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Stand der Technik
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Drucksensoranordnung mit zumindest einer Drucksensoreinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Drucksensoranordnung, die zumindest eine Drucksensoreinrichtung aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung, in welche wenigstens eine solche Drucksensor-anordnung integriert ist.
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Bekannt sind Drucksensoranordnungen mit mikromechanisch bearbeiteten elektronischen Drucksensoren (MEMS-Drucksensoren), die wenigstens eine deformierbare drucksensitive Membran aufweisen, die typischerweise der interessierenden Medienumgebung ausgesetzt wird, um dort den Druck kontinuierlich zu messen und zu überwachen. Während hierbei etwa die Messung des Atmosphärendrucks in Anwendungen der Verbraucherelektronik lediglich ein stabiles Sensormodul in-nerhalb eines schützenden Gehäuses (bspw. eines Mobiltelefons) verlangt, benötigt derselbe elektronische Drucksensor die Verwendung mit einem Isolationsmedium (bspw. einem Gels oder Öl) als zusätzlichen Schutz gegen Staub, Partikel, Feuchte oder Abgase sowie weitere korrosive oder aggressive Medien in industriellen oder Automotive-Anwendungen.
Zu derartigen Herausforderungen der Medienisolation durch Ausbildung eines robusten Moduls kennt man bereits Lösungsansätze etwa aus der
US 6,311,561 B1 ,
US 6,577,244 B2 ,
US 6,938,490 B2 .
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Bei gelgefüllten Sensoren kann es sich, wenn diese korrosiven oder aggressiven Medien wie etwa Abgasen ausgesetzt werden, als nachteilig erweisen, dass trotz des Schutzes die betreffenden Gase nach wie vor das Gel beaufschlagen und metallische Verbindungen des MEMS-Drucksensors, seines ASIC und das Substrat korrosiv angreifen können. Deren Zuverlässigkeit und Funktionalität kann hierdurch auf lange Sicht beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund sollten sowohl die aktive Region des MEMS-Sensors (also bspw. dessen PiezoWiderstände), als auch des ASIC (Application Specific Integrated Circuit - Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise; Signalverarbeitungselektronik) solch aggressiven Medien nicht ausgesetzt werden. Neben solchen Zuverlässigkeitsproblemen können die erwähnten Gele auch dahingehend Anlass zur Sorge geben, als sie bei Drücken oberhalb von 5 bar zur Blasen- und/oder Schaumbildung neigen können. Der Einsatz eines durch ein Öl anstatt durch ein Gel gebildeten Puffers bei Anwendungen mit notwendiger Medienisolation von Komponenten des Sensorsystems stellt in diesem Zusammenhang eine geeignete Alternative dar.
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Bei bekannten Verwendungen von ölgefüllten Drucksensoren kommen typischerweise Stahlmembranen zum Einsatz, die ein Kunststoff- oder Metallgehäuse verschließen, in welchem das Sensorelement zur Druckbestimmung angeordnet und von einem inkompressiblen Öl zur Vermittlung der Druckkraft umgeben ist. Sensorelemente sind zwar sehr widerstandsfähig gegenüber den aggressiven Medien, jedoch in ihrer Herstellung. Die vorliegenden Erfindung soll daher Drucksensoranordnung mit zumindest einer Drucksensoreinrichtung zur Verfügung stellen, die zum einen robust bzw. geschützt gegen aggressive Medien ausgebildet ist, die zum anderen aber auch einen einfachen Temperaturabgleich zur Kompensation des Einflusses der Ölfüllung über die Temperatur gestattet und außerdem kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 besteht insbesondere darin, dass an der Drucksensoranordnung die Drucksensoreinrichtung mit wenigstens einem Sensorelement vorgesehen ist, welches in einer Kavität einer Tragstruktur angeordnet ist, wobei an der Tragstruktur Signalverarbeitungselemente integriert sind, und das wenigstens eine Sensorelement mit der Tragstruktur zu der Drucksensoreinrichtung eingebettet (gemoldet) ist und die Tragstruktur durch eine Land Grid Array/ Mold Premold-Struktur (LGA/MPM) gebildet ist. Dabei soll die Sensoreinrichtung in ein mit einer Membran zu versehendes Sensorgehäuse eingebracht und in diesem abgestützt sein, und ein Restvolumen des mit zumindest einer Membran versehenen und durch diese verschlossenen Sensorgehäuses, an dessen Verdrahtung die Sensoreinrichtung elektrisch angeschlossen ist, mit einem inkompressiblen Fluid verfüllt sein.
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Mit der Erfindung wird demnach in geeigneter Weise und insbesondere mit einfachen Mitteln und kostengünstig ein Schutz für eine LGA/MPM-Tragstruktur, die mit einem Sensorelement zu einer Drucksensoreinrichtung eingebettet bzw. gemoldet wird ist, gegenüber aggressiven Medien zur Verfügung gestellt. Bei Verwendung eines geeigneten Sensorelements lässt sich die Drucksensoreinrichtung vor der Anordnung in dem Drucksensorgehäuse bereits abgleichen, einzeln, aber auch in ganzen Chargen gleichzeitig. Der MPM-Anteil, in den der ASIC voreingebettet ist (premolded), bildet mit seiner Kavität sozusagen ein eigenes Innengehäuse für das Sensorelement.
Hierbei kann die Drucksensoreinrichtung vorteilhaft mit einem sogenannten Leadframe vorgesehen sein, an dem das Drucksensorelement mit dem ASIC elektrisch verbindbar ist, wofür die jeweiligen Signalpins an den Frame gebondet werden. Dies geschieht bei dem ASIC vor dem Verbundprozeß des Gießens, das Drucksensorelement wird anschließend gebondet. Die Drucksensoreinrichtung mit dem an dem LGA/MPM angeordneten Sensorelement kann auch als SiP (System in Package) bezeichnet werden. Der ASIC stellt dabei verschiedene Grundfunktionen zur Verfügung, die an dessen Elektronik bereits integriert sind, so ist dieser für die Spannungsversorgung des Sensorelements zuständig, wertet dessen Spannungs- und ggf. Temperatursignal aus, und führt überdies eine Kennlinienkorrektur der Druckmessung durch, weiter kann er mit Filtern, und Signalverarbeitungselektronik sowie Diagnose und Fehlererkennungsfunktionen versehen sein. Durch eingangs-seitige Digitalisierung kann der ASIC eine insgesamt digitale Signalverarbeitung (etwa für das Brückensignal der Widerstände) ermöglichen und die Datenübertragung durch einen internen Takt auch triggern. Es kann beispielsweise auch direkt an ein Steuergerät angeschlossen werden.
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Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Gegenstände der Unteransprüche.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drucksensoranordung, die mit geringem Aufwand herzustellen ist, kann die Tragstruktur derart mit einem LGA/MPM ausgebildet sein, dass an dessen einer Strukturseite elektrische Kontaktelemente vorgesehen sind, während an seiner anderen, gegenüberliegenden, den Kontakten abgewandten Strukturseite eine Kavität zur Anordnung des Sensorelements vorgesehen ist. An der mit den Kontakten versehenen Seite kann dabei in zweckmäßiger Weise das Substrat des LGA/MPM vorgesehen, zwischen den beiden kann etwa die Signalelektronik in Form des ASIC angeordnet sein. An der der Tragstruktur abgewandten Seite wiederum kann das Substrat sogenannte Bondpads mit Metallisierung als Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung aufweisen. Es sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Kontaktelemente auf der gleichen Seite wie die MPM-Struktur angeordnet sind.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sensorelement als APSM (Advanced Porous Silicon MEMS) - Sensorelement vorgesehen und eingerichtet sein, das in einer vorgegossenen Kavität des LGA/MPM angeordnet ist. Das Sensorelement ist dabei in vorteilhafter Weise in einem APSM-Prozeß (Advanced Porous Silicon Membrane) hergestellt, bei dem eine monokristalline Startschicht für die spätere Membran erzeugt wird. Diese wird anschließend anhand eines Ätzverfahrens unterätzt und eine poröse Siliziumschicht erzeugt, wo anschließend eine Kavität sein wird. Anschließend wird epitaktisch eine monokristalline Siliziumschicht aufgebracht, die später die Sensorelementmembran bildet. Durch Temperaturbeaufschlagung (Atomumlagerung) wird eine Kavität unter Vakuum geschaffen, die später die Absolutdruck-Messung gestattet. An der Membran aufgebrachte Piezowiderstände messen dann die Durchbiegung der Membran. Mit diesem APSM-Prozess, der beispielsweise in der
DE 10 2004 036 035 A1 und
EP 1810947 B1 beschrieben wird, lässt sich eine robuste Membran schaffen, außerdem kommt dieser Prozess in vorteilhafter Weise mit rein oberflächenmechanischer Bearbeitung aus. Die entstandene monokristalline Schicht ist dabei absolut dicht und stabil. Das Sensorelement kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als sogenanntes stressentkoppeltes Sensorelement.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann an der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung die Tragstruktur mit weiteren passiven elektrischen Strukturen bzw. Komponenten versehen sein, die in dessen Substrat eingebracht sind. Bereits oben erwähnt wurde die Sensorelementmembran aus einer monokristallinen Siliziumschicht, an der Widerstände angeordnet sein können, diese können etwa an der Schicht eindiffundiert sein, so dass es abhängig von der Verformung der Sensorelementmembran zur Ausbildung einer Widerstandsänderung bei Beaufschlagung kommt, die Widerstände sind dabei in Art einer Wheatstonebrücke geschaltet. Da hierbei keine Spannung erzeugt wird, sondern über die Druckänderung nur der elektrische Widerstand geändert wird, handelt es sich hierbei um passive Elemente bzw. Strukturen, deren Temperaturabhängigkeit ebenfalls durch die Brückenschaltung eliminiert werden kann. Solche Sensoren weisen eine relativ hohe Empfindlichkeit auf und können zu günstigen Kosten hergestellt werden.
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Um die an dem Sensorgehäuse angeordnete, den aufgebrachten Druck aufnehmende und vermittelnde Membran der Drucksensoreinrichtung in vorteilhafter Weise vor unerwünschten mechanischen Einflüssen, wie etwa Druckspitzen, in einem zu vermessenden Volumenstrom schützen zu können, kann an einer anderen Weiterbildung der Drucksensoranordnung an der dem Sensorgehäuse abgewandten Seite der Membran ein mechanisches Schutzglied angeordnet sein, welches die Membran im Wesentlichen mittelbar überdeckt. Dabei kann es sich beispielsweise etwa um eine sich im Wesentlichen parallel zu der Membran erstreckende, mit dem Gehäuse verbundene, unterbrochenen Platte oder eine Art Gitter handeln. Die betreffenden Durchbrüche erlauben den Zugriff des zu vermessenden Mediums auf die Membran, deren Druckbeaufschlagung dann an die Sensorelementmembran weiter gegeben werden kann. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar.
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In geeigneter Weise das Sensorelement vor aggressiven und /oder korrosiven Medien schützend, kann das inkompressible Fluid als Öl, beispielsweise als synthetisches Öl, ausgebildet sein. Nach Anordnung der Drucksensoreinrichtung innerhalb des Drucksensorgehäuses können verbliebene Restvolumina vor Verschließen des Gehäuses mit einer Membran oder einem anderen Verschluss beispielsweise, und ggf. auch unter anderem, vorteilhaft mit dem betreffenden inkompressiblen Fluid aufgefüllt werden, so das ein allseitiger Schutz des Sensorelements bzw. der Drucksensoreinrichtung gewährleistet ist. Es ist auch die Verwendung anderer in-kompressibler Medien, beispielsweise anderer geeigneter Öle denkbar.
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Dabei ist bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Drucksensoranordnung auch das Design des Ölpuffers von Belang, der vorteilhaft die Positionierung der Drucksensoreinrichtung innerhalb des Drucksensorgehäuses derart vorsieht, dass das Sensorelement dauerhaft durch allseitige Einbettung in den Ölpuffer einem isostatischen Druck ausgesetzt ist, so dass auch hierdurch eine physikalische Schädigung der Drucksensoreinrichtung sicher vermieden werden kann.
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Die Erfindung schafft gemäß dem Anspruch 8 auch ein Verfahren zur Herstellung einer Drucksensoranordnung mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten:
- - Herstellen der Drucksensoreinrichtung durch zur Verfügung stellen eines Sensorelements, Anordnen des Sensorelements in einer Kavität einer LGA/MPM-Trägerstruktur, an welcher wenigstens ein Signalverarbeitungselement integriert ist, und anschließendes Einbetten des Sensorelements in die Trägerstruktur zu der Drucksensoreinrichtung;
- - Einbringen der Drucksensoreinrichtung in ein mit einer Membran zu versehendes Drucksensorgehäuse und Abstützen der Drucksensoreinrichtung in dem Drucksensorgehäuse;
- - Anschließen der Drucksensoreinrichtung an die elektrische Verdrahtung des Drucksensorgehäuses, Verfüllen eines innerhalb des Drucksensorgehäuses verbleibenden Restvolumens mit einem inkompressiblen Fluid;
- - Verschließen des Drucksensorgehäuses durch eine Membran oder einen Öffnungsverschluss.
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Auch mit dem genannten Verfahren wird in geeigneter Weise und insbesondere mit einfachen Mitteln und kostengünstig ein Schutz für eine LGA/MPM-Tragstruktur, in welche ein Sensorelement zu einer Drucksensoreinrichtung einbettbar (moldbar) ist, gegenüber aggressiven Medien gewährleistet. Bei Verwendung eines geeigneten Sensorelements lässt sich die Drucksensoreinrichtung vor der Anordnung in dem Drucksensorgehäuse bereits abgleichen, einzeln, aber auch in ganzen Chargen gleichzeitig. Auch hierbei bildet der MPM-Anteil, in den der ASIC eingebracht ist (premolded), mit seiner Kavität ein eigenes Innengehäuse für das Sensorelement. Hierbei kann die Drucksensoreinrichtung vorteilhaft mit einem sogenannten Leadframe vorgesehen sein, an dem das Drucksensorelement mit dem ASIC elektrisch verbindbar ist, wofür die jeweiligen Signalpins an den Frame gebondet werden. Dies geschieht bei dem ASIC vor dem Verbundprozeß des Gießens, das Drucksensorelement wird anschließend gebondet.
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Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, die Drucksensoreinrichtung mit dem Sensorelement vor dem Einbetten in das Drucksensorgehäuse hinsichtlich der Temperatur zu kompensieren, so dass in einer Drucksensoranordnung eine bereits abgeglichene Drucksensoreinrichtung sofort bzw. jederzeit einsetzbar ist, die darüber hinaus kostengünstig bereit gestellt werden kann, da dieser Abgleich bei bekannten Parametern an der LGA/MPM-Drucksensoreinrichtung als System-in-Package für viele Drucksensoreinrichtungen in kurzer Zeit durchführbar ist. Dies hängt auch mit dem Umstand zusammen, dass diese Drucksensoreinrichtungen durch bei der Fabrikation von Halbleitern, insbesondere von MEMS-Modulen, sowie deren Zusammenbau zu Messmodulen gebräuchliche Standardmaschinen gefertigt und verarbeitet werden können.
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In einer gut handhabbaren Variante des Verfahrens, die die Sensorelementmembran vor dem Zugriff schädlicher mechanischer Einflüsse bereits direkt nach Positionierung innerhalb des Drucksensorgehäuses schützt, können die elektrischen Anschlüsse des Sensorelements nach dessen Einbringen in das Drucksensorgehäuse in Gebrauchsstellung der Gehäusemembran abgewandt angeordnet werden, so dass sie an der offenen Gehäuseseite freiliegen. Überdies können sie dann einfach verschaltet werden, und nach der Verschaltung das Verschlussteil des Gehäuses über der offene Seite angeordnet und das Gehäuse so verschlossen werden.
Nach Füllung mit dem inkompressiblen Fluid kann die betreffende Befüllöffnung an dem Drucksensorgehäuse etwa über eine Kugelpressung verschlossen und versiegelt werden.
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Zur Minimierung des Fluidvolumens an inkompressibler Flüssigkeit in dem Innern des Drucksensorgehäuses kann bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen einem oder mehreren Gehäusebereichen des Drucksensorgehäuses und dem Sensorelement wenigstens ein Füllelement, bevorzugt eine Mehrzahl von Füllelementen, angeordnet werden. Dies können kunststoffartige, keramische oder metallene Teile sein, die auch als Spacer bezeichnet werden. Bevorzugt kann bei einer weiteren Variante dann etwa ein Füllelement oder eine Mehrzahl von Füllelementen innerhalb des Drucksensorgehäuses, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Sensorelement eine geschlossene Struktur bilden.
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Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung ist in Anspruch 14 definiert . Bevorzugt kann dabei zwischen dem Randbereich und dem Flansch ein Dichtmittel, beispielsweise ein O-Ring, anordenbar sein.
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Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile kann auf die obigen Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Drucksensor-Anordnung und ihrem Herstellungsverfahren verweisen werden.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Darstellung zeigen hierbei
- 1 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung mit Substrat und der durch eine LGA/MPM-Struktur gebildeten Tragstruktur, an der ein APSM-Drucksensorelement aufgenommen ist, vor dem Einbetten des Sensorelements;
- 2 eine beispielhafte Auftragung von eingangsseitigem und ausgangsseitigem Drucksignal bei verschieden starken Druckbeaufschlagungen der erfindungsgemäßen Drucksensoreinrichtung mit einem in einem Öl gelagerten Drucksensorelement;
- 3a-d verschiedene perspektivische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drucksensoranordnung, bei dem die Drucksensoreinrichtung in einem Gehäuse angeordnet wird;
- 4a,b eine geschnittene Seitenansicht und eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Drucksensoranordnung, bei der dessen Gehäuse mit einer Kugeldichtung verschlossen ist;
- 5 eine explodierte perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, bei der eine erfindungsgemäße Drucksensoranordnung für Anwendungen im Automotive-Sektor medienrobust in einem so-genannten 2nd level Gehäuse integriert ist.
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In allen Abbildungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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In der 1 erkennt man zunächst eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Drucksensoranordnung mit der im Entstehen begriffenen Drucksensoreinrichtung 12. Dabei ist das LGA-Substrat 14 zu erkennen, an dem passive Komponenten 22 in Form von Wiederständen integriert sind. Das LGA-Substrat 14 ist mittels eines Kunststoffs bereits mit dem ASIC 24 zu einer LGA/MPM-Tragstruktur 16 zusammengefügt. Bei der Fertigung der Tragstruktur 16 wurde eine Kavität 18 freigelassen, in welche in der Darstellung der 1 der APSM-Sensorelement 20, also ein Advanced Porous Silicon MEMS-Sensorelement 20, eingelegt ist. Nach dessen Kontaktierung wird das Sensorelement 20 in die Tragstruktur 16 eingebettet und derart die erfindungsgemäße Drucksensoreinrichtung 12 geschaffen.
An der der Kavität 18 abgewandten Seite des Substrats sind metallisierte Kontaktelemente 26 zu erkennen, die der elektrischen Kontaktierung der Drucksensoreinrichtung 12 dienen. Die ebenfalls erkennbaren, aus unterschiedlichen Richtungen auf die Drucksensoreinrichtung weisenden Pfeile dienen der Verdeutlichung des Umstands, dass die anschließend in ein Ölvolumen der Drucksensoranordnung 10 zu verbringende Drucksensoreinrichtung 12 dort einem allseitigen isostatischen Druck ausgesetzt ist.
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Die 2 zeigt demgegenüber als Graph 30 eine Auftragung des eingangsseitigen gegen den ausgangsseitigen Druck einer in ein Silikonöl eingebetteten Drucksensoreinrichtung 12, aus dieser Auftragung wird die lineare elektrische Antwort des erfindungsgemäßen Sensorelements auf verschiedene Stimuli sich unterscheidenden Druckbetrags deutlich.
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In den 3a-3d ist der Schutz einer Drucksensoreinrichtung 12 vor aggressiven Medien durch Anordnung in einem Sensorgehäuse 30 in verschiedenen perspektivischen Darstellungen des jeweils gleichen Sensorgehäuses 30 zu sehen, das nach Anordnung der Drucksensoreinrichtung12 durch Anordnung der Membran 32 geschlossen und versiegelt wird. Die 3a zeigt dabei das Sensorgehäuse 30 über dessen Öffnung die Membran 32 positioniert ist, in der 3b ist dasselbe Sensorgehäuse 30 mit abgenommener Membran 32 dargestellt, so dass die dahinter angeordnete Drucksensoreinrichtung 12 sichtbar wird. Deren Positionierung in einer Ausnehmung 34 ist mittels segmentartiger Füllelemente 36 eingerichtet, die das Volumen der Ölfüllung 38 des in das Sensorgehäuse zu füllenden Silikonöls reduzieren. Die Drucksensoreinrichtung 12 fasst dabei mit den Füllelementen zwischen diesen freigelassene Ausnehmungen ein, die anschließend mit dem Öl als Fluid aufgefüllt werden. Das betreffende Volumen erschließt sich aus der 3c, die eine rückwärtige Ansicht des Sensorgehäuses 30 aus der 3b zeigt, bei der der Gehäusedom 40 entfernt wurde, den man wiederum aber in der Darstellung der 3d erkennt und an dem zwei isolierte metallene Kontaktstifte 44 zur Kontaktierung der Drucksensoreinrichtung 12 nach außen geführt sind.
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Die 4a und 4b zeigen eine andere Ausführung einer Drucksensoranordnung 10 mit einer Drucksensoreinrichtung 12 , die derjenigen aus den 3a-d jedoch strukturell sehr ähnlich ist. In der 4a erkennt man dabei wiederum das in der Ölfüllung 38 aufgenommene, an der LGA/MPM-Tragstruktur angeordnete APSM-Sensorelement 20, mit welchem die Drucksensoreinrichtung 12 versehen und in dem Sensorgehäuse 30 angeordnet ist. An dem Sensorgehäuse 30 ist die Membran 32, die den Druck von außen über die Ölfüllung 38 an das Sensorelement 20 vermittelt, durch den Gehäusering 42 gehalten. Die elektrische Kontaktierung der Drucksensoreinrichtung12 ist durch metallene Kontaktstifte 44, die gegenüber dem ebenfalls metallenen Sensorgehäuse durch jeweils eine ringförmige Glasisolation 45 isoliert ist, nach außen geführt. Die 4b zeigt das Sensorgehäuse 30 der 4a in geschlossenem Zustand, wobei die Ölfüllung in das Gehäuseinnere über eine Befüllöffnung 46 zugeführt wird, die durch eine Kugelpressung versiegelt ist.
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Die 5 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel einer Drucksensoranordnung 10 als medienrobustes Sensorpaket , das in einer Messvorrichtung 100 einer Automotive-Anwendung, das ein sogenanntes 2nd level Peripheriepaket bildet, angeordnet ist. Die Drucksensoranordnung 10 ist hierbei in einer Aufnahme 107 eines Paketgehäuses 102 aufgenommen, dessen elektrische Kontakte 103 in Gebrauchsstellung mit den Kontakten 44 des Sensorgehäuses 30 kontaktiert sind. Die Drucksensoranordnung 10 weist zum mechanischen Schutz ihrer Membran 32 ein Schutzglied 48 in Form einer stirnseitigen, durchbrochenen, mit dem Sensorgehäuse 30 verbundenen Platte 49 auf. Das Schutzglied 48 des Sensorgehäuses 30 der Drucksensoranordnung 10 ist dem Anschlussstück 104 des Pakets zugewandt, dessen der Drucksensoranordnung 10 zugewandte Fläche bildet einen Flansch 105, an welchem die Drucksensoranordnung 10 sich abstützt. Zwischen diesen beiden ist außerdem ein Dichtmittel 106 in Art eines O-Rings angeordnet.
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Demnach betrifft die vorstehend beschriebene Erfindung als eine Drucksensoranordnung 10 mit zumindest einer Drucksensoreinrichtung 12, die Drucksensoreinrichtung 12 ist mit wenigstens einem Sensorelement 20 ausgebildet, welches in einer Kavität 18 einer Tragstruktur 16 angeordnet ist, wobei an der Tragstruktur 16 Signalverarbeitungselemente integriert sind, wobei in die Tragstruktur 16 das wenigstens eine Sensorelement 20 zu der Drucksensoreinrichtung 12 einbettbar ist und wobei die Tragstruktur 16 durch eine Land Grid Array/ Mold Premold-Struktur (LGA/MPM) gebildet ist. Die Drucksensoreinrichtung 12 ist in ein mit einer Membran 32 zu versehendes Sensorgehäuse 30 eingebracht und in diesem abgestützt, wobei ein Restvolumen des mit zumindest einer Membran 32 versehenen Sensorgehäuses 30, an dessen Verdrahtung die Drucksensoreinrichtung 12 elektrisch angeschlossen ist; mit einem inkompressiblen Fluid verfüllt ist.
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Die beschriebene Drucksensoranordnung 10 ermöglicht einen Schutz der Drucksensoreinrichtung 12 mit ihrem APSM-Sensorelement 20 mit ASIC 24 und passiven Komponenten 22 sowie den elektrischen Anschlüssen wie Kontaktelementen 26 , gegenüber aggressiven Medien durch Platzierung in einer Ölfüllung des Sensorgehäuses 30. Drucksensoranordnung 10 mit zumindest einer Drucksensoreinrichtung 12 ist zum einen also robust bzw. geschützt gegen aggressive Medien ausgebildet, zum anderen ist aber auch ein einfacher Temperaturabgleich zur Kompensation des Einflusses der Ölfüllung über die Temperatur an ihr möglich, überdies ist sie kostengünstig herstellbar. Es erweist sich hierbei. dass die betreffende Drucksensoranordnung 10 besonders vorteilhaft in einem mittleren Druckbereich zwischen 5 bar und etwa 70 bar eingesetzt werden, wofür eine sonst zur unidirektionalen Kleindruckbestimmung verwendete Drucksensoreinrichtung 12 durch Einbettung in die beschriebene Ölfüllung der Drucksensoranordnung 10 unter isostatischer Belastung zur Bestimmung mittlerer Drücke eingesetzt werden kann, ohne der Gefahr der Beschädigung zu unterliegen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6311561 B1 [0002]
- US 6577244 B2 [0002]
- US 6938490 B2 [0002]
- DE 102004036035 A1 [0008]
- EP 1810947 B1 [0008]
