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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren eines Gases,
insbesondere eines flammbaren Gases, in Luft.
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Die
katalytische Oxidation ist ein bewährtes und oft verwendetes Verfahren
zum Detektieren flammbarer Gase, wobei ein Element erwärmt wird, um
vorhandenes flammbares Gas zu oxidieren. Während der Oxidation entsteht
Wärme,
wodurch die Temperatur des Elements steigt und sein elektrischer Widerstand
größer wird,
was detektiert werden kann, um das Vorhandensein eines flammbaren
Gases anzuzeigen. In der Regel weist das Element ein Filament eines
dünnen
Metalldrahtes auf, an dem eine poröse Perle ausgebildet ist, die
einen Katalysator enthält. Üblicherweise
wird ein solches Element in Verbindung mit einem zweiten von ähnlicher
Bauart, das aber katalytisch inaktiv ist, in einer Wheatstone-Brückenschaltung
verwendet. Somit kann das inerte Element als eine Kontrollkomponente
dienen, um Veränderungen
der Umgebungstemperatur zu kompensieren. Um ein Verbrennen des flammbaren Gases
zu gewährleisten,
müssen
die Elemente bei einer erhöhten
Temperatur in der Größenordnung von
500°C betrieben
werden.
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Um
einen sicheren Betrieb einer solchen Vorrichtung zu gewährleisten,
müssen
die Elemente innerhalb eines Gehäuses
eingeschlossen sein, das verhindert, dass Gas außerhalb der Vorrichtung durch
das Gas entzündet
wird, das im Inneren verbrannt wird. Damit aber die Vorrichtung
funktionieren kann, muss Gas in das Gehäuse strömen können. Dies geschieht durch
den Einbau einer Flammsperre in das Gehäuse, wie zum Beispiel eines
Metallmaschennetzes oder eines Sinterelements, durch die Gas in
die Vorrichtung eintreten kann, ohne dass eine Zündquelle entweichen kann.
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Das
Gehäuse
muss bestimmte Vorschriften erfüllen,
damit ihm bescheinigt wird, flammfest und in der Lage zu sein, den
raschen und erheblichen Veränderungen
zu widerstehen, zu denen es beim Verbrennen des flammbaren Gases
im Inneren der Vorrichtung kommen kann. Diese Veränderungen
können
im Hinblick auf Druck, Temperatur, chemische Zusammensetzung usw.
auftreten. Alles in allem darf die Vorrichtung nicht das Zünden des
externen Gasgemisches zulassen, unabhängig davon, welche Bedingungen
im Inneren der Vorrichtung herrschen. Dies wird mit Hilfe einer
Reihe von Vorkehrungen erreicht, einschließlich:
- – der Verwendung
einer Flammsperre, um Wärme ausreichend
schnell abzuleiten, damit sich eine Flamme nicht durch diese Komponente
hindurch ausbreiten kann;
- – des
Gewährleistens,
dass die Festigkeit der Gehäusematerialien
und der Gehäusekonstruktion ausreicht,
um ein Reißen
infolge extremer Bedingungen im Inneren zu vermeiden; und
- – des
Bestätigens,
dass Gas, das aus dem Sensor ausgetrieben wird, nicht mehr genug
Energie besitzt, um eine externe Zündung zu verursachen, zum Beispiel
durch Begrenzen seiner Austrittsrate und -temperatur.
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In
praktisch allen Fällen
ist es notwendig, die Vorrichtung mit Komponenten auszustatten,
die durch die Gehäusewand
hindurchgeführt
werden müssen,
zum Beispiel elektrische Anschlüsse.
Dies führt
zu Spalten zwischen dem Gehäuse
und der oder den herausragenden Komponente(n), wodurch entzündetes Gas
entweichen könnte.
In einer solchen Situation muss die Vorrichtung mit einer oder mehreren
Schichten Vergießmasse,
Zement oder einem anderen Verkapselungsmittel versehen werden, die
dazu dienen, die Spalte abzudichten und das flammfeste Gehäuse zu komplettieren.
Derzeit gibt es Vorschriften, welche die Mindestdicke solcher Schichten
spezifizieren. In Großbritannien
hat die Vergießmasse
in der Regel eine Mindestdicke von 3 mm.
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Das
Ergebnis ist eine Endgröße der Vorrichtung,
die erheblich größer ist
als das Volumen, das durch die Funktionskomponenten allein eingenommen
wird. Es wäre
von Vorteil, die Größe des Endprodukts
zu verringern und sie insbesondere von einem dreidimensionalen Objekt
zu einer im Wesentlichen flachen Vorrichtung zu reduzieren. Dies
würde zu
möglichen
neuen Verwendungszwecken eines solchen Gassensors führen, wie
zum Beispiel als ein Anstecksensor, der beispielsweise von Arbeitern
in potenziell gefährlichen
industriellen Umgebungen getragen werden könnte.
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Die
Mehrheit der bekannten flammfesten Gehäuse wird aus Metall gegossen
und erfordert mehrere Millimeter Vergießmasse und Flammsperrmaterial
sowie einen Stoßschutz
für die
Flammsperre, um die geltenden Sicherheits- und Leistungsstandards
in vollem Umfang zu erfüllen.
EP-A-0667519 erreicht eine geringfügige Verkleinerung
der Vorrichtung durch Montieren der gasempfindlichen Elemente auf
einem leiterbahntragenden Substrat, dergestalt, dass sie innerhalb
der Dicke einer typischen gedruckten Leiterplatte aufgenommen werden
können. Der
Rest der Vorrichtung ist jedoch größtenteils von herkömmlicher
Art, so dass die Endgröße nicht
signifikant verringert wird.
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GB-B-2328508 beschreibt
ein Verfahren zum Verbinden der Flammsperre mit dem Gehäuse, das
eine maschinelle Präzisionsbearbeitung überflüssig macht
und den Befestigungsvorgang beschleunigt, während eine Verbindungsfuge
entsteht, der Flammfestigkeit bescheinigt werden kann. Die Erfindung
nutzt ein Kunststoffgehäuse,
das in situ um die Flammsperre herum geformt wird, welche die Form
eines metallischen Sintermaterials hat. Die Thematik der Vorrichtungsgröße bleibt
dabei allerdings ausgespart.
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DE-A-19828662 beschreibt
einen Gassensor mit einem planaren Sensorelement, das ein Halbleitermaterial
enthält,
das auf reduzierende Gase anspricht, und das eine Schutzhülle aufweist,
die den Sensor vor äußeren mechanischen
Einflüssen schützt, und
das Gaseinlassöffnungen
aufweist. Ein Stromanschlussbrückenrahmen
verbindet externe Anschlüsse
mit dem planaren Sensorelement, wobei der Stromanschlussbrückenrahmen
beidseitig mittels eines Kunststoffspritzgussprozesses ummantelt wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung
zum Detektieren eines Gases wenigstens ein gasempfindliches Element
auf, das in einem flammfesten Kunststoffgehäuse untergebracht ist, das
eine Flammsperre stützt,
die es ermöglicht,
dass Gas in das Innere des Gehäuses
strömen
kann, und wobei das eine oder die mehreren gasempfindlichen Element(e)
mit Stromanschlussbrücken
verbunden sind, die durch die Wand des Gehäuses hindurch zugänglich sind
und wenigstens teilweise durch die Wand des Gehäuses verkapselt werden, wobei
die verkapselnde Wand ausreichend dick ist, damit das Gehäuse es nicht
gestattet, dass sich eine Zündquelle
aus dem Inneren der Vorrichtung unter Arbeitsbedingungen in die
Umgebungsatmosphäre
ausbreitet, so wie es in Anspruch 1 definiert ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung
einer Vorrichtung zum Detektieren eines Gases Folgendes auf: Formen
eines Kunststoffgehäuses
in situ direkt um einen Satz Stromanschlussbrücken herum, Montieren wenigstens
eines gasempfindlichen Elements in dem Gehäuse, und Verbinden des einen
oder der mehreren gasempfindlichen Elemente mit den Stromanschlussbrücken, die
durch die Wand des Gehäuses
hindurch zugänglich
sind und wenigstens teilweise durch die Wand des Gehäuses verkapselt
werden, wobei die verkapselnde Wand ausreichend dick ist, damit
das Gehäuse
es nicht gestattet, dass sich eine Zündquelle aus dem Inneren der
Vorrichtung unter Arbeitsbe dingungen in die Umgebungsatmosphäre ausbreitet,
und Befestigen einer Flammsperre an dem Gehäuse, welche die flammsichere
Umfassung komplettiert, aber trotzdem das Strömen von Gas in das Innere gestattet,
wobei dieses Verfahren durch Anspruch 29 definiert wird.
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Die
vorliegende Erfindung macht eine Schicht aus Vergießmasse überflüssig. Durch
Verkapseln einer ausreichenden Länge
der Stromanschlussbrücken
in der Kunststoffwand (womit wir meinen, dass es einen unmittelbaren
Kontakt zwischen der Wand und den Stromanschlussbrücken gibt)
gibt es keinen Spalt an der Kontaktfläche zwischen Metall und Kunststoff,
durch den hindurch entzündetes
Gas oder eine andere derartige Zündquelle aus
dem flammfesten Gehäuse
entweichen könnte. Darum
ist eine signifikante Verkleinerung möglich, und es lässt sich
eine im Wesentlichen flache Vorrichtung bauen. Indem man die Verwendung
von elektrisch isolierenden (Kunststoff-)Materialien für das Gehäuse um die
elektrischen Anschlüsse
herum möglich
macht, wird insbesondere eine ganze neue Bandbreite von konstruktiven
Freiheiten ermöglicht. Frühere Erfindungen
wie zum Beispiel
GB-B-2328508 haben
die Eignung solcher Materialien zum Erfüllen dieser Aufgabe nicht erkannt.
Ein Hauptnutzen der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit,
die Verkapselung in der horizontalen Ebene anstelle einer vertikalen
Richtung auszuführen,
wie es für
eine praktische, kompakte, vergossene Vorrichtung gewöhnlich der
Fall wäre.
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Bevorzugt
wird das Kunststoffgehäuse
in der Weise hergestellt, dass das Kunststoffmaterial in situ direkt
um die Stromanschlussbrücken
herum geformt wird. Dieses Verfahren erzeugt nicht nur eine flammfeste
Versiegelung zwischen den Stromanschlussbrücken und dem Gehäuse, sondern
vereinfacht auch den Montageprozess; es ist kostengünstiger und
lässt sich
einfacher steuern als herkömmliche Verfahren
des Einarbeitens von elektrischen Verbindungen durch die Gehäusewand
hindurch, wobei Vergießmasse
verwendet werden muss. Vergießen erfordert
das Handhaben und Gießen
von Flüssigkeiten,
und das Vergießmaterial
kann sich während
des Verfestigens zusammenziehen, was dadurch kompensiert werden
muss, dass man die Schicht dicker herstellt, als es andernfalls
nötig wäre. Es ist
darum überaus
vorteilhaft, eine flammfeste Versiegelung in einem einzigen Formungsschritt
auszubilden, ohne dass ein Vergießen nötig ist.
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Bevorzugt
weist die Vorrichtung des Weiteren wenigstens einen Filter auf,
um Kontaminanten aus dem in die Vorrichtung hineinführenden
Gasstrom auszutragen. Bestimmte Substanzen können den Betrieb der Vorrichtung
beeinträchtigen,
falls sie zu den gasempfindlichen Elementen gelangen, und müssen darum
durch geeignete Filter ausgetragen werden. Im Allgemeinen ist wenigstens
ein Filter vorhanden, der Wasserstoffsulphid aus dem in die Vorrichtung
hineinführenden
Gasstrom austrägt.
In der Regel ist wenigstens einer der Filter innerhalb der Flammsperre
angeordnet. Dies bietet ein gewisses Maß an Schutz und hält sie an
ihrem Platz, ohne sie weiter befestigen zu müssen. Die Filter können aber auch
außerhalb
der Flammsperre angeordnet sein und eventuell durch wenigstens einen
Clip gehalten werden.
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Die
Vorrichtung weist bevorzugt des Weiteren ein Mittel auf, um eines
oder mehrere der gasempfindlichen Elemente vor Schäden durch
Stoßeinwirkung
zu schützen.
Das zielt darauf ab, eine Beschädigung
zu minimieren, wenn auf die Vorrichtung ein mechanischer Stoß einwirkt.
Im Allgemeinen weist die Vorrichtung des Weiteren ein Mittel auf,
um das eine oder die mehreren gasempfindlichen Element(e) und elektrischen
Verbindungen entweder im Hinblick auf elektrische Isolation oder
auf Wärmeisolation
oder auf beides zu isolieren. Bevorzugt weist das Schutz- und/oder
Isolationsmittel wenigstens eine Schicht eines stoßabsorbierenden
und isolierenden Materials auf. Die beiden Funktionen können durch dasselbe
Material ausgeführt
werden, sofern es inert ist, geeignete mechanische Eigenschaften aufweist
und eine geringe Wärmeleitfähigkeit
hat. In der Regel ist das stoßabsorbierende
und/oder isolierende Material Glaswolle.
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Bevorzugt
wird die Flammsperre durch ein Metallmaschennetz gebildet. Dies
ist eine vorteilhafte Alternative zur Verwendung eines gesinterten
Metallpulvers, weil ein gleichwertiger Flammfestigkeitsstandard
mit einem dünneren
Querschnitt erreicht werden kann. Im Allgemeinen wird die Flammsperre entlang
ihres Umfangsrandes mittels eines Prozesses der Wärmebondung
mit dem Kunststoffgehäuse verbunden.
Dies erreicht man durch Anlegen von Druck an den Umfang mittels
eines heißen
Werkstücks
und führt
zu einer flammfesten Verbindung zwischen der Flammsperre und dem
Gehäuse,
indem Kunststoff in die Hohlräume
in dem Metallmaschennetz fließt.
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In
der Regel weist die Vorrichtung des Weiteren ein Ausgleichselement
auf, das sich ähnlich
wie das gasempfindliche Element verhält, mit Ausnahme seines Ansprechens
auf das Gas. Wenn die Vorrichtung an eine Detektorschaltung angeschlossen
wird, so bilden die beiden Elemente einen Teil einer Wheatstone-Brückenschaltung,
die ein Signal proportional zur Gaskonzentration erzeugt. Im Allgemeinen weist
das gasempfindliche Element einen perlförmigen Katalysator auf, wie
zum Beispiel einen Pellistor. Das Ausgleichselement ist katalytisch
inaktiv. Das gasempfindliche Element könnte auch einen mikromaschinell
bearbeiteten oder planaren Pellistor oder sonstige Typen erwärmter Gassensoren
aufweisen, zum Beispiel Halbleitersensoren oder solche, die sich
zum Detektieren von Gas auf Wärmeleitfähigkeit stützen.
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Bevorzugt
ist jedes gasempfindliche Element und/oder Ausgleichselement wenigstens
teilweise innerhalb einer Ausnehmung in einer Innenwand des Gehäuses angeordnet.
Des Weiteren enthält
jede Ausnehmung bevorzugt auch Mittel für den Schutz und die Isolation
des gasempfindlichen Elements, das wenigstens teilweise in ihrem
Inneren angeordnet ist. Dies schützt
zusätzlich
vor Schäden
durch Stoßeinwirkung
und verringert Wärmeverluste
aus den gasempfindlichen Elementen.
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Die
Dicke des Abschnitts der Gehäusewand, durch
den hindurch sich die Stromanschlussbrücken erstrecken, beträgt in der
Regel im Wesentlichen wenigstens 6 mm. Die Länge der Verkapselung der Stromanschlussbrücken wird
so gewählt,
dass die Sicherheitsvorgaben für
die Bescheinigung der Flammfestigkeit erfüllt werden, die sich im Lauf
der Zeit im Zuge der Weiterentwicklung der Standards ändern können.
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Obgleich
die Verkapselung länger
sein kann als bei herkömmlichen
vergossenen Vorrichtungen, besteht ein deutlich größerer Konstruktionsspielraum.
Zum Beispiel befindet sich in der Regel die Flammsperre über dem
einen oder den mehreren gasempfindlichen Element(en), wobei die
Stromanschlussbrücken
durch eine Seitenwand des Gehäuses
hindurch nach außen
ragen. Dies hat den Vorteil, dass es möglich ist, eine im Wesentlichen
flache Vorrichtung zu bauen.
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Bevorzugt
sind die Stromanschlussbrücken mit
jeweiligen Kontakten verbunden, die sich in einer integralen Verlängerung
des Gehäuses
befinden. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Vorrichtung
auf vielfältige
Weise mit anderen elektrischen Komponenten verbunden werden kann,
so wie es für jede
einzelne Anwendung am zweckmäßigsten
ist.
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Zweckmäßigerweise
werden die Stromanschlussbrücken
durch einen Stromanschlussbrückenrahmen
bereitgestellt, der vor der Verkapselung durch das Kunststoffgehäuse hergestellt
wird. Mit "Anschlussbrückenrahmen" ("Lead Frame") meinen wir einen
leitenden Abschnitt der Vorrichtung und keinen Rahmen, der aus Blei
("Lead" – Pb) hergestellt ist. Dies
ermöglicht
ein direktes und einfaches Formen des Kunststoffgehäuses direkt
um das Metall herum und ist zweckmäßiger als das Einarbeiten von mehr
als einer Komponente während
des Formungsprozesses.
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In
der Regel bilden die Stromanschlussbrücken Kontaktinseln, die bündig mit
dem Gehäuse
abschließen
oder etwas in das Gehäuse
eingelassen sind, obgleich sie auch durch Gehäuse ragen oder davon hervorstehen
könnten.
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In
dem bevorzugten Beispiel wird das Gehäuse in der Weise hergestellt,
dass man das Kunststoffmaterial um den Anschlussbrückenrahmen
herum formt und anschließend
die anderen Komponenten montiert. Jedoch kann es in einigen Situationen zweckmäßiger sein,
das Gehäuse
in situ um mehr Komponenten herum zu formen. Zum Beispiel könnte(n)
das eine oder die mehreren gasempfindliche(n) Element(e) mit dem
Anschlussbrückenrahmen
verbunden werden, bevor das Gehäuse
geformt wird.
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Durch Überformen
des Anschlussbrückenrahmens
fungiert das Gehäuse
nicht nur als ein Gehäuse
für die – und zum
Stützen
der – Sensorkomponenten
und elektrischen Verbindungen, sondern auch als ein Isoliermittel
zwischen leitenden Regionen. Dies macht es möglich, die Baugröße des Sensors
zu verkleinern, und kann den Herstellungsprozess vereinfachen, indem
die Anzahl der erforderlichen Montageschritte verringert wird.
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Im
Allgemeinen bleiben Abschnitte des Anschlussbrückenrahmens durch das Kunststoffgehäuse unbedeckt.
Dadurch entstehen geeignete Verbindungspunkte, an denen elektronische
Komponenten montiert werden können.
In der Regel weist die Vorrichtung des Weiteren eine elektronische
Komponente auf, die auf wenigstens einigen der Abschnitte des Stromanschlussbrückenrahmens,
die nicht durch das Kunststoffgehäuse bedeckt sind, montiert sind.
Bei der elektronischen Komponente handelt es sich vorzugsweise um
eine Speicherkomponente, aber es könnten auch oder alternativ
Komponenten sein, wie zum Beispiel Analog-Digital-Wandler, Verstärker oder Mikroprozessoren,
die in einer ähnlichen
Weise montiert sind. Gewünschtenfalls
könnten
mehrere elektronische Komponenten mit dem Stromanschlussbrückenrahmen
verbunden sein, wobei der Anschlussbrückenrahmen die Funktion einer
Leiterplatte beim Herstellen der benötigten Verbindungen erfüllt. Im
Fall einer Speicherkomponente handelt es sich bei der Speicherkomponente
bevorzugt um einen EEPROM, obgleich es auch jeder andere Typ eines
Speicherchips sein könnte.
Die Speicherkomponente speichert im Allgemeinen Daten im Verbindung mit
dem gasempfindlichen Element, aber sie könnte auch jegliche sonstigen
Informationen speichern, die für
den Nutzer des Sensors von Wert sind, wie zum Beispiel Produktionsdatum,
Kalibrierungsdaten und Temperaturkompensationskoeffizienten.
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Durch
Anbringen eines EEPROM oder einer anderen Komponente direkt an dem
Anschlussbrückenrahmen
wird er bzw. sie zu einem integralen Bestandteil der Sensorkonstruktion,
anstatt eine Zusatzkomponente zu sein, die in einer Verlängerung des
Außenumfangs
des Sensors untergebracht ist, wie es im Stand der Technik bekannt
ist. In dieser Hinsicht fungiert der Anschlussbrückenrahmen nicht nur als ein
Sensorträger
und als Mittel zum elektrischen Anschließen von Strom- und Signaleingängen zu
und von dem Sensor, sondern auch als Mittel zum elektrischen Anschließen von
Strom zum EEPROM und auch zum Übertragen
von Signalen in den und aus dem EEPROM. Des Weiteren stellt der
Anschlussbrückenrahmen
die Basisstruktur des Verbinders bereit, der dazu dient, das fertige
Sensorsystem an externe Schaltungen anzuschließen.
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Zweckmäßigerweise
weist die Vorrichtung des Weiteren eine Kappe auf, die wenigstens
einige der Abschnitte des Stromanschlussbrückenrahmens bedeckt, die nicht
durch das Kunststoffgehäuse
bedeckt sind. Eine solche Kappe könnte ein separates Formteil
sein, das auf das Sensorgehäuse
aufschnappt, oder die Kappe könnte
während
eines zusätzlichen
Formungsschrittes direkt auf die Vorrichtung aufgeformt werden.
Die Kappe schützt
die freiliegenden Teile des Anschlussbrückenrahmens und jegliche daran
angebrachte elektronische Komponenten.
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Bevorzugt
wird der Anschlussbrückenrahmen
durch das Kunststoffgehäuse
in zwei Schritten anstelle eines einzigen Schrittes überformt,
so dass das Kunststoffgehäuse
wenigstens einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt aufweist, wobei
der äußere Abschnitt
um den inneren Abschnitt herum geformt ist. Alternativ könnten die
zwei Schritte auch zu einem einzigen kombiniert werden. Wenn man
aber das Gehäuse
in zwei Schritten ausbildet, ist es möglich, die Eigenschaften des
verwendeten Kunststoffmaterials passend zum Sensor und der Anwendung
abzustimmen. Zum Beispiel können
unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden, um den äußerem und
den inneren Teil des Gehäuses
auszubilden. Des Weiteren ist es in der Praxis schwierig, ein relativ
großes
Materialvolumen in einem einzigen Schritt um den Anschlussbrückenrahmen
herum zu formen.
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Bevorzugt
weist die Vorrichtung des Weiteren ein Mittel auf, um Komponenten
zu halten, die sich außerhalb
der Flammsperre befinden. In der Regel wird das Haltemittel durch
eine Einfassung gebildet, die mechanisch an dem Gehäuse befestigt
wird. Die Einfassung bietet auch einen gewissen mechanischen Schutz
für die
Flammsperre und den einen oder die mehreren Filter.
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Es
ist bevorzugt, dass das oder jedes gasempfindliche Element ein Halbleitergassensor
ist, obgleich auch andere Formen von Sensoren verwendet werden könnten, wie
zum Beispiel jene, die auf leitfähigen
Polymeren oder innenselektiven FET-Strukturen basieren. Wenn ein Halbleitersensor
verwendet wird, so enthält
der oder jeder Halbleitergassensor bevorzugt ein Mischmetalloxidhalbleitermaterial
vom p-Typ der Übergangsmetallreihe
der ersten, zweiten und/oder dritten Ordnung, wobei der Halbleitergassensor
auf eine Änderung
der Konzentration von Kohlenmonoxid in der Umgebungsatmosphäre anspricht.
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Es
werden nun Beispiele von Gassensoren, die eine Vorrichtung zum Detektieren
eines Gases gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten, anhand der begleitenden Zeichnungen besprochen,
in denen Folgendes dargestellt ist:
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1 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht einer Gassensorvorrichtung gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung.
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2 ist
eine schematische Draufsicht auf das Gehäuse, die gasempfindlichen Elemente
und die Stromanschlussbrücken,
wie in 1 gezeigt, wobei aber die Stromanschlussbrücken aus
dem Gehäuse
herausragen.
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2A ist
eine schematische Ansicht von unten, die Projektionen der obersten
Strukturelemente der Vorrichtungen als Strichlinien, die Position
des Anschlussbrückenrahmens
in durchgezogenen Linien und die kürzesten Entfernungen entlang
dem Leitungsweg durch Wand des Gehäuses hindurch in fetten Linien
zeigt.
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3 ist
eine Ansicht der Vorrichtung, wie in 1 gezeigt,
von unten.
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4 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 2, veranschaulicht
aber eine komplette Vorrichtung mit Ausnahme der metallischen Einfassung 14.
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5 beinhaltet die 5a und 5b,
die eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Stroman schlussbrückenrahmens
zeigen, bevor das Gehäuse
um ihn herum geformt wurde.
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6 ist
ein Schaltplan einer Detektionsschaltung, die an der Vorrichtung
angebracht ist.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Anschlussbrückenrahmens,
der in einer Gassensorvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung verwendet werden kann.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des in 7 gezeigten
Anschlussbrückenrahmens,
der mit einem ersten Abschnitt eines Kunststoffgehäuses überformt
ist.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des in 7 gezeigten
Anschlussbrückenrahmens,
der sowohl mit einem inneren Abschnitt des Kunststoffgehäuses als
auch einem äußeren Abschnitt
des Kunststoffgehäuses überformt
ist.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht der in 9 gezeigten
Baugruppe, wobei eine elektronische Komponente gezeigt ist, die
an den Anschlussbrückenrahmen
angeschlossen ist.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht der komplettierten Gassensorvorrichtung.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht des überformten Anschlussbrückenrahmens
von unten.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht des überformten Anschlussbrückenrahmens
von unten, wobei sich das Gassensorelement an seinem Platz befindet.
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Die
in den 1 bis 4 gezeigte Gassensorvorrichtung
weist ein Kunststoffgehäuse 1 auf, das
aus einem Material wie zum Beispiel PEI (Polyetherimid), PPS (Polyphenylsulphid)
oder PTFE hergestellt ist und um einen metallischen Anschlussbrückenrahmen 2 herum
geformt ist, der in 5 in größerem Detail
gezeigt ist. Das Gehäuse
enthält
eine Wand 10, die einen Hohlraum umgibt, an dessen Basis
sich eine im Wesentlichen quadratische Ausnehmung 12 befindet,
die selbst von einem erhöhten wulstartigen
Fach 11 umgeben ist, das im Wesentlichen kreisförmig ist.
Im Boden der Ausnehmung 12 befinden sich zwei weitere Ausnehmungen 13,
die Glaswolle 9 enthalten, die als ein Stoßdämpfer und Isolator.
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In
dem Gehäuse 1 sind
zwei herkömmliche Pellistor-Gassensorelemente
montiert: ein Detektor 4 und ein Kompensator 5.
Jedes Element weist ein metallisches Filament auf, das durch eine
poröse
Perle umschlossen ist, wobei das Detektorelement 4 auch einen
Katalysator enthält,
der entsprechend dem Gas gewählt
werden kann, das detektiert werden soll. Die Elemente 4 und 5 sind
mit dem Anschlussbrückenrahmen 2 zum
Beispiel mittels leitendem Zement oder Schweißen verbunden. Die metallischen Anschlussbrücken werden
durch die Wand des Gehäuses 10 verkapselt
und treten aus dem Gehäusekörper als
Zungen 22-24 heraus, wie in den 2 und 3 gezeigt,
obgleich sie sich in anderen Beispielen nicht durch die Öffnungen 18-20 zu
erstrecken brauchen, wie in 1 gezeigt.
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Eine
zweite Schicht Glaswolle 8 befindet sich über den
gasempfindlichen Elementen 4 und 5 im Inneren
der Ausnehmung 12. Ein Wasserstoffsulphidfilter 7 sitzt
auf dem Gehäuseboden 11a über der
Ausnehmung 12. Der H2S-Filter 7 wird
in der Regel unter Verwendung eines Papier- oder Glaswollefilters
hergestellt, der mit Blei(II)-acetat imprägniert ist, und insofern ist
es wünschenswert,
dass er sich im Inneren der Flammsperre 3 befindet, um
zu verhindern, dass Nutzer damit in Kontakt kommen. Durch die Verbindung
der Metallmaschennetz-Flammsperre 3 mit der Oberkante des
Fachs 11 wird eine Umfassung gebildet, die ausreichend
breit ist, um zu gewährleisten, dass
die resultierende Fuge wenigstens 1,25 mm breit ist. Das Netz 3 lässt Gas
in den Hohlraum gelangen, fungiert jedoch als eine Flammsperre und
macht somit das Gehäuse
flammfest. Ein zweiter Filter, der ein Siliziumdioxidfilter 6 ist,
befindet sich auf der Außenseite
der Flammsperre 3 und weist eine Glasfaserscheibe auf,
die mit 25% Si beschichtet is. Sein Zweck besteht darin, chronische
irreversible Pellistorkatalysatorgifte zu absorbieren, wie zum Beispiel das
Silizium-HMDS. Die zwei Filter 6 und 7 tragen gemeinsam
Kontaminanten aus dem in die Vorrichtung hineinführenden Gasstrom aus. Es wird
auch in Betracht gezogen, dass mehrere Filter, wie zum Beispiel 6 und 7,
zu einem einzelnen Mehrzweckfilter kombiniert werden könnten, obgleich
dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
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Eine
metallische Einfassung 14 wird auf das Gehäuse 1 geschnappt,
um Komponenten, wie zum Beispiel den Filter 6, an seinem
Platz zu halten und die Vorrichtung zu schützen. Die Einfassung 14 ist mit
einer Anzahl von Löchern 16 versehen,
die es ermöglichen,
die Einfassung 14 mittels einer entsprechenden Anzahl von
Widerhaken 17 auf der Gehäuseaußenseite an dem Gehäuse 1 zu
befestigen. Die Einfassung 14 enthält außerdem ein oder mehrere Löcher 15,
durch die Gas in die Vorrichtung gelangen kann.
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Die
Merkmale des Gehäuses 1 sind
in Draufsicht in 2 gezeigt. Die Strichlinien
zeigen die Position des Anschlussbrückenrahmens 2 an.
Die gasempfindlichen Elemente 4 und 5 sind mit
dem Anschlussbrückenrahmen 2 verbunden,
der als Anschlussbrücken 22-24 durch Öffnungen 18-20 aus dem
Gehäuse
austritt. Wenigstens 6 mm jeder Stromanschlussbrücke sind durch die Wand des
Gehäuses 1 verkapselt. 2A veranschaulicht
den kürzesten
Weg auf jeder der drei Leitungen, die durch das Gehäuse verlaufen,
um die gasempfindlichen Elemente im Inneren des flammfesten Gehäuses mit der
Detekti onsschaltung außerhalb
zu verbinden. Es ist klar, dass der mit "Y" markierte
Weg der kürzeste Weg
ist und es darum dieser Weg ist, der von den Zulassungsbehörden am
genauesten geprüft
werden muss. Im Allgemeinen muss der Weg "Y" wenigstens 6
mm lang sein. Der Anschlussbrückenrahmen 2 weist
auch einen Justierwiderstand 21 auf, der zwischen den Anschlussbrücken 23 und 24 angeschlossen
ist und dazu dient, Leistungsunterschiede zwischen den zwei Elementen 4 und 5 zu
kompensieren.
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3 zeigt,
dass dieselben Anschlussbrücken 22-24 auch
von unterhalb der Vorrichtung durch jeweilige Öffnungen 25-27 zugänglich sein
können, die
in einer integralen seitlichen Verlängerung des Gehäuses 1 ausgebildet
sind. Dies kann zum Beispiel nützlich
sein, wenn die Vorrichtung auf einer gedruckten Leiterplatte (GLP)
montiert wird. Auch hier ist der Anschlussbrückenrahmen 2 im Inneren
des Gehäuses
durch Strichlinien dargestellt. Die Kreise L, die auch in den 1 und 2 zu
sehen sind, sind ein Ergebnis der Verwendung von Anschlussbrückenrahmenpositionierungsstiften während des
Formungsprozesses.
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Die
Anordnung der Schichten ist am deutlichsten in 4 zu
sehen. Die gasempfindlichen Elemente 4 und 5 sind
zwischen Schichten aus Glaswolle 8 und 9 gezeigt,
die Schutz vor mechanischer Stoßeinwirkung,
elektrische Isolation und Isolation gegen Wärmeverlust bietet. In einer
typischen Anordnung beträgt
die Tiefe der Ausnehmung 13, über der sich das Element 4 oder 5 befindet,
ungefähr
0,5 mm, und ihr Durchmesser beträgt
2 mm. Die Ausnehmung 12 über den gasempfindlichen Elementen
ist im Allgemeinen etwa 1 mm tief und hat eine Fläche von
5 mm mal 5 mm. Die Vorrichtung hat eine Gesamthöhe von ungefähr 4 mm.
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Der
Ganzmetall-Anschlussbrückenrahmen 2 ist
in 5 in größerem Detail gezeigt, bevor
der durch das Kunststoffgehäuse 1 verkapselt
wird. Nachdem das Gehäuse 1 um
den Anschlussbrückenrahmen 2 herum
geformt wurde, wird das Metall entlang der Linie 34 durchtrennt,
um die Stromanschlussbrücken
zu trennen. Diese Linie braucht nicht mit dem äußeren Rand des Kunststoffgehäuses übereinzustimmen,
und insbesondere kann man die Stromanschlussbrücken aus dem Gehäuse herausragen
lassen, wie in den 2 und 3 gezeigt.
Es wird in Betracht gezogen, den Anschlussbrückenrahmen aus Berylliumkupfer
mit einer Hartsäuregoldplattierungsschicht
mit einer Dicke von im Wesentlichen 0,5 Mikrometern über stromlosem
Nickel herzustellen. Im Prinzip könnte aber auch jede andere
Anzahl weiterer Varianten die gleichen Anforderungen an eine gute
mechanische Stabilität,
Beständigkeit durch
Degradation durch aggressive Betriebsbedingungen und gute elektrische
Leitfähigkeit
erfüllen.
Es wäre
auch möglich,
einen Anschlussbrückenrahmen 2 in
der Form einer vorgeformten Unterbaugruppe bereitzustellen, wobei
der Verbindungsteil 35 ein isolierendes Material ist und
darum angebracht bleiben kann, um zum Beispiel das Anordnen der
Vorrichtung in einem Instrument zu unterstützen. Wie in 5b gezeigt,
braucht der Anschlussbrückenrahmen 2 nicht
flach zu sein. In dem gezeigten Beispiel ist der größte Teil
des Innenabschnitts des Anschlussbrückenrahmens 2 relativ
zu den äußeren Teilen
leicht erhöht.
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Das
Detektorelement 4 ist zwischen den Punkten 28 und 29 an
dem Anschlussbrückenrahmen 2 angeschlossen,
und das Kompensatorelement 5 ist zwischen den Punkten 30 und 31 zum
Beispiel mittels leitendem Zement oder Schweißen angeschlossen. Der Justierwiderstand 21 verbindet
die Punkte 32 und 33. Schichten 8 und 9 aus
Glaswolle sind über
und unter die Elemente 4 und 5 gepackt, und ein
Filter 7 ist an dem Gehäuseboden
auf der Glaswolle 8 angeordnet. Die Flammsperre 3 ist
entlang ihres Umfangsrandes mit der Oberkante des Fachs 11 des
Gehäuses 1 mittels
eines Wärmebondungsprozesses,
wie zum Beispiel Wärmefügung, verbunden.
Der Filter 6 ist dann auf der Außenseite der Flammsperre angeordnet und
wird durch die metallische Einfassung 14, die mechanisch
an dem Gehäuse
mittels Widerhaken 17 und Löchern 16 befestigt
ist, an seinem Platz gehalten. Während
des Betriebes strömt
Gas durch die Einfassung 14, die Flammsperre 3,
beide Filter 6 und 7 und wenigstens eine Schicht
Glaswolle 8 hin zu dem Detektorelement 4.
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6 ist
ein Schaltplan zum Veranschaulichen einer Wheatstone-Brückenschaltung,
welche die zwei Elemente 4 und 5 enthält. Wie
oben beschrieben, sind die Elemente mit Anschlussbrücken 22-24 verbunden,
wobei ein Justierwiderstand 21 zwischen den Anschlussbrücken 23 und 24 angeschlossen
ist. Die Anschlussbrücke 24 bildet
direkt einen Ausgang 36 der Schaltung. Die Anschlussbrücken 22 und 23 sind
mit den Widerständen
R1 und R2 an den Punkten 37 bzw. 38 verbunden.
Die Widerstände
R1 und R2 sind an einem Punkt 39 mit einem Stellwiderstand 40 verbunden.
Der Punkt 39 stellt auch den zweiten Ausgang 41 bereit.
In die Schaltung wird bei 42 Gleichstrom eingespeist, der dafür verwendet
wird, die Elemente 4 und 5 auf ihre Betriebstemperatur
von ungefähr
500°C zu
erwärmen
und die Schaltung mit Strom zu versorgen. Es ist jedoch zu beachten,
dass die Sensoren auch in anderen Schaltungen als der oben beschriebenen Wheatstone-Brücke betrieben
werden könnten.
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Ein
Beispiel einer Gassensorvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird nun anhand der 7 bis 13 beschrieben.
Die Sensorvorrichtung besteht aus einem Stromanschlussbrückenrahmen 100,
der teilweise von einem Kunststoffgehäuse 106 und 107 umkapselt
ist, einem gasempfindlichen Element, das mit dem Stromanschlussbrückenrahmen 100 verbunden
ist, und einer elektronischen Komponente 110, die ebenfalls mit
dem Stromanschlussbrückenrahmen 100 verbunden
ist.
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Ein
Stromanschlussbrückenrahmen 100 ist in 7 gezeigt.
Diese Komponente erfüllt
eine Anzahl von Funktionen. Insbesondere trägt er den Sensor, die elektrischen
Verbindungen zu und von dem Sensor, die elektrischen Verbindungen
zu und von weiteren Komponenten, die in der Gassensorvorrichtung
enthalten sein können,
die Verbindungen zwischen dem Sensor und den weiteren elektronischen Komponenten
und die Basiskonstruktion des elektrischen Verbinders, der dazu
dient, die komplettierte Vorrichtung mit dem Rest der Betriebsschaltung
zu verbinden.
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Der
Anschlussbrückenrahmen 100 kann
aus einer Reihe leitfähiger
Materialien hergestellt sein, in der Regel aus Metallen wie zum
Beispiel Kupfer oder Stahl. Nickelbeschichtete Phosphorbronze ist
besonders gut für
die Anwendung geeignet. Der Anschlussbrückenrahmen 100 kann
auf vielfältige
Weise hergestellt werden, zum Beispiel durch eine Photolithographie-
und Ätzsequenz
oder durch eine Reihe von Stanz- und Biegeprozesse (schrittweises
Formen). Die genaue Form der Konstruktion wird nicht nur durch die
Anforderungen der Schaltung aus Sensor und weiteren Komponenten
bestimmt, sondern auch durch die letztendliche physische Baugröße der komplettierten
Baugruppe.
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Vier
Kontaktinselbereiche 103 sind an dem Anschlussbrückenrahmen 100 angeordnet,
um eine Verbindung mit dem gasempfindlichen Element selbst herzustellen.
Zungen 104 sind zu einer Gruppierung angeordnet, um eine
direkte Verbindung eines integrierten Schaltkreises oder einzelner
elektronischer Komponenten zu vereinfachen. Der in den Figuren veranschaulichte
Anschlussbrückenrahmen 100 nimmt
einen 8-Pin-Chip auf, aber es können auch
mehr oder weniger Verbindungen vorgesehen werden. Es ist zu erkennen,
dass einige der Zungen 104 zusammengefasst sind; andere
sind mit einer oder mehreren der Sensorkontaktinseln verbunden. In
einem Fall ist eine direkte Verbindung zwischen den zwei Zungen
an der elektronischen Komponente gezeigt. Mehrere Zungen 104 sind
als Verlängerungen
von Verbinderstiften 105 ausgebildet, die als die Basis
des externen Verbinders fungieren.
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In
dieser anfänglichen
Form ist der Anschlussbrückenrahmen
mit Opferteilen 101 und 102 versehen, welche die
Handhabung der Komponenten während
der anschließenden
Fertigungsprozesse enorm unterstützen,
die aber auf entsprechenden Stufen durch Abschneiden oder Abbrechen
entlang den Linien A und B, die für diesen Zweck mit Schwächungsnuten
versehen sind, entfernt werden können.
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Das
Sensorgehäuse 106 und 107 wird
durch Spritzgießen
mit dem Anschlussbrückenrahmen
in situ ausgebildet. Oder anders ausgedrückt: Der Anschlussbrückenrahmen
ist während
des Spritzgießprozesses
im Inneren des Formwerkzeugs angeordnet. Das Gehäuse wird aus Thermoplastmaterialien wie
zum Beispiel Polyphenylensulphid (PPS) oder Flüssigkristallpolymer (LCP) hergestellt,
obgleich eine ganze Reihe solcher Materialien verfügbar sind. Es
kommt ein zweistufiger Formungsprozess zum Einsatz, bei dem auf
jeder Stufe entweder die gleichen oder unterschiedliche Polymermaterialien
verwendet werden können.
Diese Auswahl wird größtenteils
durch die konkreten Eigenschaften bestimmt, die von der fertigen
Komponente verlangt werden. Zum Beispiel kann es bei Verwendung
beheizter Sensoren sein, dass die Region, die das Gassensorelement
unmittelbar umgibt, sehr stabile Eigenschaften bei hoher Temperatur
haben muss. Im Gegensatz dazu kann es sein, dass das Außengehäuse gegen eine
Anzahl von Kontaminanten beständig
sein muss. Für
jede Stelle können
die geeigneten Polymermaterialien eingesetzt werden. Natürlich muss der
Kunststoff ein elektrischer Isolator sein, um ein Kurzschließen des
Anschlussbrückenrahmens 100 zu
verhindern.
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In
einem ersten Formungsschritt wird ein Thermoplastmaterial um den
Anschlussbrückenrahmen 100 herum
spritzgegossen, um einen inneren Abschnitt 106 des Sensorge häuses auszubilden.
Es ist zu beachten, dass bei diesem ersten in-situ-Formungsschritt
die Kontaktinselbereiche 103, die Zungen 104 und
die Enden der Verbinderstifte 105 frei bleiben. In seinem
ungestützten
Zustand ist der Anschlussbrückenrahmen
fragil und flexibel, weil die Komponente vollständig in der endgültigen Vorrichtung
verkapselt werden soll. Es könnten
dickere und damit teurere Anschlussbrückenrahmen verwendet werden,
um diesem Problem teilweise abzuhelfen, aber für Anwendungen, die sehr kostengünstig sein müssen, ist
das keine attraktive Option. Darum ist ein wichtiges Merkmal dieses
ersten Formungsschrittes, dass er Festigkeit verleiht und so die
Handhabungsschwierigkeiten während
der übrigen
Verarbeitungsstufen erleichtert. Nachdem der erste Formungsvorgang
abgeschlossen ist, können
die Opferverlängerungen 101 und 102 entfernt
werden, obgleich es in einigen Situationen hilfreich sein kann,
eine oder beide Verlängerungen
an ihrem Platz zu belassen, bis die anschließende Formungsstufe beendet
ist.
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9 zeigt
die Gassensorvorrichtung nach einem zweiten Formungsschritt, bei
dem die in 8 gezeigte Baugruppe mit einem
zweiten Volumen Thermoplastmaterial überformt wird. Wie oben besprochen,
kann dieses Material das gleiche wie – oder ein anderes Material
als – das
sein, das im ersten Formungsschritt verwendet wurde. Das zweite Thermoplastmaterial
bildet einen äußeren Abschnitt 107 des
Sensorgehäuses.
Wie der innere Abschnitt 106 kann auch der äußere Abschnitt 107 mittels
eines in-situ-Spritzgießprozesses
ausgebildet werden. Es können
zwei separate Spritzgießwerkzeuge
für die
zwei Stufen verwendet werden, oder es könnte statt dessen ein einzelnes
Werkzeug verwendet werden, das zwei Formungsschüsse ermöglicht. Wie in 9 gezeigt,
lässt der äußere Abschnitt 107 des Gehäuses immer
noch die Kontaktinseln 103 und die Zungen 104 frei,
um Komponenten anbringen zu können.
Der zweite Formungsschritt formt auch den Rest der Verbinderumman telung 108 und
der kreisförmigen
Merkmale 109, die dafür
verwendet werden, die komplettierte Vorrichtung an dem erforderlichen
Gerät anzubringen.
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Es
wäre möglich, den
Anschlussbrückenrahmen 100 in
einem einzigen Schritt zu überformen,
um das gesamte Gehäuse
herzustellen. Dies würde
es jedoch nicht gestatten, die Materialeigenschaften zu variieren,
und könnte
den Anschlussbrückenrahmen beschädigen. Eine
begrenzte Menge Material kann um eine solche flexible Komponente
wie den Anschlussbrückenrahmen 100 herum
in einem einzigen Schritt geformt werden, ohne ein signifikantes
Verziehen hervorzurufen.
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Eine
elektronische Komponente 110, wie zum Beispiel ein EEPROM,
wird an dem freiliegenden Anschlussbrückenrahmen an den Zungen 104 über Komponentenbeine 111 angebracht.
Diese werden vorzugsweise angelötet,
und ein Rückflussprozess
ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft. Es können aber auch leitende Klebstoffe
oder andere bekannte Verfahren verwendet werden, um die Komponente 110 zu
befestigen und eine elektrische Verbindung zu ihr herzustellen (10).
Um diesen Teil der Montage zu vervollständigen, wird ein vorgeformter
Deckel 112, in 11 gezeigt,
an dem Gehäuse 107 entweder
durch Aufschnappen oder Leimen, Schweißen oder andere Verbindungsmittel
angebracht. Der Deckel 112 kann erforderlichenfalls auch abnehmbar
gestaltet werden, damit die Komponente 110 ausgewechselt
werden kann, aber das dürfte
in Niedrigpreisanwendungen kaum kosteneffektiv sein. Der Deckel 112 könnte in
einem zusätzlichen
Formungsschritt überformt
werden, obgleich man die Auswirkung der hohen Temperaturen auf die
elektronischen Komponenten 110 ermitteln müsste.
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Die
Unterseite der Baugruppe ist in 12 gezeigt.
Die Gehäuse 107 umschließt ein Volumen 113,
in das ein gasempfindliches Element eingepasst werden kann. Kontaktinselbereiche 103 des
Stromanschlussbrückenrahmens 100 liegen
innerhalb des Gehäuses
frei, wodurch ein gasempfindliches Element 114 in den Hohlraum
eingesetzt und elektrisch über
Anschlussbrücken 115 zum
Beispiel mittels Löten
oder leitendem Klebstoff verbunden werden kann (13).
In dem gezeigten Beispiel ist der Sensor 114 eine planare
Vorrichtung, in der ein Halbleitermaterial verwendet wird, dessen
elektrische Eigenschaften sich in Reaktion auf die Zusammensetzung
der umgebenden Gasatmosphäre ändern. Insbesondere
kann ein Mischmetalloxidhalbleitermaterial vom p-Typ der Übergangsmetallreihe
der ersten, zweiten und/oder dritten Ordnung gewählt werden, das auf eine Änderung
der Konzentration von Kohlenmonoxid in der Umgebungsatmosphäre und auch auf
eine Änderung
der Konzentration von Sauerstoff in der Umgebungsatmosphäre anspricht.
Zum Beispiel könnte
der gezeigte Sensor 114 Chromtitanoxid enthalten, aber
es könnten
auch andere Formen von Sensoren verwendet werden, wie zum Beispiel
jene, die auf leitenden Polymeren oder innenselektiven FET-Strukturen
basieren.
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Nach
dem Anbringen des Sensors 114 kann das Gehäuse erforderlichenfalls
mit einem Maschennetz, einem Sintermaterial, einer Kappe, einer
Membran oder einem anderen Mittel versiegelt werden, das ein Hindurchtreten
von Gas in das umschlossene Volumen gestattet. Dies kann vorteilhafterweise
an der Lippe 116 durch ein geeignetes Verfahren montiert
werden, wie zum Beispiel – je
nach der vorgesehenen Anwendung – mittels Wärmefügung, Schweißen oder
Leimen. Es können
auch Filter innerhalb oder außerhalb
der Versiegelung angeordnet werden und durch die Versiegelung oder
eine andere Verschlusskomponente gehalten werden.
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In
diesem Beispiel ist die elektrische Komponente 110 als
ein Speicherchip gezeigt, der eine Vielzahl von Informationen enthalten
könnte,
die für
den Betreiber des Sensors von Nutzen sind, wie zum Beispiel Kalibrationsdaten
oder Daten im Zusammenhang mit der Zielgas spezies. Es wird in Betracht
gezogen, dass die Verbindungen, die durch die Stifte 105 bereitgestellt
werden, das Abfragen dieser Daten durch den Nutzer ermöglichen,
und es liegt ebenso im Rahmen des Möglichen, dass Daten in für den Nutzer
zugänglichen
Bereichen des Speichers überschrieben
werden, eventuell als Ergebnis von Vor-Ort-Kalibrierungen. Zusätzlich oder
alternativ zu einem Speicherchip, wie zum Beispiel einem EEPROM,
könnte
der Anschlussbrückenrahmen
ohne Weiteres eine Reihe anderer Komponenten tragen, wie zum Beispiel
Analog-Digital-Wandler,
Verstärker oder
Mikroprozessoren.
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Die
komplettierte Gassensorvorrichtung kann auf jeder beliebigen gewünschten
Oberfläche an
Befestigungspunkten 109 (9) zum Beispiel mit
Schrauben oder Nägeln
montiert werden. Die Vorrichtung kann elektrisch über Verbindungsstifte 105 mit
einer externen Schaltung verbunden werden. Die Stifte 105 sind
innerhalb einer Verbinderummantelung 108 untergebracht,
die so gestaltet sein kann, dass sie an einen Verbindungsstecker
passt.
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In
diesem Beispiel kann der überformte
Anschlussbrückenrahmen
so gestaltet sein, dass er eine flammfeste Versiegelung zwischen
dem Stromanschlussbrückenrahmen
und dem Gehäuse
bereitstellt. Indem man den Sensor mit einer (nicht gezeigten) Flammsperre
verseht, kann das Gehäuse
so konfiguriert sein, dass es flammfest ist, und die Vorrichtung
kann dafür
verwendet werden, brennbare Gase mittels eines Pellistors oder eines
anderen geeigneten gasempfindlichen Elements zu detektieren.