DE4218883A1 - Gassensorsystem mit auf Leiterplatte integrierten Gassensoren - Google Patents

Gassensorsystem mit auf Leiterplatte integrierten Gassensoren

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Description

Aus den Patentanmeldungen
P 39 05 993.6,
P 39 17 519.7,
P 40 10 493.1,
P 40 37 479.3,
P 40 39 869.2,
PCT/EP 90/01 739,
P 41 07 220.0,
P 41 07 221.9,
P 41 09 689.4,
P 41 11 113.3,
P 41 34 048.5
ist bekannt, Phthalocyanin als sensitive Oberfläche auf ein Substrat aufzubringen.
Es ist weiter bekannt, derartig beschichtete Substrate, im folgenden Sensoren genannt, in Gehäuse einzubauen, wobei die auf dem Sensor befindlichen Anschlußkontakte mit dünnen Drähten, vorzugsweise aus Edelmetall, mit den weiterführenden Kontakten des Gehäuses verbunden werden.
Manche Sensoren bedürfen einer relativ aufwendigen Elektronik, um den Sensor zu betreiben. Im Falle eines Phthalocyanin- Gassensors, der auf einem Siliziumsubstrat aufgebracht ist, sind insgesamt 6 elektrische Kontakte nach außen zu führen:
1. Heizung
2. Sensor-Oberflächenwiderstand
3. Referenztemperaturwiderstand
(jeweils 2 Kontakte).
Die derzeit benutzte Technik ist kostenintensiv.
Die nachstehend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, mit dessen Hilfe derartige Sensoren zuverlässig und preiswert hergestellt werden können.
Dabei wird vorgeschlagen, das Sensorelement und die Elektronik auf einer einzigen gedruckten Leiterplatte (5) aufzubauen.
Die Leiterplatte wird dabei so organisiert, daß ein Teil der Leiterplatte die Steuerungselektronik (6) aufnimmt. Im anderen Teil befinden sich ein oder mehrere Sensorelemente (1, 4).
Um eine thermische Entkopplung der Sensorelemente zu erreichen wird vorgeschlagen, in den Teil der Platine, der zur Aufnahme der Sensorelemente bestimmt ist, Ausbrüche (2, 3) einzubringen, die etwas größer sind als das darin zu plazierende Sensorelement.
Das Sensorelement (1, 4) wird mit dünnen Drähten (7) an entsprechende Lötpunkte auf der gedruckten Schaltung (5) angeschlossen.
Fig. 1 zeigt prinzipiell diesen Aufbau. Die so aufgebaute Leiterplatte kann erfindungsgemäß in ein Gehäuse eingebracht werden, bei dem durch eine Lippe hermetisch abgeschlossen die Steuerelektronik mechanisch geschützt ist, während das zu prüfende Gas ungehindert an die Sensoren anströmen kann. Die Gehäusetechnik ist jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Sensoren macht einen Aufbau der Sensoren ähnlich Fig. 2 notwendig.
Träger des Sensorelementes ist eine dünne Scheibe vorzugsweise aus Keramik (Al₂O₃). An diese Trägerplatine (8) werden dünne Drähte an entsprechenden Kontaktpunkten angebracht, die vorzugsweise aus einem Material besteht, welches auch bei Vibrationen nicht versprödet. Mit diesen Verbindungsdrähten (8) wird der Träger mit dem sich darauf befindenden Sensor (9) an die gedruckte Schaltung (5) angeschlossen. Wie erwähnt, werden die auf dem Substrat befindlichen Sensorkontakte ihrerseits mit einem dünnen Edelmetalldrähtchen (10) mit der Basisplatine (8) verbunden.
Fig. 3 zeigt diesen Aufbau in perspektivischer, räumlicher Darstellung.
Die Grundidee ist selbstverständlich auch für andere Sensorprinzipien, so z. B. für Zinndioxid-Sensoren verwendbar. Grundidee ist stets, auf der Hauptplatine eine Aussparung vorzunehmen, in die der kleinere Sensor eingelegt wird und durch dünne Drähte mit der Hauptplatine verbunden wird. So ist eine thermische Entkopplung vorteilhaft gewährleistet und eine kostengünstige Fertigung ist ermöglicht.

Claims (3)

1. Apparat zum Aufspüren geringer Gaskonzentrationen mit Hilfe von gassensitiven Sensorelementen, deren Signale von einer Steuerelektronik ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat aus einer gedruckten Leiterkarte besteht, die Aussparungen zur Aufnahme des Sensorelementes enthält, in welche das Sensorelement thermisch entkoppelt eingepaßt ist und durch elektrische Verbindungsdrähte mit der gedruckten Schaltung verbunden ist.
2. Anspruch wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) auf einem Träger (8) aufgeklebt ist, wobei das Sensorelement (9) über dünne Verbindungsdrähte (10) mit Kontaktpunkten auf dem Träger (8) verbunden sind, wobei auf diese Kontaktpunkte Verbindungsdrähte (7) angeschlossen sind.
3. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) einseitig eine Heizung aufweist und auf der anderen Seite eine interdigitale Kontaktstruktur aufweist, die direkt mit einer gassensitiven Schicht ausgestattet ist.
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