickness are deposited on a substrate. For this, processes known from semiconductor technology, such as vapor deposition or sputtering in a vacuum, are used. For example, for temperature sensors or for certain flow sensors, there are at least one, possibly even more homogeneous layers of high-purity metals (platinum) or metal alloys, which are produced on an Al 2 O 3 ceramic wafer and then structured in clean rooms usually with photolithographic processes ,

Schwierig gestaltet sich jedoch die elektrische Kontaktierung solcher Dünnschichtstrukturen. Dünnschichtsensoren werden in der Regel nicht wie beispielsweise Halbleiterelemente eingehaust, so dass gängige Bondverfahren meist nicht anwendbar sind. Solche wären mechanisch nicht hinreichend belastbar.Difficult However, the electrical contacting of such thin-film structures designed. thin film sensors are usually not such as semiconductor elements housed, so that common bonding methods usually not applicable. Such would not be sufficient mechanically resilient.

Eine verbreitete und ausgereifte Kontaktierungstechnologie, insbesondere bei den Dünnschicht-Widerstandsthermometern, ist das Aufschweißen dünner Nickel-/Silber- oder Platindrähtchen bzw. -Bänder mit Durchmessern größer oder gleich 0,1 mm auf speziell dafür vorgesehene und entsprechend metallisierte Kontaktflächen (Pads) direkt auf dem Dünnschichtelement. Diese Schweißstellen müssen anschließend mit speziellen Glasabdeckungen versehen werden, um eine ausreichende mechanische Belastbarkeit auch bei höheren Temperaturen zu gewährleisten. Die so angeschweißten und fixierten Kontaktdrähtchen lassen sich mit isolierten Drähten bzw. Litzen größerer Durchmesser verlängern. Nicht oder nur eingeschränkt nutzbar ist diese Technologie jedoch, wenn die Anschlusspads auf dem Dünnschichtelement nur sehr kleinflächig sind, weil mehrere Kontaktdrähtchen angebracht werden müssen oder weil mit fortschreitender Miniaturisierung der Dünnschichtelemente der zur Verfügung stehende Platz auf dem Sensorelement geringer wird. Eine Einschränkung besteht auch dann, wenn keine Glasabdeckung aufgebracht werden kann, weil beispielsweise die Dünnschichtstruktur auf dem Substrat mehrschichtig aufgebaut ist und dadurch nicht mehr hinreichend temperaturresistent ist, um die zur Verglasung notwendigen Temperaturen größer 500°C sicher zu überstehen. Im letzteren Fall besteht ein Behelf in der Verwendung von Niedertemperatur-Abdeckpasten, z.B. Polyimid. Allerdings ist die mechanische Belastbarkeit der so fixierten Anschlussdrähte, insbesondere wenn sie noch mit Litzen verlängert werden, deutlich herabgesetzt.A widespread and mature contacting technology, in particular in the case of thin-film resistance thermometers, is the welding thinner Nickel / silver or platinum wire or ribbons with diameters greater or equal 0.1 mm on specially for that provided and metallized contact surfaces (pads) directly on the thin-film element. These welds have to subsequently be provided with special glass covers to ensure adequate mechanical Resilience even at higher To ensure temperatures. The so welded and fixed contact wires can be with insulated wires or strands of larger diameter extend. Not or only limited However, this technology can be used if the connection pads on the thin-film element only very small area are because multiple contact wires must be attached or because with progressive miniaturization of the thin-film elements the available one Space on the sensor element is lower. There is a restriction even if no glass cover can be applied, for example because the thin-film structure is multi-layered on the substrate and therefore no longer is sufficiently temperature resistant to those necessary for glazing Temperatures greater than 500 ° C for sure to survive. In the latter case, there is a proviso in the use of low temperature masking pastes, e.g. Polyimide. However, the mechanical strength of the so fixed Connecting wires, especially if they are still extended with strands, significantly reduced.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vereinfachung und Verbesserung der elektrischen Kontaktierung von Dünnschichtsensoren vorzuschlagen.The The object of the invention is therefore to simplify and Improvement of the electrical contacting of thin film sensors propose.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens eine Sensoreinheit vorgesehen ist, dass die Sensoreinheit mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines Substrats aufgebracht ist, dass die Sensoreinheit zur elektrischen Kontaktierung mit mindestens einem Kontaktpad verbunden ist, dass mindestens eine Kontaktplatine vorgesehen ist, dass die Kontaktplatine auf einer Unterseite mit einer Leiterstruktur versehen ist, wobei die Leiterstruktur korrespondierend zur Anordnung des Kontaktpads ausgestaltet ist, dass die Leiterstruktur und der Kontaktpad elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und dass die Kontaktplatine auf einer Oberseite mindestens eine Kontaktierungseinheit aufweist, wobei die Kontaktierungseinheit und die Leiterstruktur elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten: Die Sensoreinheit befindet sich auf einem Substrat und ist über mindestens einen Kontaktpad oder über mehrere Kontaktpads elektrisch kontaktierbar. Oberhalb der Sensoreinheit ist eine Kontaktplatine angeordnet, welche über eine Leiterstruktur verfügt, die korrespondierend zur Anordnung des oder der Kontaktpads ausgestaltet ist und zwar vorzugsweise derart, dass jedes Kontaktpad über die Leiterplatte eine elektrisch Verbindung zur Kontaktplatine erfährt. Auf der Oberseite der Kontaktplatine befindet sich der Platz für die Anordnung von Kontaktierungseinheiten. D.h. die Drähte, Litzen oder Bänder werden erfindungsgemäß mit der oberhalb der Sensoreinheit angeordneten Kontaktplatine kontaktiert, auf welcher sich somit auch mehr Kontaktfläche befindet. Unter Sensoreinheit sei dabei die Dünnschicht- oder Dickschichtstruktur verstanden, die der eigentlichen Messung dient, d.h. der Aufnahme der Messgröße, aus welcher die Prozessgröße bestimmt oder eine Änderung der Prozessgröße erkannt wird. Ggf. beinhaltet die Sensoreinheit noch weitere Elemente. Insbesondere wird die Sensoreinheit mit den passenden Verfahren erst auf dem Substrat erzeugt.The invention solves the problem in that at least one sensor unit is provided, that the sensor unit is applied with a bottom on an upper side of a substrate, that the sensor unit is connected for electrical contacting with at least one contact pad, that at least one contact board is provided, that the Contact board is provided on a bottom with a conductor pattern, wherein the conductor structure is configured corresponding to the arrangement of the contact pad, that the conductor structure and the contact pad are electrically conductively connected to each other, and that the contact board on a top side at least one contacting unit, wherein the contacting unit and the Conductor structure are electrically connected to each other. In other words, the sensor unit is located on a substrate and can be electrically contacted via at least one contact pad or via a plurality of contact pads. Above the sensor unit, a contact board is arranged, which has a conductor structure which is designed corresponding to the arrangement of the contact pads or, preferably, such that each contact pad via the circuit board undergoes an electrical connection to the contact board. On the top of the contact board is the place for the arrangement of contacting units. That is, the wires, strands or bands are contacted according to the invention with the contact plate arranged above the sensor unit, on which there is thus also more contact surface. The term "sensor unit" should be understood to mean the thin-layer or thick-layer structure which serves for the actual measurement, ie the recording of the measured variable from which the process variable is determined or a change in the process variable is detected. Possibly. the sensor unit contains additional elements. In particular, the sensor unit is first produced with suitable methods on the substrate.

Erfindungsgemäß wird somit eine sichere und belastbarere Kontaktierung solcher Dünnschichtelemente durch die Verwendung einer zusätzlichen Kontaktplatine erreicht, die in Sandwich-Bauweise auf der Oberseite des Dünnschicht-Sensors aufgebracht ist. Bevorzugt haben die Kontaktplatinen die gleichen Abmessungen und bestehen aus dem gleichen Träger-Material wie das Substrat, auf welchem sich die Sensoreinheit befindet. Auf der Unterseite der Kontaktplatine, d.h. auf der der Sensoreinheit zugewandten Seite, ist eine Leiterstruktur aufgebracht, die vorzugsweise spiegelbildlich der Anordnung der Kontaktpads auf der Sensoreinheit bzw. auf dem Substrat der Sensoreinheit entspricht. Auf der Oberseite der Kontaktplatine lassen sich vergleichsweise große, die gesamte Fläche ausnutzende Lötpads aufbringen, die über elektrisch leitfähige Durchkontaktierungen mit der zugehörigen Leiterstruktur auf der Unterseite der Kontaktplatine verbunden sind. Auf diesen Lötpads können dann relativ einfach durch Löten bzw. Schweißen auch dickere, isolierte Anschlussdrähte oder -litzen oder -bänder direkt angebracht werden.Thus, according to the invention a safe and reliable contacting of such thin-film elements through the use of an additional contact board achieved in sandwich construction on the top of the thin-film sensor is applied. Preferably, the contact boards have the same Dimensions and consist of the same carrier material as the substrate, on which the sensor unit is located. On the bottom of the Contact board, i. on the side facing the sensor unit, a conductor structure is applied, which is preferably mirror-image the arrangement of the contact pads on the sensor unit or on the substrate the sensor unit corresponds. On top of the contact board can be comparatively large, the entire area apply exploding soldering pads, the above electrically conductive Through holes with the associated conductor structure on the Bottom of the contact board are connected. On these solder pads can then relatively easy by soldering or welding also thicker, insulated connection wires or strands or strips directly be attached.

Die elektrische Kontaktierung des Dünnschichtelements, also des Sensorelements, mit der Kontaktierungsplatine wird vorzugsweise durch Lötverbindungen oder durch Leitkleber zwischen den Kontaktpads auf dem Sensorelement und den deckungsgleich darüber liegenden Leiterstrukturen der Kontaktplatine realisiert. Dies kann durch entsprechend per Maske aufgebrachte Lötpaste oder die Verwendung von sog. Gridballs erfolgen, wie man sie von BGA (Ball Grid Array)-Bauteilen kennt. Verwendet man dafür höher schmelzende Lote, so ist gewährleistet, dass diese Lötverbindung auch beim nachträglichen Anlöten der Anschlusslitzen bzw. beim später ggf. erforderlichen Auf-/Einlöten der so kontaktierten Sensoreinheit Bestand hat, insofern hierfür niedriger schmelzende Lote verwendet werden.The electrical contacting of the thin-film element, So the sensor element, with the contacting board is preferably by solder joints or by conductive adhesive between the contact pads on the sensor element and congruent about it realized conductor structures of the contact board. This can by appropriately applied by mask solder paste or use Gridballs, such as those of BGA (Ball Grid Array) components, are used knows. Used for it higher melting Lote, it is guaranteed that this solder joint also at the subsequent solder on the pigtails or later possibly required soldering / soldering the contacted sensor unit stock, insofar as this lower melting solders are used.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der sehr guten Automatisierbarkeit. Die erfindungsgemäßen Einheiten lassen sich kostengünstig in großer Stückzahl im so genannten Nutzen als Standard-Leiterkarten herstellen. Auf ihnen werden vollautomatisch per Maske entsprechende Lötpasten/Balls aufgebracht. Anschließend werden mit Bestückungsautomaten, wie bei herkömmlichen SMD-Bauteilen auch, die Dünnschicht-Sensorelemente positioniert und z.B. im Reflow-Ofen verlötet. Auch eine vollautomatische Prüfung (das Vermessen der Kontaktwiderstände und/oder der elektrischen Sensorparameter) ist im Nutzen, wie bei „normalen" Leiterkarten auch, mit den gebräuchlichen Testanlagen möglich. Eine Trennung des Nutzens und eine Separierung der funktionsfähigen Sensorelemente sind erst abschließend zum Anbringen der Anschlussdrähte auf den aufgelöteten Kontaktplatinen erforderlich.One Another advantage of the invention is the very good automation. The units of the invention can be inexpensively in large quantities in the producing so-called benefits as standard circuit boards. On them are fully automatically applied by mask corresponding solder pastes / balls. Subsequently become with placement machines, as with conventional SMD components also, the thin-film sensor elements positioned and e.g. soldered in the reflow oven. Also a fully automatic test (the Measuring the contact resistance and / or the electrical sensor parameter) is in use, as with "normal" circuit boards also, with the usual one Test facilities possible. A separation of the benefits and a separation of the functional sensor elements are only final for attaching the connecting wires on the soldered Contact boards required.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Sensoreinheit zwischen der Oberseite des Substrats und der Unterseite der Kontaktplatine angeordnet ist.A Embodiment includes that the sensor unit between the top the substrate and the bottom of the contact board is arranged.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Substrat und die Kontaktplatine im Wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen.A Embodiment provides that the substrate and the contact board consist essentially of the same material.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Leiterstruktur der Kontaktplatine spiegelbildlich zur Anordnung des Kontaktpads ausgestaltet ist.A Embodiment includes that the conductor structure of the contact board mirror image designed to the arrangement of the contact pad.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Kontaktierungseinheit um einen Anschlussdraht oder um eine Anschlusslitze oder um ein Anschlussband handelt.A Embodiment provides that it is the contacting unit around a lead wire or around a pigtail or around Connecting strap is.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Sensoreinheit um einen Dünnschicht- oder Dickschichtsensor handelt.A Embodiment includes that it is the sensor unit to a thin film or thick-film sensor.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Sensoreinheit um einen Temperatursensor oder um einen kalorimetrischen Durchflusssensor handelt.A Embodiment provides that it is the sensor unit to a Temperature sensor or a calorimetric flow sensor is.

Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe durch ein Verfahren zur Kontaktierung einer Sensoreinheit, welches zumindest folgende Schritte umfasst: dass die Sensoreinheit mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines Substrats aufgebracht wird, dass die Sensoreinheit zur elektrischen Kontaktierung mit mindestens einem Kontaktpad verbunden wird, dass eine Kontaktplatine auf einer Unterseite mit einer zur Anordnung des Kontaktpads korrespondierenden Leiterstruktur versehen wird, und dass die Leiterstruktur und der Kontaktpad elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Erfindungsgemäß wird somit die Sensoreinheit quasi zwischen dem Substrat und der Kontaktplatine eingefasst. In Richtung des Substrats ist der mindestens eine Kontaktpad angeordnet, dem gegenüber auf der Kontaktplatine eine seiner Anordnung entsprechend ausgestaltete Leiterstruktur vorgegeben ist. Über die Verbindung zwischen Kontaktpad und Leiterstruktur ist somit die Sensoreinheit mit der Kontaktplatine elektrisch verbunden und vorzugsweise die von der Sensoreinheit abgewandte Oberfläche der Kontaktplatine kann für die Kontaktierung nach außen bzw. zu weiteren Bauteilen verwendet werden. Mit anderen Worten: Der Platz für die Kontaktierung der Sensoreinheit ist auf dem Substrat limitiert, weil sich dort u.a. die Sensoreinheit befindet. Durch die Ausgestaltung von Kontaktpad und Leiterstruktur wird die elektrische Kontaktierung auf die Kontaktplatine überführt, deren Oberseite deutlich mehr Platz für die Kontaktierung mit Kontaktlitzen, -leitungen oder -bändern erlaubt. Die oben beschriebenen Ausgestaltungen und Details der Messvorrichtung gelten entsprechend auch für das Verfahren bzw. die Details des Verfahrens sind entsprechend auch für die Vorrichtung gültig.Furthermore, the invention solves the problem by a method for contacting a sensor unit, which comprises at least the following steps: that the sensor unit is applied with a lower side on an upper side of a substrate, that the sensor unit is connected for electrical contacting with at least one contact pad that a contact board is provided on a bottom with a corresponding to the arrangement of the contact pad conductor structure, and that the conductor structure and the contact pad are electrically conductively connected to each other. According to the invention thus the sensor unit is quasi enclosed between the substrate and the contact board. In the direction of the substrate, the at least one contact pad is arranged, on the opposite side of the contact board, one of its arrangement according to configured conductor structure is predetermined. Thus, the sensor unit is electrically connected to the contact plate via the connection between the contact pad and the conductor structure, and preferably the surface of the contact plate facing away from the sensor unit can be used for making contact with the outside or other components. In other words, the space for contacting the sensor unit is limited to the substrate, because there is, inter alia, the sensor unit. Due to the design of contact pad and conductor structure, the electrical contact is transferred to the contact board, whose top allows significantly more space for contacting with contact strands, conductors or bands. The embodiments and details of the measuring device described above also apply correspondingly to the method and the details of the method are also valid for the device.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass auf einer Oberseite der Kontaktplatine mindestens eine Kontaktierungseinheit aufgebracht wird. Bei der Kontaktierungseinheit handelt es sich beispielsweise um einen Anschlussdraht oder um eine Anschlusslitze oder um ein Anschlussband.A Embodiment of the method according to the invention Foresees that on top of the contact board at least a contacting unit is applied. At the contacting unit acts For example, it is a connection wire or a pigtail or a connecting strap.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass die Kontaktierungseinheit und die Leiterstruktur elektrisch leitend miteinander verbunden werden.A Embodiment of the method according to the invention includes that the contacting unit and the conductor structure be electrically connected to each other.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Leiterstruktur der Kontaktplatine spiegelbildlich zur Anordnung des Kontaktpads ausgestaltet wird.A Embodiment of the method according to the invention provides that the conductor structure of the contact board is a mirror image is designed for the arrangement of the contact pad.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: einen seitlichen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung, und 1 : a side section through an inventive arrangement, and

2: einen Schnitt durch die Anordnung der 1. 2 : a section through the arrangement of 1 ,

In der 1 befindet sich eine Sensoreinheit 1, bei welcher es sich um einen sog. Dünnschichtsensor handelt, auf einem Substrat 2. Die Sensoreinheit 1 ist beispielsweise so ausgestaltet, dass über sie die Prozessgröße Temperatur, Durchfluss oder Feuchtigkeit gemessen oder überwacht werden kann. Bei der Sensoreinheit 1 handelt es sich also in diesem hier gezeigten Beispiel – mit anderen Worten – um eine temperatursensitive Widerstandsstruktur. Wie in der 2 dargestellt, ist die Sensoreinheit 1 mit zwei Kontaktpads 3 (oder Kontaktflächen) verbunden, über welche beispielsweise der elektrische Widerstand der Sensoreinheit 1 ausmessbar ist. Im Allgemeinen dienen die Kontaktpads 3 somit der elektrischen Kontaktierung der Sensoreinheit 1. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Kontaktpads 3 seitlich versetzt zur Sensoreinheit 1 angebracht. Je nach Ausgestaltung befinden sich die Kontaktpads 3 dabei zumindest teilweise auf dem Substrat 2 oder auf der Sensoreinheit 1. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kontaktpads 3 ein Bestandteil der Sensoreinheit 1. Oberhalb der Sensoreinheit 1 ist eine Kontaktierungsplatine 5 angeordnet, welche über eine Leiterstruktur 6 verfügt. In einer Ausgestaltung haben das Substrat 2 und die Kontaktierungsplatine 5 im Wesentlichen die gleiche Dimensionierung. Die Leiterstruktur 6 ist dabei derartig ausgestaltet, dass sie spiegelbildlich zur Anordnung der Kontaktpads 3 ist, so dass also jeder elektrischer Verbindungspunkt des Sensorelements 1 zur Kontaktplatine 5 geführt wird. Für die elektrische Kontaktierung sind hierbei im gezeigten Beispiel die Kontaktpads 3 und die Leiterstruktur 6 mittels Lotverbindungen 8 miteinander verbunden. Alternativ kann auch ein leitfähiger Kleber verwendet werden. Für die mechanische Belastbarkeit ist vorzugsweise auch an anderen Stellen eine Verbindung zwischen dem Substrat 2 und der Kontaktplatine 5 hergestellt. Mit entsprechenden Durchkontaktierungen 9 sind elektrische Verbindungen zwischen der Leiterstruktur 6 auf der Unterseite der Kontaktplatine 5 und den hier dargestellten zwei Kontaktierungseinheiten 7 auf der Oberseite der Kontaktplatine 5 gegeben. Die ganze Oberseite der Kontaktplatine 5 erlaubt eine Kontaktierung des Messelements mit Drähten, Litzen oder Bändern. Hier dargestellt sind zwei Anschlussdrähte 7, welche wiederum über Lötverbindungen 8 befestigt sind. Die gezeigte Messvorrichtung lässt sich leicht und automatisch in großer Stückzahl herstellen und kann anschließend ein Bestandteil eines Feldgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik werden.In the 1 there is a sensor unit 1 , which is a so-called thin-film sensor, on a substrate 2 , The sensor unit 1 For example, it is designed so that the process variable temperature, flow or humidity can be measured or monitored via it. At the sensor unit 1 In other words, in this example shown here, this is a temperature-sensitive resistance structure. Like in the 2 shown, is the sensor unit 1 with two contact pads 3 (or contact surfaces) connected, via which, for example, the electrical resistance of the sensor unit 1 is measurable. In general, the contact pads serve 3 thus the electrical contacting of the sensor unit 1 , In the in 2 example shown are the contact pads 3 laterally offset to the sensor unit 1 appropriate. Depending on the configuration, the contact pads are located 3 at least partially on the substrate 2 or on the sensor unit 1 , In a further embodiment, the contact pads 3 a component of the sensor unit 1 , Above the sensor unit 1 is a contacting board 5 arranged, which has a ladder structure 6 features. In one embodiment, the substrate 2 and the contacting board 5 essentially the same sizing. The ladder structure 6 is designed such that it is a mirror image of the arrangement of the contact pads 3 is, so that every electrical connection point of the sensor element 1 to the contact board 5 to be led. For the electrical contacting in this case are the contact pads in the example shown 3 and the ladder structure 6 by means of solder joints 8th connected with each other. Alternatively, a conductive adhesive may be used. For mechanical strength is preferably at other locations a connection between the substrate 2 and the contact board 5 produced. With corresponding vias 9 are electrical connections between the conductor structure 6 on the underside of the contact board 5 and the two contacting units shown here 7 on the top of the contact board 5 given. The whole top of the contact board 5 allows a contacting of the measuring element with wires, strands or bands. Shown here are two connecting wires 7 , which in turn via solder joints 8th are attached. The measuring device shown can be produced easily and automatically in large numbers and can subsequently become part of a field device of process and automation technology.

11
Sensoreinheitsensor unit
22
Substratsubstratum
33
Kontaktpadcontact pad
55
KontaktplatineContact board
66
Leiterstrukturconductor structure
77
Kontaktierungseinheitcontacting unit
88th
Lotverbindungsolder
99
Durchkontaktierungvia

Claims (11)

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sensoreinheit (1) vorgesehen ist, dass die Sensoreinheit (1) mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines Substrats (2) aufgebracht ist, dass die Sensoreinheit (1) zur elektrischen Kontaktierung mit mindestens einem Kontaktpad (3) verbunden ist, dass mindestens eine Kontaktplatine (5) vorgesehen ist, dass die Kontaktplatine (5) auf einer Unterseite mit einer Leiterstruktur (6) versehen ist, wobei die Leiterstruktur (6) korrespondierend zur Anordnung des Kontaktpads (3) ausgestaltet ist, dass die Leiterstruktur (6) und der Kontaktpad (3) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und dass die Kontaktplatine (5) auf einer Oberseite mindestens eine Kontaktierungseinheit (7) aufweist, wobei die Kontaktierungseinheit (7) und die Leiterstruktur (6) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.Device for determining and / or monitoring at least one process variable, characterized in that at least one sensor unit ( 1 ) is provided that the sensor unit ( 1 ) with a bottom surface on top of a substrate ( 2 ) is applied, that the sensor unit ( 1 ) for electrical contacting with at least one contact pad ( 3 ), that at least one contact board ( 5 ) is provided that the contact board ( 5 ) on a lower side with a conductor structure ( 6 ), the conductor structure ( 6 ) corresponding to the arrangement of the contact pad ( 3 ) is configured such that the conductor structure ( 6 ) and the contact pad ( 3 ) are electrically connected to each other, and that the contact board ( 5 ) on a top min at least one contacting unit ( 7 ), wherein the contacting unit ( 7 ) and the ladder structure ( 6 ) are electrically connected to each other. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) zwischen der Oberseite des Substrats (2) und der Unterseite der Kontaktplatine (5) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the sensor unit ( 1 ) between the top of the substrate ( 2 ) and the underside of the contact board ( 5 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) und die Kontaktplatine (5) im Wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen.Device according to claim 1, characterized in that the substrate ( 2 ) and the contact board ( 5 ) consist essentially of the same material. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (6) der Kontaktplatine (5) spiegelbildlich zur Anordnung des Kontaktpads (3) ausgestaltet ist.Device according to Claim 1, characterized in that the conductor structure ( 6 ) of the contact board ( 5 ) mirror image of the arrangement of the contact pad ( 3 ) is configured. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kontaktierungseinheit (7) um einen Anschlussdraht oder um eine Anschlusslitze oder um ein Anschlussband handelt.Apparatus according to claim 1, characterized in that it is in the contacting unit ( 7 ) is a connecting wire or a pigtail or a connecting strap. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sensoreinheit (1) um einen Dünnschicht- oder Dickschichtsensor handelt.Apparatus according to claim 1, characterized in that it is in the sensor unit ( 1 ) is a thin-film or thick-film sensor. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sensoreinheit (1) um einen Temperatursensor oder um einen kalorimetrischen Durchflusssensor handelt.Apparatus according to claim 1 or 6, characterized in that it is in the sensor unit ( 1 ) is a temperature sensor or a calorimetric flow sensor. Verfahren zur Kontaktierung einer Sensoreinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines Substrats (2) aufgebracht wird, dass die Sensoreinheit (1) zur elektrischen Kontaktierung mit mindestens einem Kontaktpad (3) verbunden wird, dass eine Kontaktplatine (5) auf einer Unterseite mit einer zur Anordnung des Kontaktpads korrespondierenden Leiterstruktur (6) versehen wird, und dass die Leiterstruktur (6) und der Kontaktpad (3) elektrisch leitend miteinander verbunden werden.Method for contacting a sensor unit ( 1 ), characterized in that the sensor unit ( 1 ) with a bottom surface on top of a substrate ( 2 ) is applied, that the sensor unit ( 1 ) for electrical contacting with at least one contact pad ( 3 ), that a contact board ( 5 ) on a lower side with a conductor pattern corresponding to the arrangement of the contact pad ( 6 ), and that the ladder structure ( 6 ) and the contact pad ( 3 ) are electrically connected to each other. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberseite der Kontaktplatine (5) mindestens eine Kontaktierungseinheit (7) aufgebracht wird.A method according to claim 8, characterized in that on an upper side of the contact board ( 5 ) at least one contacting unit ( 7 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheit (7) und die Leiterstruktur (6) elektrisch leitend miteinander verbunden werden.Method according to claim 9, characterized in that the contacting unit ( 7 ) and the ladder structure ( 6 ) are electrically connected to each other. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (6) der Kontaktplatine (5) spiegelbildlich zur Anordnung des Kontaktpads (3) ausgestaltet wird.Method according to claim 8, characterized in that the conductor structure ( 6 ) of the contact board ( 5 ) mirror image of the arrangement of the contact pad ( 3 ) is configured.
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