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Querverweis zu in Zusammenhang stehenden Patentanmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Vorrang unter 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 62/074,851, eingereicht am 4. November 2014, mit dem Titel „Thermosäulen-Temperatursensor mit einem Referenzsensor darin”, die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz aufgenommen ist.
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Hintergrund
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Thermosäulensensoren wandeln Wärmeenergie in elektrische Energie um. Diese Sensoren können mehrere Thermopaare verwenden, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die proportional zu einer örtlichen Temperaturdifferenz (z. B. einem Temperaturgradienten) ist. Diese Thermosäulensensoren können in der Medizintechnik verwendet werden, um die Körpertemperatur zu messen, in Wärmestromsensoren und/oder Gasbrenner-Sicherheitssteuerungen.
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Zusammenfassung
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Ein Sensorgehäuse mit einem Thermosäulensensor und einem Referenz-Thermosäulensensor, die darin angeordnet sind. In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält das Sensorgehäuse ein Substrat, einen Thermosäulensensor, angeordnet über dem Substrat, einen Referenz-Thermosäulensensor, angeordnet über dem Substrat, und eine Deckelbaugruppe, angeordnet über dem Thermosäulensensor und dem Referenz-Thermosäulensensor. Die Deckelbaugruppe enthält eine transparente Struktur, die in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auftretende elektromagnetische Strahlung (z. B. Infrarotstrahlung [IR]) durchlässt, und eine über der Deckelbaugruppe angeordnete Infrarotstrahlungssperre. Die elektromagnetische Sperre definiert eine Öffnung über dem Thermosäulensensor derart, dass zumindest ein Teil der elektromagnetischen Sperre über dem Referenz-Thermosäulensensor positioniert ist. Die elektromagnetische Sperre ist ausgestaltet, zumindest im Wesentlichen die in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auftretende elektromagnetische Strahlung zu blockieren, den Referenz-Thermosäulensensor zu erreichen.
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Diese Zusammenfassung ist vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die im Folgenden in der genauen Beschreibung näher beschrieben sind. Diese Zusammenfassung soll nicht entscheidende Eigenschaften oder wesentliche Besonderheiten des beanspruchten Gegenstandes der Erfindung festlegen, noch ist beabsichtigt, dass sie als Hilfe zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet wird.
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Zeichnungen
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Die genaue Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren. Die Verwendung derselben Bezugszahl an verschiedenen Stellen in der Beschreibung und in den Figuren kann auf ähnliche oder identische Elemente hinweisen.
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1-1 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die ein Sensorgehäuse darstellt, das darin angeordnet einen Thermosäulensensor, einen Referenz-Thermosäulensensor und einen Referenz-Temperatursensor enthält, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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1-2 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die ein Sensorgehäuse mit einem ersten Gehäuse, das einen Thermosäulensensor und einen ersten Referenz-Thermosäulensensor enthält, und einem zweiten Gehäuse darstellt, das einen Referenz-Temperatursensor und einen zweiten Referenz-Thermosäulensensor enthält, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die das in 1-1 gezeigte Sensorgehäuse darstellt, wobei der Thermosäulensensor, der Referenz-Thermosäulensensor und der Referenz-Temperatursensor kommunikativ mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung verbunden sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die das in 1-1 gezeigte Sensorgehäuse darstellt, wobei eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung betriebsmäßig mit einem Heizelement verbunden ist, das über der Deckelbaugruppe des Sensorgehäuses angeordnet ist.
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Fertigung eines Sensorgehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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5 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die ein Substrat mit einem Thermosäulensensor, einem Referenz-Thermosäulensensor und einem Referenz-Temperatursensor darstellt, die darin angeordnet sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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6 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die ein Substrat mit einer darauf angeordneten Deckelbaugruppe darstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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7 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die einen Sensor mit einem darin angeordneten Chip darstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei der Chip darin integriert einen Thermosäulensensor und einen Referenz-Thermosäulensensor enthält.
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8 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht, die einen Sensor mit einem darin angeordneten Chip darstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei der Chip darin integriert einen Thermosäulensensor, einen Referenz-Thermosäulensensor und einen Referenz-Temperatursensor enthält.
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Genaue Beschreibung
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Übersicht
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Thermosäulensensoren werden in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet. Beispielsweise ist eine Thermosäule ein Aufnehmer für Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) (z. B. elektromagnetische Strahlung), der verwendet werden kann, um berührungslose Temperaturmessungen vorzunehmen. Eine Thermosäule kann mehrere miteinander gekoppelte Thermopaare enthalten. Thermosäulen werden verwendet, um einen Ausgang als Reaktion auf eine Temperatur als Teil einer Temperaturmessvorrichtung vorzusehen, wie etwa die Infrarotthermometer, die zum Messen der Körpertemperatur verwendet werden. Während Thermosäulen elektromagnetische Strahlung von einem Untersuchungsobjekt erfassen, können die Thermosäulen auch elektromagnetische Strahlung von anderen, nicht interessierenden Objekten erfassen. Auch gibt eine Thermosäule eine Spannung aus, die von der unterschiedlichen Temperatur des Objekts und ihrer eigenen Temperatur abhängt. Somit kann ein Referenz-Temperatursensor benutzt werden, um die Objekttemperatur zu bestimmen.
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Daher ist ein Sensorgehäuse geschaffen, das darin angeordnet einen Mess-Thermosäulensensor und einen Referenz-Thermosäulensensor hat. In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält das Sensorgehäuse ein Substrat, einen Thermosäulensensor, angeordnet über dem Substrat, einen Referenz-Thermosäulensensor, angeordnet über dem Substrat und eine Deckelbaugruppe, angeordnet über dem Thermosäulensensor und dem Referenz-Thermosäulensensor. Die Deckelbaugruppe enthält eine transparente Struktur, die in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auftretende elektromagnetische Strahlung durchlässt, und eine über der Deckelbaugruppe angeordnete elektromagnetische Sperre. Die elektromagnetische Sperre definiert eine Öffnung über dem Thermosäulensensor derart, dass zumindest ein Teil der elektromagnetischen Sperre über dem Referenz-Thermosäulensensor positioniert ist. Die elektromagnetische Sperre ist ausgestaltet, zumindest im Wesentlichen die in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auftretende elektromagnetische Strahlung zu blockieren, den Referenz-Thermosäulensensor zu erreichen. Beispielsweise verhindert die elektromagnetische Sperre zumindest im Wesentlichen, dass von einem Untersuchungsobjekt ausgesendete elektromagnetische Strahlung den Referenz-Thermosäulensensor erreicht.
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Ausführungsbeispiele
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1-1 stellt ein beispielhaftes Sensorgehäuse 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Wie gezeigt, enthält das Sensorgehäuse 100 einen Thermosäulensensor 102, der eine Übertragung elektromagnetischer Strahlung zwischen dem Thermosäulensensor 102 und einem Objekt 104 misst. Beispielsweise sendet das Objekt 104 elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlängencharakteristik gemäß seiner Temperatur aus. Genauer weist die Strahlung einen Wellenlängenbereich auf, der von der Temperatur des Objekts 104 abhängt. Der Thermosäulensensor 102 misst Änderungen der Übertragung elektromagnetischer Strahlung und setzt die Änderung der elektromagnetischen Strahlung in ein entsprechendes elektrisches Signal um (wandelt z. B. Wärmeenergie in entsprechende elektrische Energie um). Zum Beispiel setzt der Thermosäulensensor 102 die Änderung der elektromagnetischen Strahlung in ein entsprechendes Spannungssignal um. In Ausführungsformen erfasst der Thermosäulensensor 102 elektromagnetische Strahlung mit einen ersten begrenzten Wellenlängenspektrum (z. B. Wellenlängen zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge). Beispielsweise ist der Thermosäulensensor 102 ausgestaltet, elektromagnetische Strahlung zu erfassen, die im Infrarotspektrum auftritt. In einigen Ausführungsformen enthält der Thermosäulensensor 102 einen Absorber, um die Effizienz der Absorption elektromagnetischer Strahlung zu verbessern.
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Wie gezeigt, ist der Thermosäulensensor 102 über einem Substrat 106 positioniert. Das Sensorgehäuse 100 enthält eine Trägerstruktur. Beispielsweise sind, wie in 1 gezeigt, eine erste Wandstruktur 108 und eine zweite Wandstruktur 110 benachbart zum Substrat 106 verwendet, um den Thermosäulensensor 102 zumindest teilweise zu umschließen. Das Substrat 106 und die Wandstrukturen 108, 110 umfassen Material, das zumindest im Wesentlichen das Durchlassen von Strahlung verhindert. Beispielsweise können das Substrat 106 und die Wandstrukturen 108, 110 Metallmaterialien, Metalllegierungen und keramische Materialien, wie etwa Glas, SiO2, AlN, und/oder Al2O3 umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 106 eine Leiterplatte. Die erste Wandstruktur 108 und die zweite Wandstruktur 110 sind zu beispielhaften Zwecken dargestellt. Jedoch versteht es sich, dass die Trägerstruktur vielfache Wandstrukturen verwenden kann, die verbunden sein können, um die Bauteile des Sensorgehäuses zu umschließen. Die Trägerstruktur kann verwendet sein, um das Eintreten elektromagnetischer Strahlung in das Sensorgehäuse 100 selektiv zu blockieren. Die Trägerstruktur kann auch als hermetische Abdichtung fungieren, um zumindest im Wesentlichen zu verhindern, dass Luft in das Sensorgehäuse 100 eindringt.
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Wie in 1-1 gezeigt, enthält das Sensorgehäuse 100 einen Referenz-Temperatursensor 112 und einen Referenz-Thermosäulensensor 113. Der Referenz-Temperatursensor 112 kann über dem Substrat 106 und benachbart zu dem Thermosäulensensor 102 und dem Referenz-Thermosäulensensor 113 positioniert sein. Wie gezeigt, enthält das beispielhafte Sensorgehäuse 100 auch einen Referenz-Thermosäulensensor 113. Wie hier beschrieben, erfasst der Thermosäulensensor 102 einen Austausch elektromagnetischer (z. B. infraroter) Strahlung, die zu den Bauteilen im Sensorgehäuse 100 und dem Objekt 104 zugehörig ist. Der Referenz-Thermosäulensensor 113 ist ausgestaltet, die zu den Bauteilen im Sensorgehäuse 100 zugehörige elektromagnetische (z. B. infrarote) Strahlung zu erfassen. In Ausführungsformen, wie sie hier beschrieben sind, wird ein Signal, das das Signal vom Thermosäulensensor 102 repräsentiert, von dem Signal vom Referenz-Thermosäulensensor 113 subtrahiert. Die Subtraktion kann im digitalen Bereich oder im analogen Bereich erfolgen.
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In einer Ausführungsform erfasst der Referenz-Temperatursensor 112 Signale, die sich auf die Temperaturreferenz für den Thermosäulensensor 102 und den Referenz-Thermosäulensensor 113 beziehen. Beispielsweise enthält das Sensorgehäuse 100, wie in 1-1 gezeigt, eine transparente Struktur 114, positioniert über dem Thermosäulensensor 102 und dem Objekt 104. In einigen Fällen können der Thermosäulensensor 102 und der Referenz-Thermosäulensensor 113 zusammen auf demselben Chip einer integrierten Schaltung integriert sein. In einem weiteren Fall können der Thermosäulensensor 102 und der Referenz-Thermosäulensensor 113 getrennte Sensoren sein (z. B. als eigenständiger Chip gefertigt). Außerdem kann der Referenz-Temperatursensor 112 in einigen Ausführungsformen auch auf dem eigenständigen Chip mit dem Thermosäulensensor 102 und den Referenz-Thermosäulensensor 113 enthalten oder darin integriert sein. Der Referenz-Temperatursensor 112 kann ein Widerstandsthermometer, einen Temperatursensor auf Grundlage komplementärer Metall-Oxid-Halbleitertechnik, einen Thermistor, eine integrierte Bandgap-Referenzspannungsquelle, einen Dünnfilmwiderstand oder einen beliebigen Sensor umfassen, der absolute Temperatur in ein elektrisches Messsignal umwandelt.
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Zusammen umfassen das Substrat 106, die Trägerstruktur (z. B. als Wandstrukturen 108, 110 dargestellt) und die transparente Struktur 114 zumindest teilweise ein Gehäuse, das den Thermosäulensensor 102 und den Referenz-Temperatursensor 112 umschließt. In Ausführungsformen ist die transparente Struktur 114 ausgestaltet, elektromagnetische Strahlung durchzulassen, die im begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt (z. B. Infrarotstrahlung), und auftretendes Licht mit einer Wellenlänge zu filtern, die nicht in dem begrenzten Wellenlängenspektrum liegt. In einigen Ausführungsformen umfasst die transparente Struktur 114 Silizium. Wie gezeigt, enthält das Sensorgehäuse 100 eine elektromagnetische Sperre 116, positioniert zumindest teilweise über der transparenten Struktur 114. Die elektromagnetische Sperre 116 ist ausgestaltet, zumindest im Wesentlichen das Durchlassen der elektromagnetischen Strahlung zu verhindern, die in dem begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt (sowie andere elektromagnetische Streustrahlung). Die elektromagnetische Sperre 116 kann ein geeignetes elektromagnetisches Sperrmaterial umfassen, wie etwa metallisches Material oder dergleichen. Zusammen bilden die transparente Struktur 114 und die elektromagnetische Sperre 116 eine Deckelbaugruppe 117.
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Wie gezeigt, definiert die elektromagnetische Sperre 116 eine Öffnung 118 über dem Thermosäulensensor 102 derart, dass elektromagnetische Strahlung vom Objekt 104 zum Thermosäulensensor 102 durchgelassen werden kann, und verhindert das Durchlassen der elektromagnetischen Strahlung vom Objekt 104 zum Referenz-Thermosäulensensor 113. Wie gezeigt, kann die Öffnung 118 auf der Innenfläche des Gehäusehohlraums definiert sein. Jedoch kann die Öffnung 118 auf der Außenfläche der transparenten Gehäusestruktur 114 definiert sein (z. B. auf der Seite gegenüber der Innenfläche). Somit sind der Thermosäulensensor 102 und der Referenz-Thermosäulensensor 113 ausgestaltet, Temperaturänderungen/-gradienten im Sensorgehäuse 100 zu erfassen (z. B. elektromagnetische Strahlung zu erfassen, die mit dem begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt, ausgestrahlt vom Substrat, von den Wandstrukturen 108, 110 und von der transparenten Struktur 114). Der Thermosäulensensor 102 erfasst auch vom Objekt 104 ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, die im begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt. Mit anderen Worten, der Thermosäulensensor 102 erzeugt ein elektrisches Signal, das der von dem Objekt 104 (sowie innerhalb des Gehäuses) ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung entspricht, und der Referenz-Thermosäulensensor 113 erzeugt ein elektrisches Signal, das innerhalb des Sensorgehäuses 100 ausgestrahlter elektromagnetischer Strahlung entspricht. In einigen Ausführungsformen kann das Sensorgehäuse 100 eine Linse 119 enthalten, um auf die Linse 119 fallende elektromagnetische Strahlung zu bündeln. Beispielsweise kann die Linse 119 die auf die Linse 119 fallende elektromagnetische Strahlung formen (z. B. kollimieren) und die elektromagnetische Strahlung zum Thermosäulensensor 102 durchlassen (z. B. zur Membran des Thermosäulensensors 102). Die Linse 119 kann aus Silizium oder anderem geeignetem Material bestehen.
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In einigen Ausführungsformen enthält das Sensorgehäuse 100 eine Bermenstruktur (z. B. Barrierenstruktur) 120, die ausgestaltet wäre, elektromagnetische Strahlung, die durch die Öffnung 118 einträte, abzuschwächen, den Referenz-Thermosäulensensor 113 zu erreichen. Die Bermenstruktur 120 kann ein beliebiges Material umfassen, das ein Durchlassen elektromagnetischer Strahlung innerhalb des begrenzten Wellenlängenspektrums verhindert. Die Berme 120 kann eine Struktur sein, die an der Deckelbaugruppe 117 montiert oder durch ein geeignetes Epoxid-Verfahren angebracht ist. In einigen Ausführungsformen dient die Berme 120 als eine Struktur, um einen Hohlraum 121 in vielfache Abschnitte aufzuteilen (z. B. einen ersten Abschnitt, der den Thermosäulensensor 102 enthält, und einen zweiten Abschnitt, der den Referenz-Thermosäulensensor enthält). In einigen Ausführungsformen kann die Berme 120 am Substrat 106 montiert sein oder kann ein Teil des Referenz-Temperatursensors 112 sein.
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1-2 stellt ein Sensorgehäuse 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Wie gezeigt, kann das Sensorgehäuse 100 ein erstes Gehäuse 120 (z. B. einen ersten getrennten Bereich) und ein zweites Gehäuse 122 (z. B. einen zweiten getrennten Bereich) verwenden. Wie gezeigt, sind das erste Gehäuse 120 und das zweite Gehäuse 122 über dem Substrat 106 angeordnet. Beispielsweise können das erste Gehäuse 120 und das zweite Gehäuse 122 am Substrat montiert sein (z. B. über ein geeignetes Epoxidverfahren usw.). Wie gezeigt, enthält das erste Gehäuse 120 den Thermosäulensensor 102 und einen ersten Referenz-Temperatursensor 112(1). Das zweite Gehäuse 122 enthält den Referenz-Thermosäulensensor 113 und einen zweiten Referenz-Temperatursensor 112(2). Wie gezeigt, enthält jedes Gehäuse 120, 122 eine jeweilige Deckelbaugruppe 117(1), 117(2). In einer Ausführungsform sind die Deckelbaugruppen 117(1), 117(2) voneinander getrennt. Wie in 1-2 gezeigt, ist die elektromagnetische Sperre 116 über einer Fläche der Deckelbaugruppe 117(2) angeordnet. Die Deckelbaugruppe 117(1) ist ausgestaltet, elektromagnetische Strahlung durchzulassen, die im begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt.
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Mit Bezug auf 2 kann die integrierte Schaltung 200 (eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung) verwendet sein, ein digitales Signal zu erzeugen, das die von dem Objekt 104 ausgesendete elektromagnetische Strahlung repräsentiert (z. B. eine zu dem Objekt 104 zugehörige Temperatur zu bestimmen). Beispielsweise kann die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 ein Modul umfassen, das mit dem Sensorgehäuse 100 elektrisch verbunden ist, um die durch den Thermosäulensensor 102 und den Referenz-Temperatursensor 112 als Reaktion auf die im begrenzten Wellenlängenspektrum auftretende elektromagnetische Strahlung erzeugten elektrischen Signale zu empfangen. In Ausführungsformen kann die Schaltung Analog-Digital-Umsetzer-Schaltungen, Verstärkerschaltungen mit programmierbarer Verstärkung (PGA), Verstärkerschaltungen mit fester Verstärkung, Kombinationen davon oder dergleichen umfassen. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 ist ausgestaltet, das elektrische Signal vom Thermosäulensensor 102, das elektrische Signal vom Referenz-Temperatursensor 112 und vom Referenz-Thermosäulensensor 113 zu empfangen, um ein Signal zu erzeugen, das eine zu dem Objekt 104 zugehörige Temperatur repräsentiert. Beispielsweise ist die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 ausgestaltet, das elektrische Signal zu entfernen (z. B. zu subtrahieren), das beiden elektrischen Signalen gemeinsam ist (z. B. das elektrische Signal, das die zu dem Gehäuse zugehörige elektromagnetische Strahlung repräsentiert), und ein Signal zu erzeugen, das die zu dem Objekt 104 zugehörige Temperatur repräsentiert. In Ausführungsformen ist die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 ausgestaltet, ein digitales Signal zu erzeugen, das die zu dem Objekt 104 zugehörige Temperatur repräsentiert. In einer Ausführungsform kann die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 Kalibrierungsparameter speichern, um entsprechende digitale Berechnungen zu erzeugen.
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Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 ist ausgestaltet, ein zum Sensorgehäuse 100 gehöriges Kalibrierungsprotokoll zu verwenden. Beispielsweise kann das Sensorgehäuse 100, wie in 3 gezeigt, ein Heizelement 300 verwenden, das ein bekanntes Ausmaß an elektromagnetischer Strahlung erzeugt (z. B. eine bekannte Wärmemenge erzeugt). Das Heizelement 300 kann über der Deckelbaugruppe 117 positioniert sein, um die Temperatur der Deckelbaugruppe 117 relativ zu den anderen Bauteilen zu ändern, aus denen das Sensorgehäuse 100 besteht. Somit erzeugen der Thermosäulensensor 102 und der Referenz-Temperatursensor 112 ein elektrisches Signal, das der elektromagnetischen Strahlung des Sensorgehäuses 100 (einschließlich der Deckelbaugruppe, die elektromagnetische Strahlung auf Grundlage der elektromagnetischen Strahlung des Heizelements 300 erzeugt) entspricht. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 kann das elektrische Signal entfernen, das beiden elektrischen Signalen gemeinsam ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das ein mit dem Thermosäulensensor 102 und/oder dem Referenz-Temperatursensor 112 verknüpftes Fehlersignal repräsentiert. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 200 kann dann auf Grundlage der Verwendung des Fehlersignals kalibriert werden. Dieses Kalibrierungsprotokoll kann in situ oder während der anfänglichen Werkskalibrierung durchgeführt werden. In einigen Fällen kann die Schaltung des Heizelements 300 Bestandteil der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 200 sein. In anderen Fällen kann die Schaltung des Heizelements 300 eine eigenständige Schaltung sein (z. B. eine Werksprüfungseinrichtung usw.).
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Beispielhafte Verfahren
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4 stellt ein beispielhaftes Verfahren 400 dar, das Techniken zum Fertigen von Temperaturmessvorrichtungen verwendet, wie etwa des in 1 bis 3 gezeigten Sensorgehäuses 100. In dem dargestellten Verfahren 400 wird ein Substrat empfangen, enthaltend einen Thermosäulensensor, einen Referenz-Temperatursensor und einen Referenz-Thermosäulensensor (Block 402). 5 stellt einen beispielhaften Sensor 500 dar. In einigen Ausführungsformen kann ein Empfangen eines Substrats 502 beispielsweise ein Empfangen einer Leiterplatte enthalten, enthaltend einen Thermosäulensensor 504, einen Referenz-Temperatursensor 506 und einen Referenz-Thermosäulensensor 508, die mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, beispielsweise unter Verwendung eines Die-Attach-Klebers 510. In einer weiteren Ausführungsform kann das Empfangen eines Substrats 502 beispielsweise das Empfangen einer Leiterplatte enthalten, enthaltend einen Thermosäulensensor 504 und einen Referenz-Temperatursensor 506, die mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, beispielsweise unter Verwendung eines Die-Attach-Klebers 510. Wie in 5 gezeigt, kann das Substrat 502 eine erste Wandstruktur 512 und eine zweite Wandstruktur 514 enthalten. Wie in 5 gezeigt, enthält der Sensor 500 ein Heizelement 515. Das Heizelement 515 kann in einer Vielfalt von Weisen ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Heizelement 515 ein getrenntes Bauteil umfassen. In einem weiteren Beispiel kann das Heizelement 515 mit dem Substrat 502 integriert sein. In einer Ausführungsform kann das Heizelement 515 in Keramik und/oder Metallschichten der Leiterplatte angeordnet sein. In noch einem weiteren Bespiel kann das Heizelement 515 über dem Thermosäulensensor 504 und/oder dem Referenz-Thermosäulensensor 508 positioniert sein.
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Wie in 4 gezeigt, wird eine Deckelbaugruppe ausgebildet (Block 404). Beispielsweise wird eine elektromagnetische Sperre über einer transparenten Struktur aufgetragen (z. B. ausgebildet) (Block 406). In einer Ausführungsform wird, wie in 6 gezeigt, eine transparente Struktur 516 empfangen, und eine elektromagnetische Sperre 518 wird über einer Fläche 519 der transparenten Struktur 516 (z. B. einer Struktur, die für interessierende elektromagnetische Strahlung transparent ist) aufgetragen (z. B. über geeignete Auftragungstechniken), um eine Deckelbaugruppe 520 auszubilden. Die elektromagnetische Sperre 518 kann so aufgetragen werden, dass die elektromagnetische Sperre 518 eine Öffnung 522 definiert. In einigen Ausführungsformen wird eine Berme 524 über der elektromagnetischen Sperre 518 ausgebildet. Die Berme 524 kann beispielsweise mittels geeigneter Guss-, Aufschmelz- und/oder Ätzverfahren aufgebaut werden. Zum Beispiel kann die Berme 524 durch ein Gießen geeigneter Kunststoffmaterialien oder ein Aufschmelzen thermoplastischen Materials, wie etwa eines Fotolacks, aufgebaut werden. Außerdem wird in einigen Ausführungsformen eine Linse 526 über der Deckelbaugruppe 520 angeordnet. Die Linse 526 kann über der Deckelbaugruppe 520 durch geeignete Auftragungs-, Gieß- und/oder Ätzverfahren (z. B. Trockenätzverfahren) ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen enthält der Sensor 500 ein optisches Filter 527. Das optische Filter 527 ist ausgestaltet, elektromagnetische Strahlung in einem begrenzten Wellenlängenspektrum durchzulassen (z. B. elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge [z. B. elektromagnetische Strahlung, die innerhalb erwünschter Wellenlängen auftritt]).
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In einigen Ausführungsformen wird ein Heizelement über der Deckelbaugruppe positioniert (Block 408). Beispielsweise kann ein Heizelement 519, wie oben beschrieben, über der Deckelbaugruppe 520 positioniert werden (siehe 6). Die Heizelemente 515, 519 sind ausgestaltet, ein bekanntes Ausmaß an elektromagnetischer Strahlung zu erzeugen. Zum Beispiel ist das Heizelement 519 ausgestaltet, ein bekanntes Ausmaß an elektromagnetischer Strahlung (z. B. Wärme) zu erzeugen, um die Temperatur der Deckelbaugruppe 520 um einen bekannten Betrag zu ändern. Die Heizelemente 515, 519 können Einzelbauteile umfassen, wie etwa einen Widerstand aus Widerstandsmaterial. In anderen Ausführungsformen können die Heizelemente 515, 519 Widerstandselemente umfassen, die aus metallischen Materialien und/oder solchen auf Siliziumbasis bestehen. Wie in 4 gezeigt, wird die Deckelbaugruppe über dem Substrat positioniert (Block 410). In Ausführungsformen wird die Deckelbaugruppe 520 über dem Substrat 502 positioniert. Beispielsweise kann die Deckelbaugruppe 520 über den Wandstrukturen 512, 514 positioniert werden, um den Thermosäulensensor 504 und den Referenz-Temperatursensor 506 zu umschließen.
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7 und 8 stellen zusätzliche Ausführungsformen des Sensors 500 dar. 7 stellt einen Sensor 500 dar, der einen Chip 528 (z. B. einen Chip einer integrierten Schaltung) enthält, der darin integriert den Thermosäulensensor 504 und den Referenz-Thermosäulensensor 508 hat. Wie gezeigt, kann der Referenz-Temperatursensor 506 über dem Chip 528 angeordnet sein. 8 stellt einen Sensor 500 dar, der den Chip 528 (z. B. den Chip einer integrierten Schaltung) enthält, der darin integriert den Thermosäulensensor 504, den Referenz-Temperatursensor 506 und den Referenz-Thermosäulensensor 508 hat. Wie in 7 gezeigt, kann der Chip 528 an der Oberfläche des Substrats 502 über einen geeigneten Die-Attach-Kleber 530 angebracht sein. In einer Ausführungsform umfasst der Die-Attach-Kleber 510 einen wärmeleitfähigen Die-Attach-Kleber, und der Die-Attach-Kleber 530 umfasst einen nicht wärmeleitfähigen Die-Attach-Kleber. 8 stellt eine weitere Ausführungsform des oben beschriebenen Sensors 500 dar. In dieser Ausführungsform kann der Chip 528 an der Oberfläche des Substrats 502 über einen geeigneten Die-Attach-Kleber 510, 530 angebracht sein. Wie gezeigt, können äußere Bereiche des Chips 528 unter Verwendung eines nicht wärmeleitfähigen Die-Attach-Klebers 530 angebracht sein, und ein innerer Bereich des Chips 528 kann unter Verwendung eines wärmeleitfähigen Die-Attach-Klebers 510 angebracht sein. Somit kann in einigen Ausführungsformen der Chip 528 an der Oberfläche des Substrats 502 unter Verwendung eines nicht wärmeleitfähigen Die-Attach-Klebstoffmaterials angebracht sein. In anderen Ausführungsformen kann der Chip 528 an der Oberfläche des Substrats 502 unter Verwendung eines nicht wärmeleitfähigen Die-Attach-Klebstoffmaterials und eines wärmeleitfähigen Die-Attach-Klebstoffmaterials angebracht sein.
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Schlussbemerkung
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Obwohl der Gegenstand in einer Sprache beschrieben wurde, die spezifisch für Aufbaumerkmale und/oder Verfahrensvorgänge ist, versteht es sich, dass der in den angefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die oben beschriebenen spezifischen Merkmale oder Vorgänge beschränkt ist. Vielmehr sind die oben beschriebenen spezifischen Merkmale und Vorgänge als beispielhafte Ausführungsformen der Ansprüche offenbart.
