DE112014003626T5

DE112014003626T5 - Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor

Info

Publication number: DE112014003626T5
Application number: DE112014003626.9T
Authority: DE
Inventors: Xiaolong WEN; Xianxiang Chen; Shanhong Xia; Chunrong Peng; Pengfei Yang; Dongming Fang
Original assignee: Institute of Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Electronics of CAS
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-04-28
Also published as: US20160091546A1; CN103633036B; WO2015018310A1; CN103633036A; US10514406B2

Abstract

Ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor weist folgende Merkmale auf: ein Substrat; einen ersten Häusungsrahmen, der fest an dem Substrat vorgesehen ist; eine erste Häusungsabdeckung, die fest an dem Häusungsrahmen vorgesehen ist; wobei zumindest ein Elektrisches-Feld-Sensor-Chip in dem inneren Hohlraum vorgesehen ist, der durch das Substrat, den ersten Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung gebildet ist; wobei zumindest eines des Substrats, des ersten Häusungsrahmens und der ersten Häusungsabdeckung aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von größer oder gleich 108 Ω·cm ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine genaue Messung eines elektrischen Feldes sicher und liefert einen Ansatz zur Lösung des Problems der Umgebungsanpassungsfähigkeit und verbessert die Stabilität und Zuverlässigkeit der Sondierung eines elektrischen Feldes.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Erfassungstechnologie eines elektrischen Feldes und insbesondere auf ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor.
HINTERGRUND
Die Überwachung eines elektrischen Feldes ist von großer Bedeutung. Gemäß den charakteristischen Gesetzen der Veränderung des elektrischen Feldes der Atmosphäre wird eine Intensität des elektrischen Feldes in einer Raumregion oder um eine Ausrüstung herum durch einen Elektrisches-Feld-Sensor überwacht, der sehr wichtige Anwendungen in derartigen Gebieten, wie Luft- und Raumfahrt, nationaler Verteidigung, intelligenten Stromnetzen, Wetter und industrieller Produktion oder dergleichen besitzt. Mit der Überwachung der Veränderung des statischen elektrischen Feldes der Atmosphäre nahe am Boden und in der Luft durch einen Elektrisches-Feld-Sensor können genaue Wetterinformationen erhalten werden, um so einen wichtigen Sicherheitsfaktor für das Starten von Flugzeugen, wie z. B. Lenkflugkörpern und Satelliten oder dergleichen, bereitzustellen oder Blitz-Frühwarnung, Waldbrand-Prävention, Erdbebenvorhersage oder dergleichen bereitzustellen.
Mit der raschen Entwicklung der Mikro/Nano-Bearbeitungstechnologie und Integrationstechnologie wird die Entwicklung eines neuen Typs von Elektrisches-Feld-Sensor mit kleiner Größe, geringem Leistungsverbrauch und leichter Massenfertigung zu einer interessanten Forschungsrichtung auf dem Gebiet der Erfassungstechnologie eines elektrischen Feldes. Aufgrund der herausragenden Vorteile, wie geringen Kosten, kleiner Größe, niedrigem Leistungsverbrauch, machbarer Massenfertigung, einfacher Integration, breitem Arbeitsfrequenzband und hoher räumlicher Auflösung für die Erfassung eines elektrischen Feldes wird der Elektrisches-Feld-Mikro-Sensor auf Basis von Mikro/Nano-Technologie allmählich zu einer von Vorrichtungen zur Erfassung elektrischer Felder mit wichtigen Entwicklungspotenzialen und erhält von Forschern weltweit immer mehr Aufmerksamkeit.
In praktischen Anwendungen jedoch sind empfindliche Elektrisches-Feld-Mikro-Sensor-Chips anfällig für den Einfluss von Staubluft, Luftzug, Regen und Schnee und hohe Feuchtigkeit oder dergleichen und können so nicht ordnungsgemäß arbeiten. Deshalb ist die Häusung eine wichtige Herausforderung für praktische Anwendungen eines Elektrisches-Feld-Mikro-Sensors. Der Elektrisches-Feld-Mikro-Sensor wird aufgrund seiner kleinen Größe und des schwachen Signals leicht durch externe Umweltfaktoren beeinflusst. Es gibt viele Weisen zum Hausen von Mikrosensoren, z. B. Häusungsschemata, wie z. B. Verwenden einer Abdeckkappe aus reinem Metall, Anordnen eines Lochs in einer oberen Oberfläche einer Metallabdeckung oder dergleichen. In dem ersteren Fall jedoch wird das elektrische Feld aufgrund einer Metallhülle, die durch das Metall gebildet wird, und eines Substrats abgeschirmt und in letzterem Fall ist es schwierig, eine effektive Häusung zu erzielen, weil nicht verhindert werden kann, dass Feuchtigkeit, Staub oder dergleichen in die Metallhülle gelangen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, weist ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor folgende Merkmale auf:
ein Substrat;
einen ersten Häusungsrahmen, der an dem Substrat fixiert ist; und
eine erste Häusungsabdeckung, die an dem Häusungsrahmen fixiert ist; wobei
zumindest ein Elektrisches-Feld-Sensor-Chip in einem inneren Hohlraum angeordnet ist, der durch das Substrat, den ersten Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung gebildet ist, und
zumindest eines des Substrats, des ersten Häusungsrahmens und der ersten Häusungsabdeckung aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von größer oder gleich 10⁸ Ω·cm ist.
Die vorliegende Offenbarung kann eine genaue Messung des elektrischen Feldes sicherstellen und liefert einen wichtigen Ansatz zur Lösung des Schlüsselproblems der Umgebungsanpassungsfähigkeit, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit der Erfassung eines elektrischen Feldes verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
1B ist ein Schnittdiagramm einer ersten Abänderung des Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 1A dargestellt ist;
1C ist ein Raumbild einer zweiten Abänderung des Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 1A dargestellt ist;
1D ist ein Schnittdiagramm einer dritten Abänderung des Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 1A dargestellt ist;
2A ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2B ist ein Raumbild eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
3 ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
4 ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
5 ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
6 ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist ein Schnittdiagramm eines Häusungselements auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um den Zweck, technische Lösungen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung klarer und offensichtlicher zu machen, wird die vorliegende Offenbarung unten in Verbindung mit spezifischen Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf Zeichnungen detailliert beschrieben. Es soll veranschaulicht werden, dass in den Zeichnungen oder der Beschreibung der Spezifikation die gleichen Bezugszeichen für ähnliche oder identische Teile verwendet werden. Implementierungen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt oder beschrieben sind, sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt. Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass, obwohl Beispiele von Parametern mit spezifischen Werten vorgesehen sein können, die Parameter unter Umständen nicht genau gleich den entsprechenden Werten sind und mit einer erlaubten Fehlertoleranz oder Entwurfsbeschränkung an die entsprechenden Werte angenähert sein können. Ferner sind Richtungsausdrücke, wie z. B. „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „links”, „rechts” oder dergleichen, die in den folgenden Ausführungsbeispielen erwähnt sind, lediglich Richtungen bei Bezugnahme auf die Zeichnungen. Deshalb werden die Richtungsausdrücke zur Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ohne Einschränkung verwendet.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereit. Bei dem Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor ist zumindest eines eines Substrats, eines Häusungsrahmens und einer Häusungsabdeckung aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand, um so eine stabile, genaue und zuverlässige Erfassung eines elektrischen Feldes zu erzielen und Anforderungen für praktische Anwendungen zu erfüllen.
Bei einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird ein Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 1A gezeigt ist, weist das Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor ein Substrat 1; einen Elektrisches-Feld-Sensor-Chip 2, der an dem Substrat fixiert ist; einen Häusungsrahmen 3, der an dem Substrat 1 fixiert ist, wobei der Elektrisches-Feld-Sensor-Chip eine umschlossene Rahmenstruktur seiner Umgebung aufweist und eine vorbestimmte Dicke aufweist; und eine Häusungsabdeckung auf, die an dem Häusungsrahmen 3 fixiert ist, wobei das Substrat 1, der Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 einen inneren Hohlraum zur Unterbringung des Elektrisches-Feld-Sensor-Chips 2 bilden. Zumindest eines des Substrats 1, des Häusungsrahmens 3 und der Häusungsabdeckung 4 ist aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand hergestellt. Bei der vorliegenden Offenbarung ist das Material mit hohem spezifischen Widerstand ein Material mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von größer oder gleich 10⁸ Ω·cm, was eines oder mehrere unter einer Keramik, Saphir, einem organischen Makromolekül-Polymer, Siliziumdioxid oder anderen Materialien mit hohem spezifischen Widerstand sein kann.
Verschiedene Bestandteilselemente des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden unten jeweils detailliert beschrieben.
Das Substrat 1 kann ein beliebiges eines Metallsubstrats, eines Keramiksubstrats, eines Polymersubstrats oder anderer Substrate sein. Das Substrat 1 sollte eine Metalllötanschlussfläche und einen Signalweg daran für eine elektrische interaktive Verbindung zu dem Sensor-Chip 2 beinhalten. Gemäß unterschiedlen Typen von Substraten kann das Substrat an sich Elemente beinhalten, wie z. B. einen Stift, eine Lötanschlussfläche, einen Chip-Schlitz, ein Durchgangsloch, einen Verbinder oder dergleichen.
Der Sensorchip 2 ist an der Mitte des Substrats 1 fixiert und ist an eine Metall-Lötfahne des Substrats 1 drahtgebondet. Der Sensorchip 2 kann in einer beliebigen Weise einer Verbindungsweise mit doppelseitigem Klebeband, einer Lötmittelverbindungsweise oder anderer Chipfixierungsweisen fixiert sein. Die Drahtbondverbindungsweise weist eine beliebige Weise einer Goldkugelverbindungsweise, einer Siliziumaluminiumdrahtlötweise oder anderer Drahtbondverbindungsweisen auf.
Der Sensorchip 2 ist ein Elektrostatisches-Feld-Sensor-Chip oder ein Elektrisches-Wechselfeld-Sensor-Chip und weist einen Chip mit mikromechanischer Struktur, einen mikroelektronischen empfindlichen Chip, einen optischen empfindlichen Chip oder andere Typen empfindlicher Chips auf.
Bei dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es lediglich einen Sensorchip in dem inneren Hohlraum, der durch das Substrat 1, den Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung gebildet ist. Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch erkennen, dass es auch zwei oder mehr Sensorchips geben kann, die in dem obigen inneren Hohlraum angeordnet sind. Wie in 1B gezeigt ist, sind in dem inneren Hohlraum, der durch das Substrat 1, den Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 gebildet ist, zwei Sensor-Chips 2a und 2b an der gleichen Seite des Substrats 1 fixiert und sind jeweils mit entsprechenden Drähten verbunden.
Der Häusungsrahmen 3 ist an dem Substrat fixiert, liegt in einer Ringform vor und hat eine bestimmte Höhe, um so ausreichend Raum in dem inneren Hohlraum des Häusungsrahmens 3 zur Unterbringung des Sensor-Chips 2 zu lassen. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass zusätzlich zu dem Ring-Häusungsrahmen 3, der in 1 dargestellt ist, der Häusungsrahmen 3 auch in einer Quadratform oder einer anderen unregelmäßigen Form vorliegen könnte, die die gleiche Funktion hat wie diejenige des obigen Ring-Häusungsrahmens 3, und hierin nicht detailliert beschrieben wird.
Die Häusungsabdeckung 4 ist dauerhaft an dem Häusungsrahmen 3 fixiert und kann in einer beliebigen einer Kreisform, einer Quadratform oder einer weiteren unregelmäßigen Form, die parallel zu dem Substrat 1 ist, vorliegen. Nachdem das Substrat 1, der Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 verbunden sind, wird ein eingeschlossener innerer Hohlraum zum Unterbringen und Schützen des Sensorchips 2 in demselben gebildet. Die Häusungsabdeckung 4 kann in einer beliebigen einer planaren Kreisform, einer planaren Quadratform oder einer anderen planaren unregelmäßigen Form, beispielsweise einer Halbkugelform mit einer Öffnung, die zu dem Substrat 1 orientiert ist, aufweisen, wie in 1C gezeigt ist. Die Häusungsabdeckung 7 in einer Halbkugelform kann die Ansammlung von Verunreinigungen reduzieren und eine Empfindlichkeit des Elektrisches-Feld-Sensors aufrechterhalten.
Der Häusungsrahmen 3, das Substrat 1 und die Häusungsabdeckung 4 sind in einer beliebigen Weise einer Haftmittelverbindungsweise, einer Lötmittelverbindungsweise, einer Lötweise, einer Schraubendrehweise, einer Schweißweise mit mechanischem Druck, einer Elektroplattierweise oder einer anderen Fugenverbindungsweise verbunden. In dem Fall der Haftmittelverbindungsweise kann eine mit Haftmittel verbundene Oberfläche poliert und vorbehandelt sein. In einem Fall der Lötmittelverbindungsweise kann eine verbundene Oberfläche geglättet, metallisiert und vorbehandelt sein. In einem Fall der Schraubendrehweise muss eine passende Schraube an der Verbindung hergestellt werden und Vorsprünge oder Rillen werden an der Verbindung zur Erweiterung der Länge des Solenoids, falls nötig, hinzugefügt. In einem Fall der Schweißweise mit mechanischem Druck kann Klebstoff aufgetragen werden oder ein Klebstoffkissen kann an die druckgeschweißte Verbindung gepolstert werden, um die Abdichtung zum Druckschweißen zu verbessern, und eine Schraube kann auch fixiert werden, um die Druckschweißkraft zu erhöhen.
Zusätzlich können der Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 auch eine konkave Hohlraumstruktur sein, die einstückig hergestellt wird. Deshalb sind der Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 aus dem gleichen Material mit hohem spezifischen Widerstand oder Metallmaterial hergestellt. Wenn die integrierte Struktur 13 aus einem Metallmaterial ist, ist das Substrat 1 ein Material mit hohem spezifischem Widerstand. In diesem Fall sind der Häusungsrahmen 3 und die Häusungsabdeckung 4 nicht notwendigerweise verbunden, wie in 1D gezeigt ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Kombination der Materialien, die dem Häusungsrahmen 3 und der Häusungsabdeckung 4 entsprechen, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, um so eine genau Messung des elektrischen Feldes sicherzustellen und einen wichtigen Ansatz zur Lösung des Schlüsselproblems der Umgebungsanpassungsfähigkeit bereitzustellen, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit der Erfassung eines elektrischen Feldes verbessert werden. Zusätzlich erzielen, nachdem der Chip geladen wurde, eine Laminationskombination und eine Verschachtelungsweise unter dem Substrat, dem Häusungsrahmen und der Häusungsabdeckung eine Fugenverbindung, um so den Zweck eines Schützens des Sensors und Verbesserns der Umgebungsanpassungsfähigkeit zu erzielen.
An diesem Punkt ist das Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig beschrieben.
Bei einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, ist eine Struktur des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ähnlich wie diejenige des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 1A dargestellt ist, mit der einzigen Ausnahme, dass sich die Häusungsabdeckung 7 um eine bestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat 1 nach außen erstreckt und dann in Richtung des Substrats gebogen ist, und eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen 3 und der Häusungsabdeckung 7 entspricht, ist ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand.
Bei einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Struktur des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ähnlich zu derjenigen des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor, der in 1 dargestellt ist, mit der einzigen Ausnahme, dass die Häusungsabdeckung auch durch zwei Materialien gebildet sein kann. Wie in 1C gezeigt ist, ist die Häusungsabdeckung durch eine obere Schicht 6 der Häusungsabdeckung und eine untere Schicht 5 der Häusungsabdeckung gebildet, wobei die beiden Schichten miteinander verbunden sind und die untere Schicht 5 der Häusungsabdeckung direkt in Kontakt mit dem Häusungsrahmen 3 steht.
Eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen 3, der unteren Schicht 5 der Häusungsabdeckung und der oberen Schicht 6 der Häusungsabdeckung entspricht, ist ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Metallmaterial, ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial.
Bei einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 4 gezeigt ist, ähnelt eine Struktur des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen derjenigen des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in den 2A und 2B dargestellt ist, mit der einzigen Ausnahme, dass die Häusungsabdeckung durch eine obere Schicht 9 der Häusungsabdeckung und eine untere Schicht 8 der Häusungsabdeckung gebildet ist und die beiden Schichten miteinander verbunden sind. Die untere Schicht 8 der Häusungsabdeckung hat eine planare kreisförmige oder Quadratform und steht direkt in Kontakt mit dem Häusungsrahmen 3. Die obere Schicht 9 der Häusungsabdeckung erstreckt sich über eine bestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat 1 nach außen und ist dann in Richtung des Substrats gebogen. Die untere Schicht 8 der Häusungsabdeckung erstreckt sich über eine bestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat 1, die nicht größer ist als die Strecke, über die sich die obere Schicht 9 der Häusungsabdeckung erstreckt. Die obere Schicht 9 der Häusungsabdeckung und die untere Schicht 8 der Häusungsabdeckung können in einer planaren Form vorliegen oder können in einer Halbkugelform mit einer Öffnung, die zu dem Substrat ausgerichtet ist, vorliegen. Eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen 3, der unteren Schicht 8 der Häusungsabdeckung und der oberen Schicht 9 der Häusungsabdeckung entspricht, ist ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Metallmaterial, ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial.
Bei einem fünften exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 5 gezeigt ist, ähnelt eine Struktur des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen derjenigen des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 1 dargestellt ist, mit der einzigen Ausnahme, dass sich der Häusungsrahmen 3 über eine bestimmte Strecke in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat 1 nach außen erstreckt und die Häusungsabdeckung 10 an einem Mittelsegment des Häusungsrahmens fixiert ist. Eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen 3 und der Häusungsabdeckung 10 entspricht, ist ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Metall mit hohem spezifischen Widerstand.
Bei einem sechsten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 6 gezeigt ist, ähnelt eine Struktur des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen derjenigen des Häusungselements für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das in 5 dargestellt ist, mit der einzigen Ausnahme, dass die Häusungsabdeckung aus einer oberen Schicht 12 der Häusungsabdeckung und einer unteren Schicht 11 der Häusungsabdeckung besteht und die beiden Schichten miteinander verbunden sind.
Der Häusungsrahmen 3 erstreckt sich über eine bestimmte Strecke in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat 1 nach außen und die obere Schicht 12 der Häusungsabdeckung ist nach innen um eine Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat 1 verkürzt. Eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen 3, der unteren Schicht 11 der Häusungsabdeckung und der oberen Schicht 12 der Häusungsabdeckung entspricht, ist ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Metallmaterial, ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial.
Bei einem siebten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird außerdem ein weiteres Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor bereitgestellt. Wie in 7 gezeigt ist, ist der Sensor-Chip 2 auf dem Substrat 1 fixiert und ist mit einem Draht verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Häusungsstruktur beinhaltet, bei der eine innere Schicht und eine äußere Schicht um eine vorbestimmte Strecke getrennt sind. Zur Unterscheidung von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Häusungsrahmen 21 als zweiter Häusungsrahmen bezeichnet und die Häusungsabdeckung 22 als zweite Häusungsabdeckung bezeichnet. Material- und Struktur-Schemata der zweischichtigen Häusung mit Substrat 1 – Häusungsrahmen 21 – Häusungsabdeckung 21 und Substrat 1 – Häusungsrahmen 23 – Häusungsabdeckung 24 können in einer beliebigen der 1 bis 4 verwendet werden. Ein Häusungselement, das durch das Substrat 1 – Häusungsrahmen 21 – Häusungsabdeckung 22 gebildet ist, befindet sich in einem Häusungselement, das durch das Substrat 1 – Häusungsrahmen 23 – Häusungsabdeckung 24 gebildet ist.
Das obige erste bis siebte Ausführungsbeispiel beschreibt ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor mit einem einzelnen Substrat, einem Sensorchip, einem Häusungsrahmen oder einer Häusungsabdeckung. Basierend auf der obigen Beschreibung sollten Fachleute auf diesem Gebiet das Häusungselement für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß der vorliegenden Offenbarung klar verstehen.
An diesem Punkt wurde die Häusungsanordnung für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß der vorliegenden Offenbarung detailliert in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen beschrieben. Basierend auf der obigen Beschreibung sollten Fachleute auf diesem Gebiet die Häusungsanordnung für einen Elektrisches-Feld-Sensor gemäß der vorliegenden Offenbarung klar verstehen.
Zusätzlich ist die Definition der obigen verschiedenen Elemente nicht auf verschiedene spezifische Strukturen oder Formen eingeschränkt, die in den Ausführungsbeispielen erwähnt wurden, wobei bekannte Ersetzungen durch Fachleute auf diesem Gebiet ohne Weiteres durchgeführt werden können.
Abschließend stellt die vorliegende Offenbarung ein Häusungselement und eine -anordnung für einen Elektrisches-Feld-Sensor mit zumindest einem Sensor-Chip, einem Substrat, einem Häusungsring und einer Häusungsabdeckung bereit. Eines oder mehrere Elemente des Substrats, des Häusungsrings oder der Häusungsabdeckung sind aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand hergestellt und eine Laminierungskombination und eine Verschachtelungsweise unter dem Substrat, dem Häusungsring und der Häusungsabdeckung erzielen eine Fugenverbindung. Da zumindest ein Element des Häusungsrings oder der Häusungsabdeckung das Material mit hohem spezifischen Widerstand verwendet, kann die vorliegende Offenbarung eine genaue Messung des elektrischen Feldes sicherstellen und einen wichtigen Ansatz zur Lösung des Schlüsselproblems der Umgebungsanpassungsfähigkeit bereitstellen, wodurch die Stabilität und die Zuverlässigkeit der Erfassung eines elektrischen Feldes verbessert werden.
Die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele werden verwendet, um den Zweck, technische Lösungen und vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung detailliert zu beschreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Beschreibung lediglich spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung darstellt und die vorliegende Offenbarung nicht einschränkt. Eine beliebige Änderung, äquivalente Ersetzung, Verbesserung oder dergleichen, die innerhalb des Schutzbereichs und des Prinzips der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird, soll in dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung beinhaltet sein.

Claims

Ein Häusungselement auf Basis eines Materials mit hohem spezifischen Widerstand für einen Elektrisches-Feld-Sensor, das folgende Merkmale aufweist: ein Substrat; einen ersten Häusungsrahmen, der an dem Substrat fixiert ist; und eine erste Häusungsabdeckung, die an dem Häusungsrahmen fixiert ist; wobei zumindest ein Elektrisches-Feld-Sensor-Chip in einem inneren Hohlraum angeordnet ist, der durch das Substrat, den ersten Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung gebildet ist, und zumindest eines des Substrats, des ersten Häusungsrahmens und der ersten Häusungsabdeckung aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von größer oder gleich 10⁸ Ω·cm ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem das Material mit hohem spezifischen Widerstand aus Materialien einer Keramik, Saphir, eines organischen Makromolekül-Polymers oder Siliziumdioxid ausgewählt ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Häusungsabdeckung in einer Kreis- oder Quadratform vorliegt und eine planare Struktur aufweist oder in einer Kreis- oder Quadratform vorliegt und über eine vorbestimmte Strecke in Richtung des Substrats gebogen ist oder in einer Halbkugelform vorliegt und eine Öffnung aufweist, die zu dem Substrat ausgerichtet ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 3, bei dem die erste Häusungsabdeckung in einer Halbkugelform vorliegt und eine Öffnung aufweist, die zu dem Substrat ausgerichtet ist, und die halbkugelförmige Häusungsabdeckung sich um eine vorbestimmte Strecke nach außen erstreckt, um so den Häusungsrahmen zu bedecken.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem, wenn der erste Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung aus dem gleichen Material hergestellt sind, der erste Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung einen konkaven Hohlraum aufweisen, der einstückig hergestellt ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem eine Kombination von Materialien, die der ersten Häusungsabdeckung und dem ersten Häusungsrahmen entspricht, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial und ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand aufweist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Häusungsabdeckung sich um eine vorbestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat nach außen erstreckt und in Richtung des Substrats gebogen ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Häusungsabdeckung aus zwei Materialien besteht, die einer oberen Schicht und einer unteren Schicht entsprechen.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 8, bei dem eine Kombination von Materialien, die dem ersten Häusungsrahmen, der unteren Schicht der Häusungsabdeckung und der oberen Schicht der Häusungsabdeckung entspricht, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Metallmaterial, ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial aufweist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 8, bei dem die obere Schicht der Häusungsabdeckung sich um eine vorbestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat nach außen erstreckt und in Richtung des Substrats gebogen ist und die untere Schicht der Häusungsabdeckung sich um eine vorbestimmte Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat, die nicht größer ist als die Strecke, um die sich die obere Schicht der Häusungsabdeckung erstreckt, nach außen erstreckt.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Häusungsrahmen sich um eine Strecke in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat nach außen erstreckt und die erste Häusungsabdeckung an einem mittleren Segment des Häusungsrahmens fixiert ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 11, bei dem eine Kombination von Materialien, die dem ersten Häusungsrahmens und der ersten Häusungsabdeckung entspricht, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand aufweist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 11, bei dem die erste Häusungsabdeckung aus einer oberen Schicht der Häusungsabdeckung und einer unteren Schicht der Häusungsabdeckung besteht; und die untere Schicht der Häusungsabdeckung an dem mittleren Segment des Häusungsrahmens fixiert ist und die obere Schicht der Häusungsabdeckung um eine Strecke in einer Richtung parallel zu dem Substrat nach innen verkürzt ist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 13, bei dem eine Kombination von Materialien, die dem Häusungsrahmen, der unteren Schicht der Häusungsabdeckung und der oberen Schicht der Häusungsabdeckung entspricht, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial – ein Metallmaterial, ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand oder ein Metallmaterial – ein Material mit hohem spezifischen Widerstand – ein Metallmaterial aufweist.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Häusungsrahmen in einer Kreisform oder einer Quadratform vorliegt.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, bei dem zwei oder mehr Sensor-Chips vorliegen.
Das Häusungselement gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Merkmale aufweist: einen zweiten Häusungsrahmen, der an dem Substrat fixiert ist; und eine zweite Häusungsabdeckung, die an dem zweiten Häusungsrahmen fixiert ist; wobei ein Häusungselement, das durch das Substrat, den zweiten Häusungsrahmen und die zweite Häusungsabdeckung gebildet ist, in einem Häusungselement angeordnet ist, das durch das Substrat, den ersten Häusungsrahmen und die erste Häusungsabdeckung gebildet ist.