Microverwarmings­sensor

Dit is een passieve Pt1000-weerstandstemperatuur­sensor, geen actieve microheater. De weerstand bedraagt 1.000 Ω bij 0 °C en verandert met de temperatuur volgens een coëfficiënt van 3.850 ppm/K, zodat het aangesloten meetcircuit de temperatuur kan bepalen. De aanbevolen excitatiestroom is slechts 0,1 tot 0,3 mA en is bedoeld voor weerstandsmeting, niet voor doelbewuste warmteopwekking. Eventuele zelfverhitting wordt beschouwd als een foutbron, met een coëfficiënt van minder dan 0,4 K/mW in niet-gemonteerde toestand. Kies dit onderdeel wanneer lokale temperatuurterugkoppeling nodig is; als het ontwerp warmte moet opwekken, is een afzonderlijk verwarmingselement vereist.

De onderzijde is ontworpen voor zilversinteren, terwijl de bovenzijde is bedoeld voor ultrasoon thick-wire-bonden. De AgPd-metallisering aan de achterzijde is geschikt voor het zilversinterproces en het AgPt-oppervlak aan de bovenzijde ondersteunt 300 µm Al H11-bonddraad. Uit referentietests blijkt een afschuifsterkte aan de achterzijde van minimaal meer dan 10 N/mm² en gemiddeld meer dan 20 N/mm², met een trekwaarde aan de bovenzijde van meer dan 210 cN. Deze waarden moeten worden gezien als referenties voor procesvalidatie en niet als automatische acceptatiegrenzen voor iedere assemblage. De productielijn moet daarom beschikken over geschikte die-attach-, sinter- en wire-bondingcapaciteit, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op conventionele PCB-reflowapparatuur.

Klasse F 0.6 (2B) geldt bij continu bedrijf van -50 °C tot +200 °C. Binnen dit bereik volgt het Pt1000-element een karakteristiek van 3.850 ppm/K op basis van DIN EN IEC 60751. Gebruik boven +200 °C wordt aangegeven, maar boven dat punt is geen gedefinieerde bovengrens voor de temperatuur of tolerantieklasse opgegeven. De totale systeemnauwkeurigheid hangt bovendien af van de stabiliteit van de excitatiestroom, fouten in de analoge front-end, de conversienauwkeurigheid en het thermische pad tussen het gemonitorde oppervlak en de sensor. Ontwerpen die boven +200 °C werken, moeten daarom toepassingsspecifiek worden gekarakteriseerd in plaats van ervan uit te gaan dat de opgegeven tolerantieklasse ongewijzigd van kracht blijft.

Het aanbevolen bereik voor de meetstroom is 0,1 tot 0,3 mA, waarbij de uiteindelijke waarde wordt gekozen op basis van ruis, resolutie en de eisen rond zelfverhitting. Bij 0 °C dissipeert een stroom van 0,1 mA door 1.000 Ω 0,01 mW, terwijl 0,3 mA 0,09 mW dissipeert. Toepassing van de zelfverhittingscoëfficiënt in niet-gemonteerde toestand van minder dan 0,4 K/mW geeft onder die referentieomstandigheden een geschatte temperatuurstijging van respectievelijk minder dan 0,004 K en 0,036 K. De weerstand neemt toe met de temperatuur en de uiteindelijke assemblage heeft een andere thermische omgeving, dus de worst-caseberekening moet uitgaan van de werkelijke bedrijfsweerstand en montagestructuur. Gepulste excitatie kan worden overwogen wanneer een lagere gemiddelde dissipatie belangrijker is dan continue meting.

Ja, de elektrisch geïsoleerde onderzijde is bedoeld om plaatsing op of dicht bij warmtegenererende componenten mogelijk te maken. De isolatieweerstand is groter dan 1.000 MΩ bij 20 °C en de theoretische diëlektrische sterkte bedraagt 7,5 kV op basis van de substraateigenschappen en sensorgeometrie. De uiteindelijke assemblage kan echter een lagere diëlektrische sterkte hebben, omdat sinteren, inkapseling, pottingmaterialen en de pottingmeniscus het elektrische veld en het isolatiepad kunnen veranderen. De sensorclassificatie vervangt niet de eisen voor kruipafstand, speling of isolatiecoördinatie van de complete vermogensmodule. Productieassemblages moeten daarom in hun uiteindelijke mechanische configuratie worden gevalideerd op isolatie en hoogspanning.

De maximaal opgegeven R₀-drift is 0,23% na elk van drie onafhankelijk uitgevoerde tests. Deze tests omvatten 1.000 uur bij +200 °C met ten minste 0,1 mA, 1.000 uur bij +85 °C en 85% relatieve luchtvochtigheid, en 1.000 cycli tussen -40 °C en +150 °C. Voor een element van 1.000 Ω komt 0,23% overeen met 2,3 Ω, wat ongeveer 0,6 °C is rond 0 °C wanneer dit wordt gerelateerd aan een gevoeligheid van 3,85 Ω/K. Dit resultaat mag niet worden geïnterpreteerd als de gegarandeerde drift voor elk mogelijk gecombineerd missieprofiel. Engineers moeten sensordrift, drift van de elektronica, montage-effecten en een eventueel benodigde herkalibratie-interval meenemen in het volledige foutenbudget.

De elektrische specificaties en sensoreigenschappen zijn voor beide bestelnummers gelijk, dus de keuze wordt in de eerste plaats bepaald door de verpakking en de assemblageflow. Onderdeelnummer 5164075 wordt geleverd op een waferframe, wat geschikt kan zijn voor batchgewijze die-handling- en sinter-attachprocessen. Onderdeelnummer 5195006 wordt geleverd op een blisterreel voor geautomatiseerde handling via toevoer, met ongeveer 4.200 stuks per reel met de bovenzijde naar boven; in individuele gevallen zijn mogelijk ook kleinere aantallen beschikbaar. Voor beide verpakkingsformaten geldt een minimale opslagduur van negen maanden in ongeopende verpakking en een classificatie van MSL 1 onbeperkt. De uiteindelijke keuze moet daarom aansluiten op plaatsingsapparatuur, productievolume, materiaalhandling en inkoopvereisten, en niet op elektrische prestaties.