DE102014212430A1

DE102014212430A1 - Fluidsensor zur Detektion von fluiden Medien

Info

Publication number: DE102014212430A1
Application number: DE102014212430.1A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hueftle; Tobias Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Es wird ein Fluidsensor (10) zur Detektion von fluiden Medien, insbesondere von Gasen, vorgeschlagen. Der Fluidsensor (10) umfasst einen Sensorchip (12) mit einer mit dem fluiden Medium beaufschlagbaren Chipoberfläche (14) und ein Sensorgehäuse (40). Die Chipoberfläche (14) weist eine Messoberfläche (16) und eine Festlandsoberfläche (18) auf. Auf der Messoberfläche (16) sind Leiterbahnen einer Sensorschaltung (20) mit mindestens einem Heizelement (22) und mindestens einem Temperaturfühler (24) aufgebracht. Auf dem Sensorchip (12) ist eine Begrenzungsstruktur (34) angeordnet, die die Messoberfläche (16) zumindest teilweise umgibt. Zwischen einer dem fluiden Medium zugewandten Unterseite (44) des Sensorchips (12) und dem Sensorgehäuse (40) ist eine Dichtung (48) angeordnet, wobei die Dichtung (48) zumindest teilweise aus mindestens einem elastomeren Material hergestellt ist. Der Sensorchip (12) ist mittels eines Vorspannelements (50) derart in Richtung zu dem Sensorgehäuse (40) vorgespannt, dass ein Druck auf die Dichtung (48) ausgeübt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Fluidsensor zur Detektion von fluiden Medien, insbesondere Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff. Derartige Sensoren werden beispielsweise in der Automobiltechnik zum Nachweis und/oder zur Konzentrationsmessung von Wasserstoff in einem Wasserstoff-Luft-Gemisch eingesetzt.
Bei vielen Prozessen, beispielsweise auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik, der Chemie oder des Maschinenbaus, müssen Gaskonzentrationen zuverlässig bestimmt werden und/oder es muss definiert ein Gasmassenstrom, insbesondere ein Luftmassenstrom, zugeführt werden. Hierzu zählen insbesondere Verbrennungsprozesse, welche unter geregelten Bedingungen ablaufen. Ein wichtiges Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist dabei die Verbrennung von Kraftstoff in Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere mit anschließender katalytischer Abgasreinigung. Auch die Zuführung von Gasen genau definierter Zusammensetzung für Brennstoffzellen ist als Anwendungsgebiet zu nennen. Auch sicherheitsrelevante Anwendungen sind zu nennen. So kann beispielsweise ein Wasserstoffsensor in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt werden, um Fahrzeuginsassen bei schleichendem Wasserstoffaustritt zu warnen. Luft wird näherungsweise ab einem Wasserstoffanteil von 4 % zündungsfähig und bei höherem Anteil sogar explosionsfähig, so dass der Wasserstoffsensor beispielsweise mit einer entsprechenden Warnvorrichtung oder einer entsprechenden Notfallautomatik gekoppelt werden kann. Auch andere sicherheitsrelevante Anwendungen derartiger Gassensoren sind denkbar.
Zur Messung eines Gasstromes und/oder einer Gaskonzentration werden dabei verschiedene Typen von Sensoren eingesetzt. Eine Klasse derartiger Sensoren sind Sensoren mit einem Sensorchip. Ein aus dem Stand der Technik bekannter Sensortyp dieser Klasse ist der so genannte Heißfilmluftmassenmesser (HFM), welcher beispielsweise in DE 196 01 791 A1 in einer Ausführungsform beschrieben ist. Bei derartigen Heißfilmluftmassenmessern wird üblicherweise ein Sensorchip eingesetzt, welcher eine dünne Sensormembran aufweist, beispielsweise ein Siliziumsensorchip. Auf der Sensormembran ist typischerweise mindestens ein Heizwiderstand angeordnet, welcher von zwei oder mehr Temperaturmesswiderständen (Temperaturfühlern) umgeben ist. In einem Luftstrom, welcher über die Membran geführt wird, ändert sich die Temperaturverteilung, was wiederum von den Temperaturmesswiderständen erfasst werden kann und mittels einer Ansteuer- und Auswertungsschaltung ausgewertet werden kann. So kann, zum Beispiel aus einer Widerstandsdifferenz der Temperaturmesswiderstände, ein Luftmassenstrom bestimmt werden. Verschiedene andere Varianten dieses Sensortyps sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Neben der Erfassung einer Strömung spielt die Detektion und Messung von Komponenten, aus welchen sich das jeweilige gasförmige Fluid zusammensetzt, eine große Rolle. Ein Sensorprinzip beruht auf der unterschiedlichen Wärmekapazität und/oder Wärmeleitfähigkeit der unterschiedlichen Fluidkomponenten und ist beispielsweise in M. Arndt: „Micromachined Thermal Conductivity Hydrogen Detector for Automotive Applications", Sensors, 2002. Proceedings of IEEE beschrieben. So wird beispielsweise zur Detektion von Wasserstoff in einem Luft-Wasserstoff-Gemisch die Tatsache ausgenutzt, dass Wasserstoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt als Luft beziehungsweise die Komponenten der Luft. Bei einem Sensoraufbau, der ähnlich gestaltet ist wie der von Heißfilmluftmassenmessern (HFM), diffundiert z. B. ein Luft-Wasserstoff-Gemisch durch eine dünne Membran oder ein enges Gitter in einen Messraum eines Sensors. Das Vorhandensein von Wasserstoff im gasförmigen Fluid verändert die Temperatur der beheizten Messmembran oder deren Wärmeleistung, die an die Umgebungsluft abgegeben wird. Daraus wiederum wird ein Messsignal erzeugt, welches die Konzentration des Wasserstoffs widerspiegelt.
Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Fluidsensoren beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So ist der Sensorchip üblicherweise mit dem Sensorgehäuse verklebt. Klebstoffe, wie beispielsweise Silikone oder Epoxide, sind jedoch nicht dauerhaft medienresistent. Treten auf der dem fluiden Medium zugewandten Seite für den Sensorchip aggressive Medien, wie beispielsweise deionisiertes Wasser auf, so dürfen diese Medien nur mit der dem fluiden Medium zugewandten Seite des Sensorchips in Kontakt kommen. Ansonsten könnten diese den Sensorchip beschädigen oder das Messsignal verfälschen.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Fluidsensor zur Detektion von fluiden Medien vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Fluidsensoren zumindest weitgehend vermeidet und bei dem insbesondere eine dauerhafte medienresistente Abdichtung des Sensorchips gegenüber dem Sensorgehäuse vorliegt.
Der erfindungsgemäße Fluidsensor zur Detektion von fluiden Medien, insbesondere von Gasen, umfasst einen Sensorchip mit einer mit dem fluiden Medium beaufschlagbaren Chipoberfläche und ein Sensorgehäuse. Die Chipoberfläche weist eine Messoberfläche und eine Festlandsoberfläche auf. Auf der Messoberfläche sind Leiterbahnen einer Sensorschaltung mit mindestens einem Heizelement und mindestens einem Temperaturfühler aufgebracht. Auf dem Sensorchip ist eine Begrenzungsstruktur angeordnet, die die Messoberfläche zumindest teilweise umgibt. Zwischen einer dem fluiden Medium zugewandten Unterseite des Sensorchips und dem Sensorgehäuse ist eine Dichtung angeordnet. Die Dichtung ist zumindest teilweise aus mindestens einem elastomeren Material hergestellt. Der Sensorchip ist mittels eines Vorspannelements derart in Richtung zu dem Sensorgehäuse vorgespannt, dass ein Druck auf die Dichtung ausgeübt ist.
Der Sensorchip kann mittels des Vorspannelements in Richtung zu dem Sensorgehäuse derart vorgespannt sein, dass mittels der Dichtung eine dem fluiden Medium abgewandte Oberseite des Sensorchips gegenüber dem fluiden Medium abgedichtet ist. Das Vorspannelement kann zum Ausüben einer Vorspannung auf die Begrenzungsstruktur ausgebildet sein. Das Vorspannelement kann mit dem Sensorgehäuse verbunden sein. Das Vorspannelement kann beispielsweise mit dem Sensorgehäuse verschweißt sein. Alternativ kann das Vorspannelement mit dem Sensorgehäuse verklebt oder verclipst sein. Der Fluidsensor kann weiterhin eine Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung umfassen. Auf dem Sensorchip kann mindestens ein Anschluss der Leiterbahnen angeordnet sein. Das Vorspannelement kann mindestens eine Aussparung aufweisen, durch die sich mindestens eine Anschlussleitung zum Verbinden des Anschlusses mit der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung erstreckt. Die Aussparung kann in einer der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung zugewandten Seite des Vorspannelements ausgebildet sein. Das Vorspannelement kann als Fläche, Bügel, Rahmen oder Kappe ausgebildet sein. Das Vorspannelement kann zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt sein. Beispielsweise wird das Vorspannelement als ein Kunststoffteil mit eingelegtem Metallplättchen hergestellt. Letztere Variante hat den Vorteil, dass eine dünnere Andrückstruktur für das Vorspannelement als bei Kunststoff möglich ist bzw. die Alterung des Kunststoffs weniger ins Gewicht fällt und gleichzeitig eine bessere thermische Isolierung der Begrenzungsstruktur zum Rest des Sensors gegeben ist als unter Verwendung eines reinen Metallteils.
Das Sensorgehäuse kann eine Nut aufweisen. Die Dichtung kann zumindest teilweise innerhalb der Nut angeordnet sein. Die Begrenzungsstruktur kann so ausgebildet sein, dass sie mit der Messoberfläche ein Referenzvolumen einschließt. Das Referenzvolumen kann evakuiert sein. Die Begrenzungsstruktur kann auf einer dem fluiden Medium abgewandten Seite der Messoberfläche angeordnet sein. Die Begrenzungsstruktur kann als Kappe ausgebildet sein. Das Vorspannelement kann zum Ausüben einer Vorspannung auf die Begrenzungsstruktur ausgebildet sein.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Erzielung einer Medienresistenz durch Beaufschlagung mit dem fluiden Medium von der unempfindlicheren Unterseite des Sensorchips und eine gleichzeitige Abdichtung gegenüber dem Sensorgehäuse mittels Andruck an eine Dichtung aus einem elastomeren Material, welches ebenfalls an der Unterseite des Sensorchips angebracht ist. Der Andruck kann über die Begrenzungsstruktur, beispielsweise in Form einer Kappe, mittels des Vorspannelements, das beispielsweise als Kunststoffteil ausgebildet ist, erfolgen. Elastomere Materialien weisen den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu herkömmlichen Klebstoffen dauerhaft medienresistent sind.
Unter einem Elastomer ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein formfester, aber elastisch verformbarer Kunststoff zu verstehen, dessen Glasübergangspunkt sich unterhalb der Einsatztemperatur befindet. Ein derartiger Kunststoff kann sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, findet danach aber wieder in seine ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück.
Unter einer Begrenzungsstruktur ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Struktur zu verstehen, die geeignet ist, Strömungen oder Konvektionen vom Sensorchip fernzuhalten. Die Begrenzungsstruktur kann insbesondere in Form von Erhebungen von dem Sensorchip ausgebildet sein, die Strömungen des Fluids gegenüber der Messoberfläche bremsen, umlenken und/oder abschirmen.
Der Einsatz des elastomeren Materials für die Dichtung erlaubt eine deutlich medienresistentere Ausführung gegenüber Klebstoffen. Ein Vorspannen mittels eines Metallteils ermöglicht eine dünnere Andrückstruktur, ohne dass die Andrückkraft über die Lebensdauer zu stark nachlässt. Durch eine dünnere Andrückstruktur wiederum wird eine bessere Zugänglichkeit des Messchips für Kontaktierungsprozesse, wie beispielsweise Dünndrahtbonden, ermöglicht. Die Mitverwendung von Kunststoff verbessert die thermische Isolation und ermöglicht, das Vorspannelement per Laserschweißung mit dem Gegenlager, beispielsweise dem Sensorgehäuse, zu verbinden. Eine Begrenzungsstruktur in Form einer Kappe an sich dient zur Reduzierung von Querempfindlichkeiten. Durch die hier vorgeschlagene Mitverwendung zum Andrücken kann der gesamte Aufbau gegenüber den Andrückkräften stabilisiert werden, wenn die Kappe entsprechend groß ausgeführt wird.
Auf der Membran des Messchips befindet sich ein Heizelement, das die Membran auf eine höhere Temperatur als die Umgebung heizt, so dass ein Wärmefluss entsteht. Der Wärmefluss hängt von dem zu messenden Mischungsverhältnis des Messgases ab, so dass im Prinzip durch die Auswertung von Temperaturen und Heizleistungen beispielsweise eine Wasserstoffkonzentration oder ein Feuchtegehalt innerhalb des anstehenden Gasgemisches gemessen werden kann.
Treten auf der Messgasseite aggressive Medien wie beispielsweise deionisiertes Wasser auf, so dürfen diese Medien nur mit der unempfindlicheren Kavernenseite des Messchips in Kontakt kommen. Die dafür benötigte Dichtung wird als Elastomer ausgeführt, da Klebstoffe wie beispielsweise Silikone oder Epoxide nicht dauerhaft medienresistent sind.
Um auf der dem Messgas entgegengesetzten Seite der Membran keine Quereinflüsse aufgrund von Änderungen der Umgebungsluftfeuchte zu erhalten, wird eine Kappe, beispielsweise aus Glas oder vorzugsweise aus Silizium aufgebracht, die ein Referenzvolumen einschließt, welches entweder mit einem Referenzgas gefüllt oder evakuiert ist. Die Kappe kann beispielsweise über einen Seal-Glas-Prozess mit dem Messchip verbunden werden. Diese Verbindung geschieht vorteilhaft in einem Wafer-Prozess.
Die zur Abdichtung erforderliche elastische Verformung des Elastomers wird durch eine Andrückkraft erzielt, die nicht direkt auf den Messchip, sondern erfindungsgemäß über die Kappe ausgeübt wird.
Der Andruck erfolgt entweder durch ein Kunststoffteil oder durch ein Metallteil oder aber durch ein Kunststoffteil mit eingelegtem Metall. Letztere Variante hat den Vorteil, dass eine dünnere Andrückstruktur als bei reinem Kunststoff möglich ist bzw. die Alterung des Kunststoffs weniger ins Gewicht fällt und gleichzeitig eine bessere thermische Isolierung der Kappe zum Rest des Sensors gegeben ist als unter Verwendung eines reinen Metallteils.
Zusätzlich sind innerhalb des Kraftpfades weitere Werkstoffe möglich, wie beispielsweise ein elastisches Ausgleichselement über der Kappe zur Verteilung der Druckkräfte und/oder ein zusätzlicher, anodisch gebondeter Glasträger unter dem Messchip. Die Verbindung zwischen Kappe und/oder Messchip und/oder Glasträger kann auch durch andere Verbindungsverfahren erfolgen, wie beispielsweise mittels Andrücken, Kleben, anodisch Bonden, Sealglas-bonden und dergleichen.
Die Elastomerdichtung kann in eine Nut platziert werden, so dass sich die gewünschte Verformung gerade dann ergibt, wenn der Messchip bzw. der Glasträger auf Anschlag gedrückt wird.
Weiterhin ist es möglich, dem Messchip bzw. Glasträger durch eine seitliche Anschlagskontur eine definierte Lage zu geben.
Das auf die Kappe drückende Bauteil kann etwa als Fläche, Bügel, Rahmen oder ebenfalls als Kappe ausgeführt sein. In der nachfolgend skizzierten Ausführungsform ist dieses Bauteil auf möglichst kurzem Weg fest mit demjenigen Gehäuseteil verbunden, an dem das Elastomermaterial wie an einem Gegenlager anliegt. Für diese feste Verbindung ist vor allem ein Laserschweißprozess besonders gut geeignet.
Zur Verteilung der Druckkräfte und Stabilisierung des Messchips ist es außerdem vorteilhaft, dass die Kappe so groß ausgeführt wird, dass sie bis über das zur Abdichtung dienende Elastomer reicht oder aber, dass sie sich möglichst in die Bereiche erstreckt, die sich in direkten Verbindungslinien zwischen der Krafteinkoppelung durch das drückende Bauteil und dem druckverformten Elastomer befinden.
Beispielsweise ist es vorteilhaft, der Kappe ähnliche oder gleiche Abmessungen zu geben wie dem Messchip. Das drückende Bauteil kann dann als umlaufender Rahmen ausgeführt sein. Um den Messchip dann noch kontaktieren zu können, muss in der Kappe im Bereich der darunterliegenden Bondlands eine Freisparung herausgeätzt werden.
Um die sich durch den umlaufenden Rahmen ergebende Stufe zu überbrücken, ist dann allerdings kein Standardbondprozess zur Kontaktierung mehr möglich, sondern nur noch so genanntes „Deep-Access-Bonden“.
Um die zuvor genannten Nachteile bezüglich des Bondprozesses zu umgehen, bietet sich eine weitere Ausführungsform an, bei der die Bondlands nach außen platziert werden. Die entsprechend gestufte Kante des Messchip-Kappen-Sandwiches ergibt sich dann einerseits aus dem Ätzprozess für die Freisparung innerhalb des Kappenwafers und dem abschließenden, leicht dazu versetzten Sägeprozess der beiden miteinander verbundenen Wafer durch diese Freisparung hindurch. In diesem Fall kann eine einseitig vollkommen freie Zugänglichkeit für den Drahtbonder erreicht werden, so dass ein Standardbondprozess möglich ist.
Nachteilig ist hierbei allenfalls, dass der Andrückrahmen nicht vollständig umlaufend mit der entsprechenden Gegenkontur, d.h. der Gehäuseboden verbunden werden kann.
Dieser Nachteil wird jedoch dadurch kompensiert, dass der Andrückrahmen dem Bondkopf nicht mehr im Weg steht und deshalb auch deutlich dicker ausgeführt werden darf.
Drei mögliche Rahmengeometrien sind im Folgenden skizziert:

a) ein auf der Oberseite der Kappe umlaufender Rahmen, der an drei Seiten (U-förmig) nach unten auf die Gegenkontur geführt und dort beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt wird;
b) ein auf der Oberseite der Kappe angebrachter U-förmig, d. h. nicht vollständig umlaufender, Rahmen, der an drei Seiten (U-förmig) nach unten auf die Gegenkontur geführt und dort beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt wird;
c) eine auf der Oberseite der Kappe angebrachte durchgängige Andrückfläche, die an drei Seiten (U-förmig) nach unten auf die Gegenkontur geführt und dort beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt wird.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Variante ergibt sich, wenn der Rahmen auf der Oberseite der Kappe vollständig umlaufend gestaltet ist, im wesentlichen an drei Seiten (U-förmig) nach unten auf die Gegenkontur geführt wird und dort wieder komplett umläuft, wo er beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt wird.
In der Ausführungsform b) ist der Andrückrahmen über dem Kappen- und Messchip angebracht. Der Andrückrahmen wird dann am unteren äußeren Rand mit dem Gegenstück des Sensors verschweißt.
Entsprechend Ausführungsform c) kann der Andrückrahmen bzw. die Laserschweißung vollständig umlaufend gestaltet werden, ohne dass die Leiterplatte ein zu hohes Niveau oder eine zu große Entfernung zum Messchip einnimmt, was den Bondprozess erschweren würde. Dies ist dadurch möglich, dass der Schweißrahmen so weit nach unten gezogen wird, dass er teilweise unter die erst nachfolgend montierte Leiterplatte zu liegen kommt.
Die Ausführungsvariante mit vollständig um den Messchip umlaufenden Andrückrahmen und Freisparung für den Standardbondprozess kann einen in dem Andrückrahmen eingelegten Metallrahmen umfassen. Dieser kann als Tiefzieh-, Biege- und/oder Stanzteil erstellt werden. Die zum Festhalten dieses Metallrahmens im Spritzgießprozess benötigte Freisparung wird am besten über die Aussparung im Kappenchip gelegt. An dieser Stelle liegt dann der Metallrahmen frei und es wird im Bereich des hier dünneren und empfindlicheren Kappenchips kein Druck ausgeübt.
Der erfindungsgemäße Fluidsensor eignet sich besonders für den Einsatz in einem Wasserstoff-Sicherheitssensor für automotive Brennstoffzellensysteme, wie auch für den Einsatz zur Feuchtemessung in Verbrennungsmotoren, insbesondere zum Einbau nach einem Turbolader.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer dritten Ausführungsform,
4 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer vierten Ausführungsform,
5 eine Draufsicht auf einen Teil des Fluidsensors gemäß der vierten Ausführungsform.
6 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer fünften Ausführungsform,
7 eine Draufsicht auf den Fluidsensor gemäß der fünften Ausführungsform,
8 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer sechsten Ausführungsform,
9 eine Draufsicht auf den Fluidsensor gemäß der sechsten Ausführungsform,
10 eine perspektivische Ansicht des Fluidsensors gemäß der sechsten Ausführungsform,
11 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer siebten Ausführungsform,
12 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors gemäß einer achten Ausführungsform und
13A bis 13D perspektivische Darstellungen von Montageschritten zum Herstellen des Fluidsensors.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigte eine Querschnittsansicht eines Fluidsensors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Fluidsensor 10 eignet sich zur Detektion von fluiden Medien, insbesondere von Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff. Der Fluidsensor 10 umfasst einen Sensorchip 12 mit einer Chipoberfläche 14, welche mit dem fluiden Medium beaufschlagbar ist.
Die Chipoberfläche 14 weist eine Messoberfläche 16 und eine Festlandsoberfläche 18 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Sensorchip 12 beispielsweise um einen Siliziumchip handeln, welcher im Bereich der Messoberfläche 16 eine Membran aus Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrit aufweist.
Auf der Messoberfläche 16 ist eine Sensorschaltung 20 mit einer Heizelementleiterbahn 22 und einer Temperaturfühlerleiterbahn 24 aufgebracht. Mit anderen Worten sind die Leiterbahnen 22 und 24 als Heizelement 22 und Temperaturfühler 24 ausgebildet. Anschlüsse 26 in Form von beispielsweise Anschlusspads der Leiterbahnen 22, 24 stehen in Verbindung mit einer Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28, welche nach dem oben beschriebenen Prinzip eine Wasserstoffkonzentration ermittelt. Die Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 ist beispielsweise auf einer Leiterplatte 30 angeordnet. Die Anschlüsse 26 und die Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 sind mittels Anschlussleitungen 32 verbunden. Die Anschlussleitungen 32 sind beispielsweise als Dünndrahtbonds ausgestaltet.
Auf dem Sensorchip 12 ist eine Begrenzungsstruktur 34 angeordnet. Die Begrenzungsstruktur 34 umgibt die Messoberfläche 16 zumindest teilweise. Die Begrenzungsstruktur 34 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kappe 36. Die Kappe 36 weist bezogen auf die Darstellung der 1 einen invertierten U-förmigen Querschnitt auf. Die Kappe 36 ist aus Glas oder bevorzugt aus Silizium hergestellt. Die Kappe 36 ist mit dem Sensorchip 12 verbunden, wie beispielsweise mittels eines sogenannten „Seal-Glas“-Prozesses. Dadurch ist die Begrenzungsstruktur 34 so ausgebildet, dass sie mit der Messoberfläche 16 ein Referenzvolumen 38 einschließt. Das Referenzvolumen 38 kann evakuiert sein. Alternativ kann das Referenzvolumen 38 mit einem fluiden Medium bekannter Zusammensetzung gefüllt sein.
Der Fluidsensor 10 weist weiterhin ein Sensorgehäuse 40 auf. Das Sensorgehäuse 40 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Das Sensorgehäuse 40 weist einen Zuführungskanal 42 auf. Durch den Zuführungskanal 42 kann das zu detektierende fluide Medium zu einer dem fluiden Medium zugewandten Unterseite 44 des Sensorchips 12 und somit zu der Messoberfläche 16 gelangen. Folglich ist die Messoberfläche 16 an der Unterseite 44 des Sensorchips 12 mit dem fluiden Medium mittels des Zuführungskanals 42 beaufschlagbar. Der Zuführungskanal 42 mündet beispielsweise in einer unterhalb der Unterseite 44 der Messoberfläche 16 befindlichen Kaverne 46 des Sensorchips 12.
Zwischen der dem fluide Medium zugewandten Unterseite 44 des Sensorchips 12 und dem Sensorgehäuse 40 ist eine Dichtung 48 angeordnet. Die Dichtung 48 ist zumindest teilweise aus mindestens einem elastomeren Material hergestellt. Dieses elastomere Material ist insbesondere so gewählt, dass es ein kälteflexibles (ca. <20°C) und/oder Di-Wasser-taugliches Polymer-Material ist. Besonders geeignet sind insbesondere Werkstoffe aus den Werkstoffklassen EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) oder der fluorierten Elastomere bzw. Fluorkautschuk-Werkstoffe wie z.B. der FKM- oder FPM-Werkstoffklasse.
Die Dichtung 48 verhindert, dass fluides Medium aus dem Zuführungskanal 42 zwischen der Unterseite 44 des Sensorchips 12 und dem Sensorgehäuse 40 hindurchtreten kann.
Der Fluidsensor 10 weist weiterhin ein Vorspannelement 50 auf. Das Vorspannelement 50 ist zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt. Beispielsweise ist das Vorspannelement 50 als Kunststoffteil mit einem eingelegten Metallplättchen 52 ausgebildet. Das Vorspannelement 50 kann als Fläche, Bügel, Rahmen oder ebenfalls als Kappe ausgebildet sein. Das Vorspannelement 50 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Rahmens 54 ausgebildet. Der Sensorchip 12 ist mittels des Vorspannelements 50 in Richtung zu dem Sensorgehäuse 40 derart vorgespannt, dass ein Druck auf die Dichtung 48 ausgeübt ist. Der Sensorchip 12 ist insbesondere derart mittels des Vorspannelements 50 in Richtung zu dem Sensorgehäuse 40 vorgespannt, dass mittels der Dichtung 48 eine dem fluiden Medium abgewandte Oberseite 56 des Sensorchips 12 gegenüber dem fluiden Medium in dem Zuführungskanal 42 abgedichtet ist. Mit anderen Worten übt das Vorspannelement 50 eine Andrückkraft auf die Kappe 36 bzw. die Begrenzungsstruktur 34 auf. Die Kappe 36 bzw. die Begrenzungsstruktur 34 wird dadurch gegen den Sensorchip 12 gedrückt, der wiederum gegen die Dichtung 48 gedrückt wird. Das Vorspannelement 50 ist insbesondere zum Ausüben einer Vorspannung auf die Begrenzungsstruktur 34 ausgebildet. Der Rahmen 54 ist so ausgebildet, dass er die Vorspannkraft auf eine gesamte dem Sensorchip 12 abgewandte Rückseite 58 der Kappe 36 aufbringt und daher die gesamte Rückseite 58 berührt. Zum Ausüben einer Andrückkraft auf die Begrenzungsstruktur 34 und somit auf den Sensorchip 12, der dadurch gegen das Sensorgehäuse 40 gedrückt wird, ist das Vorspannelement 50 mit dem Sensorgehäuse 40 verbunden. Beispielsweise ist das Vorspannelement 50 mit dem Sensorgehäuse 40 verschweißt, wie beispielsweise mittels einer Laserschweißung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorherigen Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem Fluidsensor 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist zwischen Sensorchip 12 und dem Sensorgehäuse 40 ein zusätzlicher Zwischenträger 60. Der Zwischenträger 60 ist beispielsweise ein Glasträger. Wie aus 2 genauer zu erkennen ist, ist der Sensorchip 12 mit seiner Unterseite 44 auf dem Zwischenträger 60 angeordnet. Der Sensorchip 12 ist mit dem Zwischenträger 60 verbunden, beispielsweise anodisch mit diesem gebondet. Zwischen dem Zwischenträger 60 und dem Sensorgehäuse 40 ist die Dichtung 48 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich zu dem Zwischenträger 60 kann zwischen dem Vorspannelement 50 und der Begrenzungsstruktur 34 ein elastisches Ausgleichelement 62 angeordnet sein. Das Ausgleichselement 62 sorgt für eine Verteilung der von dem Vorspannelement 50 auf die Kappe 36 bzw. Begrenzungsstruktur 34 aufgebrachten Druckkräfte.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Fluidsensors 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fluidsensor 10 gemäß der dritten Ausführungsform basiert auf dem Fluidsensor 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Bei dem Fluidsensor 10 gemäß der dritten Ausführungsform weist das Sensorgehäuse 40 auf einer der Unterseite 44 des Sensorchips 12 zugewandten Seite 64 eine Nut 66 auf. Die Dichtung 48 ist dabei auf der Unterseite 44 des Sensorchips 12 so angeordnet, dass sich diese zumindest teilweise innerhalb der Nut 66 befindet. Es wird explizit betont, dass wie bei dem Fluidsensor 10 der zweiten Ausführungsform auch bei dem Fluidsensor 10 der dritten Ausführungsform der Zwischenträger 60 vorgesehen sein kann. Dadurch ergibt sich die gewünschte Verformung der Dichtung 48 gerade dann, wenn der Sensorchip 12 bzw. der optionale Zwischenträger 60 auf Anschlag gegen das Sensorgehäuse 40 gedrückt wird.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fluidsensor 10 gemäß der vierten Ausführungsform basiert auf dem Fluidsensor 10 gemäß der dritten Ausführungsform. Der Fluidsensor 10 gemäß der vierten Ausführungsform weist an dem Sensorgehäuse 40 mindestens eine seitliche Anschlagskontur 68 auf. Durch die Anschlagskontur 68 ist es möglich, dem Sensorchip 12 bzw. dem optionalen Zwischenträger 60 eine definierte Lage zu geben. Es können beispielsweise zwei oder vier Anschlagskonturen 68 vorgesehen sein, die den Sensorchip 12 an gegenüberliegenden Seiten berühren. Es versteht sich, dass auch drei, fünf oder mehr Anschlagskonturen 68 vorgesehen sein können.
5 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Fluidsensors 10 gemäß der vierten Ausführungsform. Dargestellt sind der Sensorchip 12 und ein Teil des Sensorgehäuses 40. Zu erkennen ist, dass die Anschlagskontur 68 als nasenförmiger Vorsprung von dem Sensorgehäuse 40 ausgebildet ist. Dadurch berührt die Anschlagskontur 68 den Sensorchip 12 nicht über dessen gesamte Seitenflächen, sondern nur über eine kleine Fläche bzw. punktuell. Die Anschlagskontur 68 dient der Positionierung des Sensorchips 12 in dem Sensorgehäuse 40.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das auf die Kappe 36 drückende Vorspannelement 50 kann, wie oben erwähnt, als Fläche, Bügel, Rahmen oder ebenfalls als Kappe ausgeführt sein. Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform ist das Vorspannelement 50 als Rahmen 54 mit einer ersten Aussparung 70 in der Mitte ausgebildet. Zur Verteilung der Druckkräfte und Stabilisierung des Sensorchips 12 ist die Kappe 36 so groß ausgeführt, dass sie mit dem Sensorchip 12 an dessen äußeren Bereichen der Festlandsoberfläche 18 verbunden ist. Somit reicht die Kappe 36 bis über die Abdichtung 48 oder erstreckt sich möglichst bis in diejenigen Bereiche, die sich in direkter Verbindungslinie zwischen der Krafteinkoppelung durch das drückende Vorspannelement 50 und der druckverformten Abdichtung 48 befinden. Beispielsweise ist es vorteilhaft, der Kappe 36 ähnliche oder gleiche Abmessungen zu geben wie dem Sensorchip 12. Das drückende Vorspannelement 50 kann dann als umlaufender Rahmen 54 mit der ersten Aussparung 70 ausgeführt sein. Um den Sensorchip 12 dann noch kontaktieren zu können, weist die Kappe 36 im Bereich der darunterliegenden Anschlüsse 26 eine Freisparung 72 auf. Unter einer Freisparung 72 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausnehmung zu verstehen, die durch einen Ätzprozess hergestellt ist. Um die sich durch die Materialdicken des umlaufenden Rahmens 54 und der Kappe 36 ergebende Stufe zu überbrücken, ist dann allerdings kein Standardbondprozess zur Kontaktierung der Anschlüsse 26 mit der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 mehr möglich, sondern nur noch so genanntes „Deep-Access-Bonden“. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zudem das Vorspannelement 50 auf möglichst kurzem Weg fest mit demjenigen Teil des Sensorgehäuses 40 verbunden, an dem die Dichtung 48 wie an einem Gegenlager anliegt. Für diese feste Verbindung ist vor allem ein Laserschweißprozess besonders gut geeignet. Alternativ ist der Rahmen 54 mit dem Sensorgehäuse 40 an der Verbindungstelle 74 verclipst oder verklebt.
7 zeigt eine Draufsicht auf den Fluidsensor 10 gemäß der fünften Ausführungsform. Zu erkennen ist die ersten Aussparung 68, die sich in der Mitte des Vorspannelements 50 befindet, und die Freisparung 72 der Kappe 36. Weiter ist zu erkennen, dass die Anschlussleitungen 32 durch die erste Aussparung 70 und die Freisparung 72 hindurch verlaufen bzw. sich durch diese hindurch zu der Leiterplatte 30 erstrecken.
8 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Fluidsensors 10 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fluidsensor 10 gemäß sechsten Ausführungsform basiert auf dem Fluidsensor 10 gemäß der fünften Ausführungsform. Um den oben beschriebenen Bondprozess der fünften Ausführungsform zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, die Anschlüsse 26 auf dem Sensorchip 12 nach außen anzuordnen, beispielsweise in die Randbereiche der Festlandsoberfläche 18.
Des Weiteren ist eine zweite Aussparung 76 in einer der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 zugewandten Seite 78 des Vorspannelements 50 ausgebildet. Die zweite Aussparung 76 kann beispielsweise mittels eines Sägeprozesses in das Vorspannelement 50 eingebracht werden. Des Weiteren weist die Kappe 36 ebenfalls in einer der der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 zugewandten Seite 80 die Freisparung 72 auf. Die entsprechend gestufte Kante des Sandwiches aus Sensorchip 12 und Kappe 36 ergibt sich dann einerseits aus dem Ätzprozess für die Freisparung 72 innerhalb des aus Kappe 36 und Sensorchips 12 gebildeten Kappenwafers und dem abschließenden, leicht dazu versetzten Sägeprozess des Vorspannelements 50. In diesem Fall kann eine einseitig vollkommen freie Zugänglichkeit für den Drahtbonder erreicht werden, so dass ein Standardbondprozess möglich ist.
9 zeigt eine Draufsicht auf den Fluidsensor 10 gemäß der sechsten Ausführungsform. Zu erkennen ist die zweite Aussparung 76, in der der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 bzw. der Leiterplatte 30 zugewandten Seite 78 des Vorspannelements 50. Die zweite Aussparung 76 ist bezogen auf die Draufsicht rechteckig ausgebildet.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fluidsensors 10 gemäß der sechsten Ausführungsform. Zu erkennen ist die erste Aussparung 70 in der Mitte des Vorspannelements 50, die zweite Aussparung 76 in der der Leiterplatte 30 zugewandten Seite 78 sowie die Freisparung 72 in der Kappe 36. Die erste Aussparung 70 dient als Haltepunkt für ein Metalleinlegeteil während eines Spritzgießprozesses zur Herstellung des Vorspannelements 50 und zur Reduzierung der Anpresskraft oberhalb des Referenzvolumens 38. Ein eventueller Nachteil, dass der Rahmen 54 nicht vollständig umlaufend mit der entsprechenden Gegenkontur des Sensorgehäuses 40 verbunden werden kann, wird dadurch kompensiert, dass der Rahmen 54 dem Bondkopf nicht mehr im Weg steht und deshalb auch deutlich dicker ausgeführt werden kann.
11 zeigt eine Draufsicht eines Fluidsensors 10 gemäß einer siebten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fluidsensor 10 gemäß siebten Ausführungsform basiert auf dem Fluidsensor 10 gemäß der sechsten Ausführungsform. Bei dem Fluidsensor 10 gemäß der siebten Ausführungsform ist das Vorspannelement 50 in Form eines U-förmig ausgebildeten Rahmens 54 ausgebildet. Die Schenkel der U-Form weisen dabei der Leiterplatte 30 zu. Der Rahmen 54 erstreckt sich dadurch nicht vollständig umlaufend um den Sensorchip 12, sondern ist an drei Seiten nach unten auf den Sensorchip 12 geführt und dort beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt.
12 zeigt eine Draufsicht eines Fluidsensors 10 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Fluidsensor 10 gemäß achten Ausführungsform basiert auf dem Fluidsensor 10 gemäß der sechsten Ausführungsform. Bei dem Fluidsensor 10 gemäß der achten Ausführungsform ist das Vorspannelement 50 als Fläche ausgebildet. Dadurch wird eine durchgängige Andrückfläche realisiert, die an drei Seiten U-förmig nach unten auf den Sensorchip 12 geführt und dort beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt ist.
Ein möglicher Montage- bzw. Herstellprozess für den erfindungsgemäßen Fluidsensor 10 wird beispielhaft anhand der 13A bis 13D beschrieben. Lediglich beispielhaft wird der Montageprozess für den Fluidsensor 10 gemäß der sechsten Ausführungsform beschrieben. 13A zeigt dabei den Sensorchip 12, der mit der Begrenzungsstruktur 34 in Form der Kappe 36 verbunden wird, wie beispielsweise mittels eines sogenannten „Seal-Glas“-Prozesses. In die Kappe 36 wird eine Freisparung 72 für die Anschlüsse 26 in diejenige Seite 80 eingebracht, beispielsweise mittels eines Ätzprozesses, die später der Leiterplatte 30 mit der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 zugewandt ist.
13B zeigt als nächsten Montageschritt den Sensorchip 12 mit der darauf angebrachten Kappe 36. Darüber wird das Vorspannelement 50 in Form eines Rahmens 54 gesetzt. Der Rahmen 54 wird an seinem unteren äußeren Rand mit dem Gegenstück des Sensorgehäuses 40 verbunden, beispielsweise verschweißt. Der Rahmen 54 weist die erste Aussparung 68 in seiner Mitte auf. In den Rahmen 54 wird dann die zweite Aussparung 76 in diejenige Seite 78 eingebracht, beispielsweise mittels eines Sägeprozesses, die später der Leiterplatte 30 mit der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 zugewandt ist.
13C zeigt als nächsten Montageschritt, wie die Anschlussleitungen 32 in Form von Dünndrahtbonds von der Leiterplatte 30 bzw. der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung 28 mit den Anschlüssen 26 verbunden werden. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass der Rahmen 54 bzw. die Laserschweißung vollständig umlaufend gestaltet werden können, ohne dass die Leiterplatte 30 ein zu hohes Niveau oder eine zu große Entfernung zum Sensorchip 12 einnimmt, was den Bondprozess erschweren würde. Dies ist dadurch möglich, dass der Schweißrahmen so weit nach unten gezogen wird, dass er teilweise unter die erst nachfolgend montierte Leiterplatte 30 zu liegen kommt.
13D zeigt den im Rahmen 54 eingelegten Metallrahmen 52. Dieser kann als Tiefzieh-/Biege-/Stanzteil erstellt werden. Die zum Festhalten dieses Metallrahmens im Spritzgießprozess benötigte erste Aussparung 70 wird am besten über die Kappe 36 bzw. eine mögliche Aussparung in der Kappe 36 gelegt. An dieser Stelle liegt dann der Metallrahmen frei und es wird im Bereich der hier dünneren und empfindlicheren Kappen 36 kein Druck ausgeübt.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Variante ergibt sich, wenn der Rahmen 54 auf der Oberseite der Kappe 36 vollständig umlaufend gestaltet ist, im Wesentlichen an drei Seiten U-förmig nach unten auf die Gegenkontur geführt wird und dort wieder komplett umläuft, wo er beispielsweise mittels Laserschweißung befestigt wird.
Der erfindungsgemäße Fluidsensor eignet sich besonders für den Einsatz in einem Wasserstoff-Sicherheitssensor für automotive Brennstoffzellensysteme, sowie auch für den Einsatz zur Feuchtemessung in Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Einbau nach einem Turbolader.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19601791 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

M. Arndt: „Micromachined Thermal Conductivity Hydrogen Detector for Automotive Applications“, Sensors, 2002 [0004]

Claims

Fluidsensor (10) zur Detektion von fluiden Medien, insbesondere von Gasen, umfassend einen Sensorchip (12) mit einer mit dem fluiden Medium beaufschlagbaren Chipoberfläche (14) und ein Sensorgehäuse (40), wobei die Chipoberfläche (14) eine Messoberfläche (16) und eine Festlandsoberfläche (18) aufweist, wobei auf der Messoberfläche (16) Leiterbahnen einer Sensorschaltung (20) mit mindestens einem Heizelement (22) und mindestens einem Temperaturfühler (24) aufgebracht sind, wobei auf dem Sensorchip (12) eine Begrenzungsstruktur (34) angeordnet ist, die die Messoberfläche (16) zumindest teilweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer dem fluiden Medium zugewandten Unterseite (44) des Sensorchips (12) und dem Sensorgehäuse (40) eine Dichtung (48) angeordnet ist, wobei die Dichtung (48) zumindest teilweise aus mindestens einem elastomeren Material hergestellt ist, und der Sensorchip (12) mittels eines Vorspannelements (50) derart in Richtung zu dem Sensorgehäuse (40) vorgespannt ist, dass ein Druck auf die Dichtung (48) ausgeübt ist.
Fluidsensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensorchip (12) derart mittels des Vorspannelements (50) in Richtung zu dem Sensorgehäuse (40) vorgespannt ist, dass mittels der Dichtung (48) eine dem fluiden Medium abgewandte Oberseite (56) des Sensorchips (12) gegenüber dem fluiden Medium abgedichtet ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (50) zum Ausüben einer Vorspannung auf die Begrenzungsstruktur (34) ausgebildet ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (50) mit dem Sensorgehäuse (40) verbunden ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung (28), wobei auf dem Sensorchip (12) mindestens ein Anschluss (26) der Leiterbahnen angeordnet ist, wobei das Vorspannelement (50) mindestens eine Aussparung (70, 76) aufweist, durch die sich mindestens eine Anschlussleitung (32) zum Verbinden des Anschlusses (26) mit der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung (28) erstreckt.
Fluidsensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Aussparung (76) in einer der Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung (28) zugewandten Seite (78) des Vorspannelements (50) ausgebildet ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (50) als Fläche, Bügel, Rahmen (54) oder Kappe ausgebildet ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (50) zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorgehäuse (40) eine Nut (64) aufweist, wobei die Dichtung (48) zumindest teilweise innerhalb der Nut (64) angeordnet ist.
Fluidsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsstruktur (34) so ausgebildet ist, dass sie mit der Messoberfläche (16) ein Referenzvolumen (38) einschließt.