DE102017219986A1 - Pressure sensor module and pressure sensor device with a pressure sensor module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein flexibel einsetzbares Drucksensormodul (100), aufweisend einen Modulträger (101) mit einem Substrat (102), wobei auf dem ein Drucksensorchip (105) und eine mit dem Drucksensorchip (105) elektrisch verbundene Steuer- und Auswerteschaltung (107) angeordnet und mit Leiterbahnen (130) des Substrats (102) elektrisch verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteschaltung (107) ein ASIC-Schaltungsteil (108) und passive elektrische Bauelemente (109) aufweist, wobei weiterhin eine das ASIC-Schaltungsteil (108) und die passiven Bauelemente (109) auf dem Substrat (102) vollständig abdeckende Moldmasse (110) auf dem Substrat (102) angeordnet ist, wobei die Moldmasse (110) auf dem Substrat (102) eine Aussparung (111) aufweist, wobei der Drucksensorchip (105) in der Aussparung (111) angeordnet und dort mit einer Gel-Abdeckung (113) abgedeckt ist und wobei auf der von der Bestückungsseite (103) abgewandten Kontaktierungsseite (104) des Substrats (102) mit der Steuer- und Auswerteschaltung (107) elektrisch verbundene Kontaktierungsflächen (131) vorhanden sind. Das Drucksensormodul (100) weist speziell geformte von dem Modulträger (101) abstehende elektrische Anschlusselemente (120) auf, die eine hohe Medienresistenz und Vibrationsfestigkeit aufweisen. The invention relates to a flexible pressure sensor module (100), comprising a module carrier (101) with a substrate (102), on which a pressure sensor chip (105) and a control and evaluation circuit (107) electrically connected to the pressure sensor chip (105) and electrically connected to printed conductors (130) of the substrate (102), wherein the control and evaluation circuit (107) has an ASIC circuit part (108) and passive electrical components (109), wherein the ASIC circuit part (108) and the passive components (109) on the substrate (102) completely covering molding compound (110) on the substrate (102) is arranged, wherein the molding compound (110) on the substrate (102) has a recess (111), wherein the pressure sensor chip (105) in the recess (111) is arranged and covered there with a gel cover (113) and wherein on the side facing away from the component side (103) contacting side (104) of the substrate (102) with the control and Evaluation circuit (107) electrically connected contacting surfaces (131) are present. The pressure sensor module (100) has specially shaped electrical connection elements (120) projecting from the module carrier (101), which have high resistance to media and vibration resistance.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul und eine Drucksensorvorrichtung mit einem solchen Drucksensormodul. Drucksensormodule werden zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums eingesetzt und können zu diesem Zweck in einer Drucksensorvorrichtung verbaut werden. Derartige Drucksensorvorrichtungen werden beispielsweise in der Automobiltechnik eingesetzt, beispielsweise in Partikelfiltern bzw. für Partikelfilter oder in Motorsteuerungssystemen mit Partikelfilter sowie in einer Niederdruckabgasrückführung oder als Tankdrucksensor oder in anderer Weise. Aufgrund der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten besteht ein Bedarf an einem flexibel einsetzbaren Drucksensormodul, das in einer an den jeweiligen Anwendungsfall angepassten Drucksensorvorrichtung verbaut werden kann. Die Drucksensorvorrichtung weist eine an den Anwendungsfall angepasste Druckanschlussgeometrie und Gehäusestruktur auf, wohingegen das Drucksensormodul als kleinbauende Einheit in unterschiedlichen Einbausituationen flexibel in einer Gehäuseaufnahme der jeweiligen Drucksensorvorrichtung einsetzbar ist.The invention relates to a pressure sensor module and a pressure sensor device with such a pressure sensor module. Pressure sensor modules are used for detecting a pressure of a fluid medium and can be installed for this purpose in a pressure sensor device. Such pressure sensor devices are used, for example, in automotive technology, for example in particle filters or for particle filters or in engine control systems with a particle filter and in a low-pressure exhaust gas recirculation or as a tank pressure sensor or in another way. Due to the variety of applications, there is a need for a flexible pressure sensor module that can be installed in a customized to the particular application pressure sensor device. The pressure sensor device has a pressure connection geometry and housing structure adapted to the application, whereas the pressure sensor module as a small-sized unit can be flexibly inserted in a housing receptacle of the respective pressure sensor device in different installation situations.
Ein Drucksensormodul ist beispielsweise aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul der gattungsbildenden Art, wobei das Drucksensormodul von dem Modulträger abstehende elektrische Anschlusselemente aufweist, wobei die Anschlusselemente jeweils eine Längserstreckung aufweisen, wobei die Anschlusselemente in Richtung ihrer Längserstreckung gesehen jeweils an einem Ende einen Kopfabschnitt und ihrem von dem Kopfabschnitt abgewandten Ende einen Anschlussabschnitt aufweisen, wobei der Kopfabschnitt in einer zu dem Substrat parallelen Ebene und senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung eine größere Breite aufweist als die restlichen Abschnitte des jeweiligen Anschlusselementes in dieser Richtung, wobei der Kopfabschnitt des jeweiligen Anschlusselementes ausgestaltet ist mit einer der Kontaktierungsseite des Substrats zugewandten ebenen Kontaktfläche, die auf eine dem jeweiligen Anschlusselement zugeordnete elektrische Kontaktierungsfläche an der Kontaktierungsseite des Substrats direkt aufgelötet ist, wobei die Anschlusselemente jeweils zwischen dem Kopfabschnitt und dem Anschlussabschnitt einen elastischen Abschnitt aufweisen, wobei der elastische Abschnitt eine wechselseitige Umbiegung aufweist, wobei das jeweilige Anschlusselement in Richtung seiner Längserstreckung gesehen, ausgehend von dem Kopfabschnitt an einer ersten Biegestelle in Richtung der Bestückungsseite gebogen und an einer in Richtung der Längserstreckung hinter der ersten Biegestelle angeordneten zweiten Biegestelle in Richtung der Kontaktierungsseite derart zurückgebogen ist, dass der jeweilige Anschlussabschnitt des Anschlusselementes parallel zu der Kontaktfläche verläuft.The invention relates to a pressure sensor module of the generic type, wherein the pressure sensor module of the module carrier projecting electrical connection elements, wherein the connection elements each have a longitudinal extension, wherein the connection elements seen in the direction of their longitudinal extent each at one end a head portion and its end remote from the head portion one Have in the connecting portion, wherein the head portion in a plane parallel to the substrate and perpendicular to the longitudinal direction has a greater width than the remaining portions of the respective connection element in this direction, wherein the head portion of the respective connection element is configured with a contacting side of the substrate facing planar contact surface , which is soldered directly to an electrical contact surface associated with the respective connection element on the contacting side of the substrate, wherein the connection each elastic element between the head portion and the connecting portion having an elastic portion, wherein the respective connecting element seen in the direction of its longitudinal extension, starting from the head portion at a first bend in the direction of the component side and bent in a direction the longitudinal extent of the second bending point arranged behind the first bending point in the direction of the contacting side is bent back such that the respective connection portion of the connection element extends parallel to the contact surface.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Drucksensormodul ermöglicht durch die spezielle Ausgestaltung und Befestigung der Anschlusselemente an dem Drucksensormodul eine hohe Resistenz des Drucksensormoduls inbesondere gegen Iod und Diiodmethan, bei einer gleichzeitig hohen Belastbarkeit der Anschlusselemente gegenüber Vibrations- und Schüttelbelastungen.The pressure sensor module according to the invention made possible by the special design and Attachment of the connection elements to the pressure sensor module a high resistance of the pressure sensor module in particular against iodine and Diiodmethan, with a simultaneously high load capacity of the connection elements against vibration and shaking loads.
Durch die Kombination der bekannten Moldtechnik zum Schutz des ASIC-Schaltungsteils und der passiven elektrischen Bauelemente mit der speziellen Ausgestaltung der an der Unterseite des Substrats aufgelöteten Anschlusselemente wird eine vielseitige Anwendung des Drucksensormoduls in unterschiedlichen Drucksensorvorrichtungen in Kombination mit einer hohen Medienresistenz erreicht. Die Anschlusselemente können die im Stand der Technik verwandten Bonddrahtverbindungen vollständig ersetzten, sind aber aufgrund ihrer Ausgestaltung gegen Schüttelbelastungen stabil und können direkt mit Leiterbahnen der Drucksensorvorrichtung verschweißt werden. Diese Verbindung ist deutlich preiswerter herstellbar als die im Stand der Technik eingesetzte Klebeverbindung. Durch die Ausgestaltung des zur Lötung vorgesehen Kopfabschnittes der Anschlusselemente wird eine stabile mechanische und elektrische Verbindung mit der jeweils zugeordneten Kontaktierungsfläche des Substrats erzielt. Die federnd ausgestalteten Anschlusselemente sind jeweils an ihren beiden Enden durch die Lötverbindung mit den Kontaktierungsflächen einerseits und die Schweißverbindung mit den Leiterbahnen der Drucksensorvorrichtung andererseits gegenüber Vibrationsbelastungen besonders stabil ausgebildet. Das erfindungsgemäße Drucksensormodul ist mittels kostengünstiger Standardverfahren herstellbar.The combination of the known molding technique for protecting the ASIC circuit part and the passive electrical components with the special design of the soldered to the underside of the substrate connection elements versatile application of the pressure sensor module is achieved in different pressure sensor devices in combination with a high media resistance. The connection elements can completely replace the bonding wire connections used in the prior art, but are stable due to their design against shaking loads and can be welded directly to conductor tracks of the pressure sensor device. This compound is much cheaper to produce than the adhesive bond used in the prior art. Due to the configuration of the head portion of the connecting elements provided for soldering, a stable mechanical and electrical connection is achieved with the respective associated contacting surface of the substrate. The resiliently designed connection elements are each formed at their two ends by the solder joint with the contacting surfaces on the one hand and the welded connection with the conductor tracks of the pressure sensor device on the other hand against vibration loads particularly stable. The pressure sensor module according to the invention can be produced by means of cost-effective standard methods.
Im Folgenden bezeichnet der Begriff „Druck“ beispielsweise einen Partialdruck und/oder einen Absolutdruck und/oder einen Differenzdruck und/oder ein Druckprofil und/oder eine Druckentwicklung, beispielsweise über die Zeit. Beispielsweise kann es sich bei dem Druck auch um eine Differenz mehrerer Drücke handeln. Das Drucksensormodul kann also insbesondere eine Differenzdruckmessvorrichtung sein, also eine Vorrichtung, welche eingerichtet ist, um eine Differenz zwischen einem ersten Druck, beispielsweise in einem ersten Druckraum, und einem zweiten Druck, beispielsweise in einem zweiten Druckraum, zu erfassen. Beispielsweise kann es sich bei einem dieser Druckräume um einen Referenzdruckraum handeln, beispielsweise einem Raum mit Atmosphärendruck. Ein anderer Druckraum kann beispielsweise mit dem zu messenden Druck eines Messmediums beaufschlagt sein. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.In the following, the term "pressure" designates, for example, a partial pressure and / or an absolute pressure and / or a differential pressure and / or a pressure profile and / or a pressure development, for example over time. For example, the pressure may also be a difference of several pressures. Thus, the pressure sensor module may in particular be a differential pressure measuring device, ie a device which is set up to detect a difference between a first pressure, for example in a first pressure chamber, and a second pressure, for example in a second pressure chamber. For example, one of these pressure chambers may be a reference pressure chamber, for example a room with atmospheric pressure. Another pressure chamber can be acted upon, for example, with the pressure to be measured of a measuring medium. Other embodiments are possible.
Unter einem „fluiden Medium“ ist grundsätzlich ein beliebiger Stoff im fluiden, insbesondere gasförmigen, Zustand zu verstehen. Beispielsweise kann es sich um einen Stoff handeln, welcher einer beliebig langsamen Scherung keinen Widerstand entgegensetzt. Im Allgemeinen kann der fluide Zustand temperatur- und/oder druckabhängig sein. Das fluide Medium kann als Reinstoff oder als Stoffgemisch vorliegen.Under a "fluid medium" is basically any substance in the fluid, in particular gaseous state to understand. For example, it may be a substance which does not resist any slow shear. In general, the fluid state can be temperature and / or pressure dependent. The fluid medium can be present as a pure substance or as a substance mixture.
Der Begriff „Moldmasse“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Material, welches in einem Ausgangszustand einem Formgebungsprozess in einer Form oder einem Werkzeug unterzogen werden kann. Insbesondere kann es sich um ein aushärtbares Material oder Materialgemisch handeln, welche in einem Ausgangszustand geformt werden kann, um dann auszuhärten und formstabil zu bleiben. Insbesondere kann die Moldmasse mindestens einen Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch oder auch mindestens ein Ausgangsmaterial für einen Kunststoff umfassen. Beispielsweise kann die Moldmasse mindestens ein Fließharz und/oder ein Kunstharz und/oder ein Duroplast umfassen. Auch andere Materialien sind denkbar. Die Moldmasse kann eingerichtet sein, um das Substrat mitsamt den Bauelementen zumindest teilweise zu umschließen. Die Moldmasse kann eingerichtet sein, um die Bauelemente vor Beeinträchtigungen durch mechanische Beschädigung, Verschmutzung oder dergleichen zu schützen. Die Moldmasse kann derart ausgestaltet sein, dass der Drucksensorchip zumindest teilweise von der Moldmasse unbedeckt ist.The term "molding compound" basically refers to any material which, in an initial state, can be subjected to a molding process in a mold or a tool. In particular, it may be a curable material or mixture of materials, which may be formed in an initial state to then cure and remain dimensionally stable. In particular, the molding compound may comprise at least one plastic or a plastic mixture or at least one starting material for a plastic. For example, the molding compound may comprise at least one flow resin and / or a synthetic resin and / or a thermoset. Other materials are conceivable. The molding compound can be designed to at least partially surround the substrate together with the components. The molding compound may be configured to protect the components from damage due to mechanical damage, contamination or the like. The molding compound may be configured such that the pressure sensor chip is at least partially uncovered by the molding compound.
Der Modulträger kann weiterhin mindestens eine Drucköffnung aufweisen. Beispielsweise kann die Drucköffnung eine Durchlassbohrung sein oder umfassen.The module carrier can furthermore have at least one pressure opening. For example, the pressure port may be or include a passage bore.
Bei dem Drucksensorchip handelt es sich um ein Halbleitersubstrat, das ausgebildet ist, um mindestens einen Druck eines fluiden Mediums zu erfassen. Der Drucksensorchip weist eine Membran auf. Die Membran kann beispielsweise einseitig dem Druck des fluiden Mediums ausgesetzt werden und sich unter diesem Einfluss mehr oder weniger stark durchbiegt. Der Drucksensorchip kann vorzugsweise aus porösen Silizium ausgebildet sein.The pressure sensor chip is a semiconductor substrate that is configured to detect at least one pressure of a fluid medium. The pressure sensor chip has a membrane. The membrane can, for example, be exposed to the pressure of the fluid medium on one side and bend more or less under this influence. The pressure sensor chip may preferably be formed of porous silicon.
Der Drucksensorchip ist weiterhin ganz oder teilweise mit einer Gelabdeckung abgedeckt. Die Gel-Abdeckung stellt einen Schutz des Drucksensorchips vor äußeren Einflüssen bereit. Unter einem Gel wird ist ein disperses System verstanden, das aus mindestens zwei Komponenten besteht. Die feste Komponente bildet dabei ein schwammartiges, dreidimensionales Netzwerk, dessen Poren durch eine Flüssigkeit oder ein Gas gefüllt sind. Beispielsweise kann es sich um eine Silikon-Gel handeln.The pressure sensor chip is still completely or partially covered with a gel cover. The gel cover provides protection of the pressure sensor chip from external influences. A gel is understood to mean a disperse system which consists of at least two components. The solid component forms a sponge-like, three-dimensional network whose pores are filled by a liquid or a gas. For example, it may be a silicone gel.
Der Begriff „Steuer- und Auswerteeinheit“ bezeichnet eine elektrische und/oder elektronische Schaltung, welche eingerichtet ist, um mindestens ein Signal, insbesondere ein elektrisches Signal, zu detektieren und/oder einzustellen. Beispielsweise kann die Steuer- und Auswerteeinheit mindestens ein ASIC-Schaltungsteil (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und mindestens ein passives elektrisches Bauelement, beispielsweise einen Kondensator aufweisen. Auch andere Ausgestaltungsformen sind grundsätzlich denkbar.The term "control and evaluation unit" denotes an electrical and / or electronic circuit which is set up to at least one signal, in particular an electrical signal, to detect and / or adjust. By way of example, the control and evaluation unit can have at least one ASIC circuit part (application-specific integrated circuit) and at least one passive electrical component, for example a capacitor. Other embodiments are conceivable in principle.
Das Substrat des Modulträgers kann eine Leiterplatte sein und Leiterbahnen umfassen. Insbesondere kann es sich um ein LGA-Substrat (Land Grid Array) handeln. Leiterbahnen können zur elektrischen Verbindung der elektronischen Bauteile eingesetzt werden. Die Leiterbahnen können beispielsweise aus Kupfer oder Gold hergestellt sein. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Der Drucksensorchip und und die Steuer- und Auswerteeinheit sind mit den Leiterbahnen elektrisch verbunden. Insbesondere können das Sensorelement und/oder die Steuer- und Auswerteeinheit Bondpads aufweisen, welche elektrisch mit Bondflächen der Leiterbahnen verbunden sind.The substrate of the module carrier may be a printed circuit board and comprise conductor tracks. In particular, it may be an LGA substrate (Land Grid Array). Printed conductors can be used for the electrical connection of the electronic components. The interconnects may be made of copper or gold, for example. Other materials are also conceivable. The pressure sensor chip and the control and evaluation unit are electrically connected to the conductor tracks. In particular, the sensor element and / or the control and evaluation unit may have bonding pads which are electrically connected to bonding surfaces of the conductor tracks.
Die Bondflächen der Leiterbahnen können zumindest teilweise durch ein Schutzmaterial abgedeckt sein. Das Schutzmaterial kann eingerichtet sein, um einen Schutz der Bondflächen von äußeren Einflüssen bereitzustellen. Das Schutzmaterial kann beispielsweise ein Harz, insbesondere ein Epoxidharz oder einen Silikonkleber umfassen. The bonding surfaces of the conductor tracks can be at least partially covered by a protective material. The protective material may be arranged to provide protection of the bonding surfaces from external influences. The protective material may comprise, for example, a resin, in particular an epoxy resin or a silicone adhesive.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.Advantageous embodiments and further developments of the invention are made possible by the features contained in the dependent claims.
Vorteilhaft kann die erste Biegestelle der Anschlusselemente in Richtung der Längserstreckung der Anschlusselemente höchstens 3 mm von einer Randkante des Substrats entfernt sein. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass der für die Anordnung des Drucksensormoduls in einer Drucksensorvorrichtung benötigte Bauraum in seinen seitlichen Abmessungen klein ist. Da die Drucksensormodule auch in Überkopfmontage oder in einer dazu um 180° gewendeten Position in „Normallage“ verbaut werden können, wird dadurch auch bei einer Drehung des Drucksensormoduls zur Aufnahme der elastischen Abschnitte der Anschlusselement wenig Bauraum beansprucht.Advantageously, the first bending point of the connection elements in the direction of the longitudinal extension of the connection elements can be at most 3 mm away from a marginal edge of the substrate. This advantageously achieves that the space required for the arrangement of the pressure sensor module in a pressure sensor device is small in its lateral dimensions. Since the pressure sensor modules can also be installed in overhead mounting or in a position rotated by 180 ° to "normal position", thereby little space is claimed even with a rotation of the pressure sensor module for receiving the elastic portions of the connecting element.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Modulträger mit dem Substrat und der darauf angeordneten Moldmasse in einer Richtung senkrecht zur Bestückungsseite des Substrats eine Bauhöhe aufweisen und der Abstand einer von der Kontaktierungsseite abgewandten Seite eines Anschlussabschnitts von der Kontaktfläche eines Anschlusselementes zwischen 60 % und 100 % der Bauhöhe des Modulträgers beträgt. Durch diese Maßnahme wird einerseits ein ausreichende Elastizität der Anschlusselemente und andererseits erreicht, dass das Drucksensormodul sowohl in Normallage als auch in Überkopfposition einfach verbaut werden kann. Die Anschlussabschnitt befinden sich in beiden Lagen auf der Höhe des Modulträgers, so dass kein zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. Ein Verschweißen der Anschlussabschnitte mit Leiterbahnen einer Drucksensorvorrichtung ist daher in beiden Positionen leicht möglich.It is particularly advantageous if the module carrier with the substrate and the molding compound arranged thereon have a height in a direction perpendicular to the component side of the substrate and the distance of a side facing away from the contacting side of a connection portion of the contact surface of a connection element between 60% and 100% Height of the module carrier is. By this measure, on the one hand sufficient elasticity of the connection elements and on the other hand achieved that the pressure sensor module can be easily installed both in normal position and in overhead position. The connection sections are located in both layers at the height of the module carrier, so that no additional space is required. Welding the connection sections with conductor tracks of a pressure sensor device is therefore easily possible in both positions.
Die Moldmasse kann teilweise auch am Grund der Aussparung auf die Bestückungsseite des Substrats aufgebracht und der Drucksensorchip am Boden der Aussparung auf die Moldmasse aufgesetzt sein. In diesem Fall ist eine weitere Bauraumreduktion möglich, indem in einer Richtung senkrecht zur Bestückungsseite des Substrats, das ASIC-Schaltungsteil in einem Moldmassenabschnitt zwischen dem Drucksensorchip und dem Substrat angeordnet ist. Durch diese Maßnahme reduziert sich der Platzbedarf auf dem Substrat. In Kombination mit der Ausgestaltung der Anschlusselemente ergibt sich dadurch eine besonders kurze Baulänge des Drucksensormoduls. Diese Ausführungsform ist besonders günstig, wenn das Drucksensormodul zur Absolutdruckmessung ausgelegt ist.The molding compound can also be partially applied to the bottom of the recess on the component side of the substrate and the pressure sensor chip at the bottom of the recess to be placed on the molding compound. In this case, further space reduction is possible by arranging the ASIC circuit part in a mold mass portion between the pressure sensor chip and the substrate in a direction perpendicular to the mounting side of the substrate. This measure reduces the space requirement on the substrate. In combination with the configuration of the connection elements, this results in a particularly short overall length of the pressure sensor module. This embodiment is particularly favorable when the pressure sensor module is designed for absolute pressure measurement.
Das Drucksensormodul kann vorteilhaft eine Drucköffnung aufweisen, die in dem Substrat ausgebildet ist. Die Drucköffnung kann Innenwände aufweisen, die nur durch Material des Substrats begrenzt sind. Dies ist einfach herstellbar, indem die Drucköffnung als Bohrung in das Substrat, insbesondere in ein Leiterplattensubstrat eingebracht wird.The pressure sensor module can advantageously have a pressure opening which is formed in the substrate. The pressure opening may have inner walls that are limited only by material of the substrate. This is easy to produce by the pressure opening is introduced as a bore in the substrate, in particular in a printed circuit board substrate.
Vorteilhaft ist weiterhin eine Drucksensorvorrichtung mit dem vorgestellten Drucksensormodul, bei dem die Drucksensorvorrichtung ein Gehäuse mit mindestens einem Druckzuführungskanal aufweist und das Drucksensormodul in dem Gehäuse derart aufgenommen ist, dass das Drucksensormodul in einer Gehäuseaufnahme befestigt ist und den Druckzuführungskanal dort abdeckt, wobei die Anschlusselemente mit den Anschlussabschnitten jeweils an eine Leiterbahn der Drucksensorvorrichtung angeschweißt sind. Durch die Schweißverbindung entsteht eine besonders stabile Verbindung zwischen den Anschlusselementen und der Leiterbahn.Also advantageous is a pressure sensor device with the presented pressure sensor module, wherein the pressure sensor device has a housing with at least one pressure supply channel and the pressure sensor module is accommodated in the housing such that the pressure sensor module is mounted in a housing receptacle and covers the pressure supply channel there, wherein the connection elements with the Connection sections are each welded to a conductor track of the pressure sensor device. The welded connection creates a particularly stable connection between the connection elements and the conductor track.
Der Begriff „Gehäuse“ bezieht sich auf ein beliebig geformtes Element, welches eingerichtet ist, um Bauteile der Vorrichtung ganz oder teilweise zu umschließen und um diese Bauteile weiterhin von externen Einflüssen wie mechanischer Belastung oder Feuchtigkeit zu schützen. Das Gehäuse kann mindestens ein erstes Gehäuseteil, insbesondere eine Gehäusebasis, und mindestens ein zweites Gehäuseteil, insbesondere einen Gehäusedeckel, umfassen. Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil können stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Die Bezeichnungen „erstes“ und „zweites“ Gehäuseteil sind als reine Bezeichnungen anzusehen, ohne eine Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Gehäuseteilen und mehrere Arten von zweiten Gehäuseteilen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Gehäuseteile, beispielsweise dritte Gehäuseteile, vorhanden sein.The term "housing" refers to an arbitrarily shaped element which is arranged to completely or partially enclose components of the device and to further protect these components from external influences such as mechanical stress or moisture. The housing may comprise at least a first housing part, in particular a housing base, and at least one second housing part, in particular a housing cover. The first housing part and the second Housing part can be materially interconnected. The terms "first" and "second" housing part are to be regarded as pure designations, without indicating a ranking and without precluding, for example, the possibility that several types of first housing parts and several types of second housing parts or each of exactly one type may be provided. Furthermore, additional housing parts, for example, third housing parts, may be present.
Das Gehäuse kann mindestens eine Gehäuseaufnahme zur Aufnahme des Drucksensormoduls umfassen. Insbesondere kann es sich bei der Gehäuseaufnahme um eine Vertiefung in einem Gehäuseteil handeln. Das Drucksensormodul kann mittels einer Dichtklebung in der Gehäuseaufnahme befestigt sein. Das Gehäuse kann mindestens einen Druckraum umschließen. Der Druckraum kann gegenüber anderen Gehäuseräumen oder Druckräumen abgedichtet sein. Das Drucksensormodul kann auch teilweise in dem Druckraum und teilweise in einem anderen Gehäuseraum oder Druckraum angeordnet sein und gegen ein Gehäuseteil oder mehrere Gehäuseteile abgedichtet sein. Der Druckraum kann insbesondere ein Raum sein, in welchem mindestens ein Druck des fluiden Mediums herrscht, welcher von der Vorrichtung erfasst wird.The housing may comprise at least one housing receptacle for receiving the pressure sensor module. In particular, the housing receptacle may be a recess in a housing part. The pressure sensor module can be fastened by means of a sealing adhesive in the housing receptacle. The housing can surround at least one pressure chamber. The pressure chamber can be sealed off from other housing spaces or pressure chambers. The pressure sensor module may also be partially arranged in the pressure chamber and partly in another housing space or pressure chamber and be sealed against a housing part or a plurality of housing parts. The pressure chamber may in particular be a space in which there is at least one pressure of the fluid medium which is detected by the device.
Das Gehäuse kann einen oder zwei oder mehr als zwei Druckzuführungskanäle aufweisen. Jeder Druckzuführungskanal kann mit einem Druck beaufschlagbar sein, beispielsweise dem Druck eines Messmediums, einem Außendruck oder Referenzdruck, beispielsweise dem Druck einer Außenluft. Bevorzugt kann der Drucksensorchip des Drucksensormoduls über den Druckzuführungskanal derart mit dem fluiden Medium, welches einen zu erfassenden Druck aufweist, verbunden sein, dass dieser Druck von dem Drucksensorelement erfasst werden kann.The housing may have one or two or more than two pressure feed channels. Each pressure feed channel can be acted upon by a pressure, for example the pressure of a measured medium, an external pressure or reference pressure, for example the pressure of an outside air. Preferably, the pressure sensor chip of the pressure sensor module via the pressure supply channel in such a way with the fluid medium, which has a pressure to be detected, be connected, that this pressure can be detected by the pressure sensor element.
Über einen zweiten Druckzuführungskanal kann der Drucksensorchip mit mindestens einem weiteren Druck beaufschlagbar sein. Der weitere Druck kann sich bevorzugt von dem ersten Druck unterscheiden, kann jedoch auch mit dem ersten Druck übereinstimmen, beispielsweise ebenfalls zur Durchführung einer Kalibration und/oder eines Abgleichs.Via a second pressure supply channel, the pressure sensor chip can be acted upon by at least one additional pressure. The further pressure may preferably differ from the first pressure, but may also coincide with the first pressure, for example likewise for carrying out a calibration and / or an adjustment.
Vorteilhaft kann das Drucksensormodul mit der mit der Gel-Abdeckung versehenen Seite des Modulträgers über dem Druckzuführungskanal montiert sein. Diese Ausführungsform bietet sich beispielsweise zur Absolutdruckmessung oder Relativdruckmessung, beispielsweise für einen Tankdrucksensor an.Advantageously, the pressure sensor module can be mounted with the provided with the gel cover side of the module carrier over the pressure supply channel. This embodiment is suitable, for example, for absolute pressure measurement or relative pressure measurement, for example for a tank pressure sensor.
Vorteilhaft kann das Drucksensormodul auch zur Differenzdruckmessung vorgesehen sein und das Substrat des Drucksensormoduls eine Drucköffnung aufweisen, deren Innenwände nur durch Material des Substrats begrenzt sind. Die Kontaktierungsseite des Substrats kann über einem ersten Druckzuführungskanal der Drucksensorvorrichtung angeordnet sein, so dass die Drucköffnung mit dem ersten Druckzuführungskanal fluidisch verbunden ist. Die Kontaktierungsseite kann mittels einer den Rand des Druckzuführungskanals umlaufenden Dichtklebung in der Gehäuseaufnahme auf das Gehäuse aufgeklebt sein. Die mit der Gel-Abdeckung versehene Seite des Drucksensormoduls kann dann vorzugsweise über einen zweiten Druckzuführungskanal mit einem zweiten Druck beaufschlagt werden.Advantageously, the pressure sensor module can also be provided for measuring the differential pressure and the substrate of the pressure sensor module have a pressure opening whose inner walls are limited only by material of the substrate. The contacting side of the substrate may be arranged above a first pressure feed channel of the pressure sensor device, so that the pressure opening is fluidically connected to the first pressure feed channel. The contacting side can be adhesively bonded to the housing by means of a sealing adhesive surrounding the edge of the pressure feed channel in the housing receptacle. The side of the pressure sensor module provided with the gel cover can then preferably be acted upon by a second pressure via a second pressure feed channel.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls,1 shows a cross section through a first embodiment of a pressure sensor module according to the invention, -
2a zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls,2a shows a plan view of a second embodiment of a pressure sensor module according to the invention, -
2b zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des Drucksensormoduls aus2a ,2 B shows a plan view of the underside of the pressure sensor module2a . -
3 . zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite eines dritten Ausführungsbeispiels eines Drucksensormoduls mit zwei Drucksensorchips,3 , shows a plan view of the underside of a third embodiment of a pressure sensor module with two pressure sensor chips, -
4a zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls ohne Anschlusselemente,4a shows a schematic cross section through a fourth embodiment of a pressure sensor module according to the invention without connecting elements, -
4b zeigt eine perspektivische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls,4b shows a perspective view of the fourth embodiment of a pressure sensor module according to the invention, -
4c zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls,4c shows a plan view of the underside of the fourth embodiment of a pressure sensor module according to the invention, -
4d zeigt eine Seitenansicht des vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensormoduls,4d shows a side view of the fourth embodiment of a pressure sensor module according to the invention, -
5 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Drucksensorvorrichtung mit einem Drucksensormodul,5 shows a cross section through an embodiment of a pressure sensor device with a pressure sensor module, -
6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus der5 ,6 shows an enlarged detail A of the5 . -
7 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drucksensorvorrichtung mit einem Drucksensormodul.7 shows a cross section through a further embodiment of a pressure sensor device with a pressure sensor module.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Moldmasse
Das Drucksensormodul weist weiterhin eine Drucköffnung
Der Drucksensorchip
Das Drucksensormodul
Das Substrat
Die Bondflächen der Leiterbahnen
Bei dem Ausführungsbeispiel von
Wie weiterhin in
Der Kopfabschnitt
Die Anschlusselemente
Wie in
Wie in
Das Gehäuse kann beispielsweise zweitteilig ausgebildet sein mit einem hier dargestellten Gehäusebodenteil
Wie zu erkennen ist, weist das Gehäuse
Anhand des völlig unterschiedlichen Aufbaus der Drucksensorvorrichtungen in
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010039599 A1 [0002]DE 102010039599 A1 [0002]
- DE 102016201847 A1 [0003, 0032]DE 102016201847 A1 [0003, 0032]
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