RTD-Sensoren der H-Serie

Die sinterfähige SC-Ausführung ist für Baugruppen vorgesehen, bei denen der Sensor rückseitig über eine Silbersinterverbindung befestigt und von oben mittels Ultraschall-Dickdrahtbonden kontaktiert wird. Damit unterscheidet sie sich von einem herkömmlichen, reflowgelöteten 1206-RTD. Diese Bauweise ist relevant, wenn das Sensorelement nahe an einem wärmeerzeugenden Halbleiterchip oder Substrat sitzen muss. Die rückseitige AgPd-Metallisierung ermöglicht den Sinterprozess, die AgPt-Oberfläche auf der Oberseite das Drahtbonden. Wählen Sie diese Ausführung, wenn sich Sinterpaste, Druck, Temperaturprofil und Bondparameter in Ihrer Fertigungslinie kontrollieren lassen. Andernfalls lässt sich ein lötbarer SMD-RTD möglicherweise einfacher integrieren.

Verwenden Sie für das Pt1000-Element den spezifizierten Messstrombereich von 0,1 bis 0,3 mA und prüfen Sie dabei die gesamte analoge Eingangsschaltung beim höchsten zu erwartenden Widerstand. Bei 0 °C und 1.000 Ω entsteht innerhalb dieser Stromgrenzen eine Verlustleistung von etwa 0,01 bis 0,09 mW. Bei einem Eigenerwärmungskoeffizienten von weniger als 0,4 K/mW im unmontierten Zustand liegt der entsprechende Temperaturanstieg unter etwa 0,004 bis 0,036 K. Der Wärmeleitpfad im montierten Zustand kann dieses Verhalten verändern. Bei Konstantstromspeisung steigt zudem die Leistung mit zunehmendem Widerstand. Ein höherer Strom kann den Signalpegel verbessern; bei einem engen thermischen Fehlerbudget kann jedoch ein niedrigerer Strom oder eine gepulste Messung sinnvoller sein.

Die Klasse F0.6 (2B) ist für den Dauerbetrieb von -50 bis +200 °C angegeben und gilt damit als Auswahlkriterium für den gesamten Betriebsbereich. Sie bedeutet nicht, dass der Fehler bei jeder Temperatur konstant ±0,6 °C beträgt. Die Umrechnung des Widerstands und die Bewertung der Toleranz müssen nach DIN EN IEC 60751 erfolgen. Der Sensor hat einen Nennwiderstand von 1.000 Ω bei 0 °C und einen Temperaturkoeffizienten von 3850 ppm/K. Messelektronik und Linearisierungsverfahren müssen darauf abgestimmt sein. Das Messunsicherheitsbudget des Systems sollte außerdem die Genauigkeit der Sensorspeisung, Einflüsse der Verbindungen, ADC-Fehler, die Stabilität der Referenz und die vorgesehene Kalibrierstrategie berücksichtigen.

Die angegebene maximale R₀-Drift beträgt nach jedem von drei unabhängig durchgeführten Tests 0,23 %: 1.000 Stunden bei +200 °C mit mindestens 0,1 mA, 1.000 Stunden bei +85 °C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit sowie 1.000 Zyklen zwischen -40 und +150 °C. Bei einem Pt1000-Element entsprechen 0,23 % einem Widerstand von 2,3 Ω bei 0 °C. Dabei handelt es sich jedoch um einen Grenzwert für die Widerstandsdrift, nicht um eine vollständige Angabe des Temperaturfehlers. Die Tests prüfen die thermische Langzeitbeständigkeit, die Beständigkeit gegen feuchte Wärme und wiederholte Temperaturwechsel. Entwickler sollten diesen Grenzwert mit dem Kalibrierintervall, dem Umrechnungsalgorithmus und dem über die Lebensdauer erwarteten Temperaturprofil ihrer Anwendung abgleichen.

Die rückseitige Befestigung erfolgt durch Silbersintern auf der AgPd-Dickschichtoberfläche. Die AgPt-Oberfläche auf der Oberseite ist dagegen für das Ultraschall-Dickdrahtbonden vorgesehen. Die verfügbaren Prozessdaten geben für die Rückseite eine Scherfestigkeit von mindestens über 10 N/mm² und im Mittel über 20 N/mm² an. Für die Vorderseite wird bei Verwendung von 300 µm dickem Al-H11-Draht eine Abzugskraft von über 210 cN angegeben. Diese Werte zur Prozesscharakterisierung ersetzen keine Qualifizierung mit dem endgültigen Substrat, der Sinterpaste, dem Bonddraht und dem Verkapselungsaufbau. Legen Sie die Abnahmekriterien für die Fertigung anhand repräsentativer Baugruppen fest. Prüfen Sie dabei, dass Reinigung, Druck, Temperaturprofile und Bondeinstellungen den RTD nicht beschädigen und seine thermische Anbindung nicht beeinträchtigen.

Nein, der angegebene Wert von 7,5 kV ist keine garantierte Isolationsfestigkeit der fertigen Baugruppe. Er basiert auf den theoretischen Materialeigenschaften des Substrats und der spezifizierten Sensorgeometrie. Fertigungsprozesse, die Wahl des Verkapselungsmaterials und die Form des Vergussmeniskus können die Spannungsfestigkeit in der Anwendung verringern. Entwickler sollten Kriech- und Luftstrecken, das Teilentladungsverhalten und die Spannungsfestigkeit auf Systemebene anhand der tatsächlichen Sensorposition, Montagematerialien und Umgebungsbedingungen validieren.

Die Bestellnummer 5164075 wird in einer Waferrahmen-Verpackung geliefert, die Bestellnummer 5195006 auf einer Blisterrolle. Auf der Rolle liegen die Sensoren mit der Oberseite nach oben. Sie fasst bis zu 4.200 Stück und verwendet einen 8 mm breiten Gurt mit Taschen von 3,55 × 1,95 × 0,8 mm und einem Rastermaß von 4 mm. Der Sensor ist als MSL 1 eingestuft und kann in der ungeöffneten Originalverpackung mindestens neun Monate gelagert werden. Die Waferrahmen-Verpackung eignet sich für die Handhabung wie bei ungehäusten Chips und für spezialisierte Prozessabläufe. Die Blisterrolle kann dagegen für automatische Zuführsysteme praktischer sein. Die endgültige Wahl hängt von der Bestückungsanlage und dem Rückverfolgbarkeitskonzept ab.

Ja, die Bauform ist für die Montage auf leistungselektronischen Baugruppen nahe einer Wärmequelle oder einem Halbleiterchip ausgelegt. Dabei werden die rückseitige Sinterverbindung und die oberseitigen Anschlüsse genutzt. Eine Positionierung nahe der Wärmequelle kann die Verzögerung durch den Wärmeleitpfad und den räumlich bedingten Messfehler verringern, sofern der Montageaufbau die Temperatur abbildet, die das Regelsystem erfassen soll. Die oberseitigen Anschlüsse ermöglichen eine elektrisch isolierte Positionierung. Die Spannungsfestigkeit muss jedoch auch nach Montage und Verkapselung validiert werden. Beachten Sie den für die Toleranzklasse geltenden Dauerbetriebsbereich von -50 bis +200 °C und modellieren Sie lokale Temperaturgradienten, Schaltverluste und Verkapselungseffekte, bevor Sie die endgültige Sensorposition festlegen.