EP1716400A1 - Korrosionsschutz f r drucksensoren - Google Patents

Korrosionsschutz f r drucksensoren

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Publication number
EP1716400A1
EP1716400A1 EP05716630A EP05716630A EP1716400A1 EP 1716400 A1 EP1716400 A1 EP 1716400A1 EP 05716630 A EP05716630 A EP 05716630A EP 05716630 A EP05716630 A EP 05716630A EP 1716400 A1 EP1716400 A1 EP 1716400A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
passivating agent
material layer
agent
passivation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05716630A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Winfried Kuhnt
Wilfried Ihl
Andreas Junger
Hubert Benzel
Markus Muzic
Lutz Mueller
Frank Schaefer
Roland Guenschel
Marco Holst
Frank Wehrmann
Polichronis Lepidis
Gabriele Godzik
Kristin Weinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004033475A external-priority patent/DE102004033475A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1716400A1 publication Critical patent/EP1716400A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Definitions

  • the invention is based on a micromechanical pressure sensor or a method for producing a micromechanical pressure sensor in which a sensor element in a housing is covered with a passivation agent.
  • the sensor element can be covered with a special passivation layer. This is done, for example, in such a way that the sensor element or the (electrical and / or mechanical) components that are required for recording and / or evaluating a sensor signal are mounted in a housing and then covered with a passivation agent.
  • This passivation is usually achieved by backfilling the housing. The backfilling serves to passivate the sensor element or to protect the components against media such as water, air, gasoline, salt, etc. This prevents corrosion of sensitive elements of the sensor.
  • the problem with passivation is the interaction of the passivating agent with the damaging medium.
  • Sensor cbip front side are usually protected from environmental influences by a gel such as a fluorosilicone gel.
  • This gel covers the surface of the chip or the bond wires and prevents corrosive media from coming into contact with the chip.
  • the gel When choosing the gel, however, it must be ensured that the Gel transfers the pressure of the medium for detecting a drain size to the pressure sensor membrane in the sensor chip.
  • Sensor element consisting of sensor chip and bond wires is mounted in a chamber filled with silicone oil, which keeps in contact with the environment via a steel membrane. A change in the ambient pressure is transmitted directly to the silicone oil and thus to the sensor element or the sensor chip via the steel membrane.
  • the present invention describes a device with a housing and at least one electrical component, the housing having at least one of the electrical components and being at least partially filled with a passivation agent. Furthermore, it is provided that the electrical component is at least partially filled with the
  • Passivation agent is covered.
  • the essence of the invention is now that an additional material layer is applied to the passivation agent. With this additional material layer, a simple and inexpensive construction can be compared Environmental damage resistive device can be realized. This enables the use of electrical components in corrosive environments.
  • the electrical component has a micromechanical sensor element in particular.
  • the micromechanical sensor element can detect both a pressure variable, a temperature variable, an air mass, a resistance variable and / or a concentration of at least one medium.
  • a medium advantageously surrounds at least part of the device and / or the micromechanical sensor element.
  • the choice of the passivating agent in combination with the material of the additional material layer results in an optimized sealing of the electrical component or the sensor element. Damage to the sensor element by corrosive media can thus be prevented.
  • the construction according to the invention also makes it possible to use the pressure sensor in liquid media, since the material of the additional material layer can be selected such that the liquid medium is separated from the passivating agent.
  • the electrical component in particular the sensor element, has corrosion-sensitive areas.
  • This can be, for example, contacting areas or elements such as bond pads and / or bond wires. Therefore, at least these corrosion-sensitive areas are advantageously covered with the passivating agent
  • the ambient medium is separated from the passivating agent by the additional material layer.
  • the additional material layer by means of a corresponding chemical reaction renders the corrosive components of the surrounding medium, which would otherwise attack the electrical components, harmless.
  • Another possibility of increasing the service life of the electronic components and thus the service life of the sensor is to use suitable materials to reduce the rate of diffusion of the corrosive components of the surrounding medium.
  • the use of corrosion-resistant and or water-impermeable materials in the additional material layer has proven to be particularly advantageous.
  • the additional material layer is preferably designed as a membrane layer, it being possible for the membrane layer to have a wavy surface structure. This wavy surface structure can compensate for a temperature-related expansion of the passivating agent without causing a crack in the membrane layer
  • fluorosilicone gel is provided as the passivating agent and / or a layer of a corrosion-resistant and / or water-impermeable material such as Teflon or a parylene is provided as an additional material layer.
  • the passivating agent and the material of the additional material layer have temperature expansion coefficients matched to one another.
  • the housing in which the sensor element is mounted is a
  • the lower part of the housing is advantageously filled with the passivating agent up to the overall height of the housing walls.
  • the housing has an upper housing part with a housing cover.
  • This housing cover is preferably attached to the housing in such a way that it fixes the additional material layer on the passivation agent. It can be provided that the housing cover is placed on the passivating agent only after the additional material layer has been applied. However, it is also conceivable that the additional material layer is introduced directly into the housing cover and only after the housing cover has been placed on the lower housing part
  • an opening is provided in the housing cover through which the medium can come into contact with the additional material layer.
  • the electrical contact surface and / or the electrical contact element have at least one predefinable layer thickness of the passivation agent to cover.
  • the passivation agent is applied in a thickness of at least 0.2 mm over at least one bond pad and / or a bond wire.
  • Such a predeterminable layer thickness of the passivating agent means that the corrosion-triggering constituents of the medium do not reach the corrosion-sensitive areas or are delayed by a time.
  • platelet-shaped fillers such as e.g. Introduce glow flakes in the passivating agent. 10
  • platelet-shaped fillers such as hydrotalcite, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydromagnesite or. Huntit in the passivating agent conceivable to reduce the rate of diffusion or to increase the diffusion path.
  • the corrosive constituents of the medium which can diffuse into the passivating agent, be rendered harmless by a suitable chemical reaction (neutralization or adsorption).
  • a suitable chemical reaction neutralization or adsorption
  • ammofunctionalized siloxanes offer themselves as the material of the additional material layer, in which the a aminopropyl groups react as bases with corrosive acids with salt binding.
  • Acids 20 can also be bound by mono-, di- or trialkylamines, silazanes or amino-terminated silicone oil or acid-binding fillers such as hydrotalcite, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydromagnesite.
  • the device comprises a micromechanical sensor, e.g. for recording a pressure variable representing the pressure of a surrounding medium.
  • the device detects a relative pressure size of two media.
  • the configuration according to the invention makes it possible to use such a pressure sensor in the exhaust gas flow or in the tank of a motor vehicle.
  • the device represents a (hot) 30 air mass sensor or a generator control device.
  • an inflexible barrier layer can reduce gel shift amplitudes of the passivation gel.
  • the gel can swell by im
  • Organic, acid-binding fillers with an optical refractive index adapted to the passivation gel e.g. the combination of silicone gel / polyamide
  • an optical refractive index adapted to the passivation gel e.g. the combination of silicone gel / polyamide
  • FIG. 1 shows a micromechanical pressure sensor in a housing, as is known from the prior art.
  • Figure 2 shows a first embodiment of the invention, whereas
  • Figure 3 shows a second embodiment of the invention embodiment
  • FIG. 1 shows a known structure of a micromechanical pressure sensor in a housing.
  • a preferably micromechanical sensor element for example composed of a substrate 110 and a sensor chip 120, is applied to a carrier element 100.
  • the sensor element can also be realized by a different structure.
  • Common materials for the micromechanical sensor element are semiconductor materials or steels.
  • ceramics or lead plates are used as carrier element 100.
  • the sensor chip 120 can, for example, have a membrane 190 and a membrane having a predetermined pressure
  • the substrate 110 and the carrier element 100 have a passage to the membrane 190 for differential pressure applications.
  • a variation of the ambient pressure manifests itself in a movement of the membrane 190.
  • suitable electrical components such as, for example, piezoelectric resistors (not shown) on the membrane 190, this movement can be converted into a measurement variable which is generated in proportion to the occurring rick difference.
  • connecting elements such as bond wires 130 are provided, which are guided by the sensor chip 120 for further evaluation of the measured variable *, for example onto the carrier element 100.
  • bond wires 130 are provided, which are guided by the sensor chip 120 for further evaluation of the measured variable *, for example onto the carrier element 100.
  • Bonding wires 130 are attached to the sensor chip 120 and / or the carrier element 100 by means of bond pads.
  • contact surfaces are provided on the sensor chip 120 and / or on the carrier element 100, via which control of the sensor chip 120 and / or an evaluation or Forwarding of the measured variable are made possible.
  • the sensor element is in one
  • the housing can consist only of housing walls 150 and of housing walls 150 including a housing cover 155. So that the sensor element or the membrane 190 can detect the pressure difference from the environment, it is provided that the housing cover 155 has an opening 170 through which the medium can act on the membrane 190. Since the contact points of
  • Bond wires and / or the further electrical components of the sensor element represent corrosion-sensitive areas, it is provided to fill the interior of the housing 150 or 155 with a passivating agent 140, for example a gel.
  • a passivating agent 140 for example a gel.
  • the passivation agent 140 is to be selected such that it is so soft on the one hand that it does not cause any mechanical tension on the sensor membrane 190, but on the other hand also transmits the ambient air pressure acting in the direction 160 directly to the membrane 190.
  • FIG. 2 shows the housing of a pressure sensor, which is only realized by housing walls 250.
  • the sensor element and the bond wires 130 are covered with a passivation agent 140. It is advantageously provided that all elements of both the sensor element and the connecting elements are completely covered, which is not a requirement. Only the covering of the Areas are a necessary measure.
  • a minimum thickness of the covering is provided in order to enable adequate protection of the corrosion-sensitive areas from the corrosion-triggering constituents of the surrounding medium.
  • An additional material layer 200 which preferably covers the entire surface of the passivating agent 140, is then applied to the passivating agent 140 thus introduced into the housing 250. This can take the form of a membrane, for example. With such coverage of the
  • Passivating agent 140 prevents the medium from coming into contact with the passivating agent 140.
  • care must be taken that the layer 200 is sufficiently flexible to transmit the ambient pressure directly to the gel. For this reason, it is also advantageous if there is no more air between the gel and the membrane, since otherwise the trapped air expands when the temperature rises and could lead to an unwanted and disruptive pressure signal.
  • the material of the layer 200 should be selected so that it does not allow any corrosive media or water to pass through, the membrane itself permitting the media and must withstand a temperatx ⁇ be ⁇ * ingten expansion of the passivating agent 140.
  • a corresponding surface structuring of the layer 200 for example by means of a wave pattern, also makes it possible to compensate for the temperature-related expansion of the passivation agent 140.
  • the layer 200 can be made of or contain a parylene.
  • Parylenes are understood to mean substituted or unsubstituted polyparaxylenes or poly [2,2] -paracyclopbanes. Halogens such as fluorine, chlorine and bromine are particularly suitable substituents, it being possible for the parylenes to be mono-, di-, tri- or tetrasubstituted.
  • the layer 200 is preferably carried out with a layer thickness of 1 to 50 ⁇ m.
  • Silicone gels for example based on polydimethylsiloxane (PDMS) or polyphenylmethylsiloxane, or (per) fluorinated, are preferably used as passivating agents
  • Silicone gels such as perfluorinated PDMS.
  • gel systems containing on the basis of optionally (per) fluorinated polyethers or vinyl polymers, di e crosslinker with hydride siloxane units, fillers, optionally thixotropic agents, adhesion promoters, inhibitors and catalysts, but suitable Contrary to the illustration in FIG 2 may also be provided that the
  • Passivation agent 140 can be forfeited to the maximum height of the housing walls 250. It should be noted, however, that the additional layer 200 must cover the entire surface of the passivating agent 140 in order to offer optimal protection or an optimal seal.
  • FIG. One way in which such a cover can be achieved is shown in FIG. In this illustration, the sensor element already known from FIGS. 1 and 2 is filled with the passivating agent 140 up to the height of the housing walls 350.
  • An additional material layer 300 is then applied to the housing filled in this way, which also covers parts of the housing walls 350 in addition to the passivating agent 140 , The overlap of the cover of the housing walls 350 by the material layer 300 is necessary in order to prevent edge effects which occur if the cover of the
  • Passivation agent could be generated in the area 390. These edge effects could otherwise lead to the penetration of the medium into the passivation means 140 and to damage of the sensor element in the worst case.
  • a housing upper part designed as a cover 355 can be firmly attached, which clamps and fixes the layer 300 on the housing lower part 350. If necessary, the cover 355 can be welded or glued to the lower housing part 300.
  • An opening 370 in the cover 355 enables the pressure of the medium to act on the membrane 190 in the direction 160.
  • the additional layer 300 is introduced directly into the cover 355 before the cover is applied to the lower housing part 350 filled with the passivating agent 140.
  • the sensor is suitable for both gaseous and liquid media.
  • the additional material layer 200 or 300 offers protection that the passivating agent alone cannot offer.
  • surface micromechanically produced pressure sensors can be used in liquid media.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment, which shows the protection of a sensor element 400, an evaluation circuit 420 and a bond connection 430.
  • the sensor element 400 is usually applied to the carrier element 100 with the aid of an adhesive or a solder 410 *. This is made possible by a housing wall 450 or a gel ring
  • the additional material layer 460 is able to be introduced directly into the passivating agent 140.
  • the passivating agent 450 is first filled up before the additional material layer 460 is introduced. This can be done, for example, by applying a small plate to the passivation agent 140, which has not yet solidified, and which sinks during the curing process. Of course, it can also be provided that the plate is placed only on the surface of the passivating agent 140 and remains there. Furthermore, there is the possibility of producing the additional material layer 460 by mixing the additional material into the passivating agent 140.
  • the introduced materials can be crosslinked during the curing or a further special treatment of the sensor.
  • appropriate solvents when the material diffuses for the additional material layer can be used during the manufacture of the sensor.
  • the additional material can be polymerized into the network generated by means of the passivation gel.
  • Overall filler concentrations of the additional material of 28 to 50 percent by weight are conceivable. In special cases, a total filler concentration of 28 to 40 percent by weight can also be provided.
  • the additional material layer 460 using the example of FIG. 4 can be selected such that it extends the diffusion path of the corrosive components of the medium which penetrate into the passivating agent and destroy the areas sensitive to corrosion. This happens because the material chosen for this reduces the rate of diffusion.
  • platelet-shaped fillers such as Glimme ⁇ lättchen or materials such as hydrotalcite, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydromagnesite or huntite are suitable.
  • the magnesium hydroxide is a highly temperature-resistant, non-toxic flame retardant that also acts as an acid binder.
  • the hydrotalcite can be used as a layered, basic magnesium aluminum hydroxy carbonate.
  • fillers mentioned which extend the diffusion path, with the exception of the glow plates, are at the same time bases (but not buffers) which neutralize diffusing acids. Also inert, particulate fillers such as Silica particles (Aerosil) extend the diffusion path at higher filler contents.
  • bases but not buffers
  • particulate fillers such as Silica particles (Aerosil) extend the diffusion path at higher filler contents.
  • Corrosive agents that diffuse and against which the electrical or electronic components must be protected can contain, for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, carboxylic acids, alcohols, aldehydes or ammonia.
  • the agents can attack the sensor either in gaseous form or as condensate.
  • provision can also be made for the additional material layer to be formed with a material which renders the corrosive agents or components of the medium harmless by means of a chemical reaction. Since the electrical and / or electronic components are primarily attacked by acidic components of the medium, a special embodiment of the invention provides for the material layer and / or the passivating agent to be enriched with basic compounds.
  • Silazanes have a similar function as Fluorochem PS112, a cross-linked poly (l, l-dimethylsilazane).
  • acetamides such as bis / trimethylsily
  • acetamide can be used, which can react with alcohols, phenols and acids.
  • carbamates such as O-bis (trimethylsilyl).
  • organic bases such as polyylene imine, polyamines or polyamides (PA 6.6, PAH, PA6, PA3.6, etc.) are also conceivable as components of the additional material layer. The above can
  • Connections can also be introduced in fiber form.
  • the fillers hydrotalcite, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydromagnesite and calcium carbonate are effective as acid binders in addition to their diffusion path lengthening effect.
  • Possible protective layers can be obtained by plasma polymerization of organosilicon substances, preferably hexamethyldisilazane (HMDS-N), hexamethyldisiloxane (HMDS-O), hexamethyldisilane (HMDS), bis- (trimethylsilyl) methane, decamethylcyclopentasiloxane, octamethyltrisiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxane, dimethylcyclosiloxan

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung mit einem Gehäuse und wenigstens einem elektrischen Bauelement, wobei das Gehäuse wenigstens eines der elektrischen Bauelemente aufweist und wenigstens teilweise mit einem Passivierungsmittel befällt ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das elektrische Bauelement wenigstens teilweise mit dem Passivierungsmittel bedeckt ist. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass auf das Passivierungsmittel eine zusätzliche Materialschicht aufgebracht wird. Mit dieser zusätzlichen Materialschicht kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau einer gegenüber Umweltschädigungen resistiven Vorrichtung realisiert werden. Somit wird der Einsatz von elektrischen Bauelementen in korrosiven Umgebungen ermöglicht.

Description

Korrosionsschutz für Drucksensoren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mikromechanischen Drucksensor bzw. von einem Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Drucksensors bei dem ein Sensorelement in einem Gehäuse mit einem Passivierungsmittel bedeckt wird.
Zum Schutz eines Sensors vor schädigenden Umwelteinflüssen kann das Sensorelement mit einer speziellen Passivieningsschicht bedeckt werden. Dies geschieht beispielsweise derart, dass das Sensorelement bzw. die (elektrischen und/oder mechanischen) Komponenten, die zur Erfassung und/oder Auswertung eines Sensorsignals erforderlich sind, in einem Gehäuse montiert werden und anschließend mit einem Passivierungsmittel bedeckt werden. Üblicherweise wird diese Passivierung durch eine Verfüllung des Gehäuses erreicht. Die Verfüllung dient dabei der Passivierung des Sensorelements bzw. dem Schutz der Komponenten gegenüber Medien wie Wasser, Luft, Benzin, Salz, etc. Somit kann eine Korrosion empfindlicher Elemente des Sensors verhindert werden. Problematisch bei der Passivierung ist jedoch die Wechselwirkung des Passivierungsmittels mit dem schädigenden Medium.
Mikromechanische Drucksensoren, bei denen systembedingt der Druck von der
Sensorcbipvorderseite zugeführt wird, werden normalerweise durch ein Gel wie beispielsweise ein Fluorsilikongel vor Umwelteinflüssen geschützt. Dieses Gel bedeckt dabei die Oberfläche des Chips bzw. die Bonddrähte und verhindert, dass korrosive Medien mit dem Chip in Berührung kommen können. Dabei ist bei der Wahl des Gels jedoch darauf zu achten, dass das Gel den Druck des Mediums zur Erfassung einer Drackgröße auf die Drucksensormembran im Sensorchip überträgt.
Für die Anwendung von Drucksensoren in einer stark korrosiven Umgebung, wie sie z.B. im Abgasstrang eines Fahrzeugmotors zu beobachten ist, können selbst die besten derzeit verfügbaren Gele nicht verhindern, dass mit der Zeit korrosive Bestandteile des Mediums durch das Gel diffundieren und zu einer Korrosion des Sensorelements oder anderer Komponenten auf dem Sensorchip führen.
Eine teure Auf bauvariante, um den Drucksensor zu schützen, besteht darin, dass das
Sensorelement bestehend aus Sensorchip und Bonddrähten in eine mit Silikonöl gefüllte Kammer montiert wird, die über eine Stahlmembran Kontakt mit der Umgebung hält. Eine Änderung des Umgebungsdrucks wird über die Stahlmembran direkt an das Silikonöl und somit an das Sensorelement bzw. den Sensorchip weitergeleitet.
Um die Schutzwirkung des Passivierungsgels zu erhöhen ist bekannt, dem Passivierungsgel ein chemischer Puffer in Form von geringen Säure- und/oder Laugenmengen zuzumischen, bei der der pH-Wert im Passivierungsgel weitestgehend konstant gehalten und damit die Lebensdauer des Sensorelements verlängert wird. Werden Puffer bestehend aus einer Mischung aus Säure- und Lauge- bindenden Stoffen verwendet, so ist bei entsprechender Umgebung jeweils nur eine der beiden Bestandteile aktiv, wohingegen die andere Hälfte der Mischung zur Schutzwirkung keinen Beitrag leistet.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung mit einem Gehäuse und wenigstens einem elektrischen Bauelement, wobei das Gehäuse wenigstens eines der elektrischen Bauelemente aufweist und wenigstens teilweise mit einem Passivierungsmittel befüllt ist Weiterhin ist vorgesehen, dass das elektrische Bauelement wenigstens teilweise mit dem
Passivierungsmittel bedeckt ist. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass auf das Passivierungsmittel eine zusätzliche Materialschicht aufgebracht wird. Mit dieser zusätzlichen Materialschicht kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau einer gegenüber Umweltschädigungen resistiven Vorrichtung realisiert werden. Somit wird der Einsatz von elektrischen Bauelementen in korrosiven Umgebungen ermöglicht.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrische Bauelement ein insbesondere mikromechanisches Sensorelement aufweist. Dabei kann das mikromechanische Sensorelement sowohl eine Druckgröße, eine Temperaturgröße, eine Luftmasse, eine Widerstandsgröße und/oder eine Konzentration wenigstens eines Mediums erfassen. Günstigerweise umgibt dabei ein Medium wenigstens einen Teil der Vorrichtung und/oder des mikromechanischen Sensorelements.
Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch die Wahl des Passivierungsmittels in Kombination mit dem Material der zusätzlichen Materialschicht eine optimierte Versiegelung des elektrischen Bauelements bzw. des Sensorelements erreicht wird. Somit kann eine Beschädigung des Sensorelements durch korrosive Medien verhindert werden. Darüber hinaus ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau auch der Einsatz des Drucksensors in flüssigen Medien möglich, da das Material der zusätzlichen Materialschicht derart gewählt werden kann, dass das flüssige Medium vom Passivierungsmittel getrennt wird.
Darüber länaus besitzt das elektrische Bauelement, insbesondere das Sensorelement, korrosionsempfindliche Bereiche. Dies können beispielsweise Kontaktierungsflächen oder - elemente wieBondpads und/oder Bonddrähte sein. Vorteilhafterweise sind daher wenigstens diese korrosionsempfindlichen Bereiche mit dem Passivierungsmittel bedeckt
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird durch die zusätzliche Materialschicht das Umgebungsmedium vom Passivierungsmittel getrennt. Vorteilhafterweise kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die zusätzliche Materialschicht durch eine entsprechende chemische Reaktion die korrosiven Bestandteile des Umgebungsmediums, die ansonsten die elektrischen Bauelemente angreifen würden, unschädlich macht. Eine weitere Möglichkeit, die Lebensdauer der elektronischen Bauelemente und somit die Nutzungsdauer des Sensors zu erhöhen besteht darin, mittels geeigneter Materialen die Difrusionsgeschwindigkeit der korrosiven Bestandteile des Umgebungsmediums zu verringern. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung von korrosionsresistiven und oder wasserundurchlässigen Materialien in der zusätzlichen Materialschicht. Vorzugsweise ist die zusätzliche Materialschicht als Membranschicht ausgebildet, wobei vorgesehen sein kann, dass die Membranschicht eine wellenförmige Oberflächenstruktur aufweist. Diese wellenförmige Oberflächenstruktur kann eine temperaturbedingte Ausdehnung des Passivierungsmittels kompensieren, ohne dass es zu einem Riss in der Membranschicht kommt
In einer Weiterbildung der Erfindung ist als Passivierungsmittel Fluorsilikongel und/oder als zusätzliche Materialschicht eine Schicht aus einem korrosionsresistiven und/oder wasserundurchlässigen Material wie beispielsweise Teflon oder einem Parylen vorgesehen.
Weiterhin ist in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Passivierungsmittel und das Material der zusätzlichen Materialschicht aufeinander angepasste Temperatumusdehnungskoeffizienten aufweisen.
Es ist vorgesehen, dass das Gehäuse, in dem das Sensorelement montiert ist, ein
Gehäuseunterteil mit Gehäusewänden aufweist. Dabei wird vorteilhafterweise das Gehäuseunterteil bis in die Bauhöhe der Gehäusewände mit dem Passivierungsmittel befüllt.
Darüber hinaus ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse eine Gehäuseoberteil mit einem Gehäusedeckel aufweist. Dieser Gehäusedeckel ist dabei vorzugsweise derart auf dem Gehäuse angebracht, dass er die zusätzliche Materialschicht auf dem Passivierungsmittel fixiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel erst nach dem Aufbringen der zusätzlichen Materialschicht auf das Passivierungsmittel aufgesetzt wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass die zusätzliche Materialschicht direkt in den Gehäusedeckel eingebracht wird und erst nach dem Aufsetzen des Gehäusedeckels auf das Gehäuseunterteil das
Passivierungsmittel bedeckt.
Um eine Weiterleitung der Druckähderung des Mediums an das Sensorelement zu ermöglichen, ist in dem Gehäusedeckel eine Öffnung vorgesehen, durch die das Medium in Kontakt mit der zusätzlichen Materialschicht treten kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, die elektrische Kontaktierungsfläche und/oder das elektrische Kontaktierungselement mit wenigstens einer vorgebbaren Schichtdicke des Passivierungsmittels zu bedecken. So kann beispielsweise vorgesehen sein, über wenigstens einem Bondpad und/oder einem Bonddraht das Passivierungsmittel in einer Dicke von mindestens 0,2 mm aufzubringen. Durch eine derartig vorgebbare Schichtdicke des Passivierungsmittels kann erreicht werden, dass die korrosionsauslösenden Bestandteile des Mediums nicht bzw. 5 Zeitverzögert zu den korrosionsempfindlichen Bereichen gelangen.
Eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit, mit der das Medium bzw. Bestandteile des Mediums in das Passivierungsmittel eindringen, zu verringern besteht darin, als zusätzliche Materialschicht plättchenförmige Füllstoffe wie z.B. Glimmeφlättchen in das Passivierungsmittel einzubringen. 10 Daneben ist jedoch auch der Zusatz von plättchenförmigen Füllstoffen wie Hydrotalcit, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Hydromagnesitbzw. Huntit in das Passivierungsmittel denkbar , um die Diffusiongeschwindigkeit zu verringern bzw. den Diffusionsweg zu vergrößern.
15 Daneben kann jedoch auch vorgesehen sein, die korrosiven Bestandteile des Mediums, die in das Passivierungsmittel eindiffundieren können, durch eine geeignete chemische Reaktion (Neutralisation oder Adsoφtion) unschädlich zu machen. So bieten sich beispielsweise ammofunktionalisierte Siloxane als Material der zusätzlichen Materialschicht an, bei denen die a Aminopropylgruppen als Basen mit korrosiven Säuren unter Salzbindung reagieren. Säuren 20 können ebenfalls durch Mono-, Di- oder Trialkylamine, Silazane bzw. aminoterminiertes Silikonöl oder säurebindenden Füllstoffen wie Hydrotalcit, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Hydromagnesit gebunden werden.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen insbesondere mikromechanischen 25 Sensor, z.B. zur Erfassung einer den Druck eines Umgebungsmediums repräsentierenden Druckgröße darstellt. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die Vorrichtung eine relative Druckgröße zweier Medien erfasst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist die Verwendung eines derartigen Drucksensors im Abgasstrom oder im Tank eines Kraftfahrzeugs möglich. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die Vorrichtung einen (Heiss- 30 )Luftmassensensor oder eine Generatorregelvorrichtung repräsentiert.
Durch eine geeignete Wahl des Passivierungsmittels bzw. der Materialien für die zusätzliche Materialschicht ist es weiterhin möglich, die Schüttelbelastung von vergelten Bonddrähten zu verringern. So kann beispielsweise eine unflexible Sperrschicht Gel-Verschiebungsamplituden des Passivierungsgels reduzieren.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Versiegelung des Passivierungsmittels ist eine Einsparung von hermetischen bzw. spritzdichten Gehäusen möglich, die zum Schutz der Gelräume in elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen eingesetzt werden. Weiterhin kann durch eine derartige Versiegelung auch der Einsatz von ölaussschwitzenden Gelen in elektronischen Bauteilen überlegt werden, die nicht in Kontakt mit flüchtigen, ausblutenden Bestandteilen eines Passivierungsgeles kommen dürfen.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine höhere Wirksamkeit der Passivierung gegenüber der korrosiven Umgebung im Vergleich zu der Zugabe von Puffern, d.h. Säure- u dLauge- bindenden Stoffen zu erkennen.
Durch Zugabe von Füllstoffen in das Passivierungsgel kann das Aufquellen des Gels durch im
Abgas enthaltene Lösungsmittel reduziert werden.
Organische, säurebindende Füllstoffe mit einer an das Passivierungsgel angepassten optischen Brechzahl (z.B. die Kombination Silikongel/Polyamid) ermöglichen aufgrund geringerer optische Streuung durch kleine Brechzahlunterschiede die optische Analyse der erfϊndungsgemäß vergelten Sensorelementen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnungen
Figur 1 zeigt einen mikromechanischen Drucksensor in einem Gehäuse, wie er durch den Stand der Technik bekannt ist. Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, wohingegen
Figur 3 eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt Ausführungsbeispiel
In Figur 1 ist ein bekannter Aufbau eines mikromechanischen Drucksensors in einem Gehäuse dargestellt. Dabei wird ein vorzugsweise mikromechanisches Sensorelement, beispielsweise aus einem Substrat 110 und einem Sensorchip 120 auf ein Trägerelement 100 aufgebracht.
Generell soll jedoch davon ausgegangen werden, dass das Sensorelement auch durch einen anderen Aufbau realisiert werden kann. Gängige Materialien für das mikromechanische Sensorelement sind dabei Halbleitermaterialien oder Stähle. Als Trägerelement 100 werden beispielsweise Keramiken oder Leiteφlatten verwendet. Der Sensorchip 120 kann beispielsweise mit einer Membran 190 und einer einen vorgegebenen Druck aufweisenden
Kaverne 180 ausgestattet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Substrat 110 und das Trägerelement 100 für Differenzdruckapplikationen eine Durchführung zur Membran 190 aufweist. Zwischen dem Druck in der Kaverne 180 und dem Umgebungsdruck des Sensors herrscht eine Druckdifferenz. Eine Variation des Umgebungsdrucks äußert sich dabei in einer Bewegung der Membran 190. Durch geeignete elektrische Komponenten wie beispielsweise piezoelektrische Widerstände (nicht gezeigt) auf der Membran 190 kann diese Bewegung in eine Messgröße gewandelt werden, die proportional zur auftretenden rJπickdifferenz erzeugt wird. Zur Weiterleitung dieser Messgröße sind Verbindungselemente wie beispielsweise Bonddrähte 130 vorgesehen, die vom Sensorchip 120 zur weiteren Auswertung der Messgröße* beispielsweise auf das Trägerelement 100 geführt werden. Üblicherweise werden diese
Bonddrähte 130 mittels Bondpads an dem Sensorchip 120 und/oder dem Trägerelement 100 befestigt Es ist jedoch auch denkbar, dass auf dem Sensorchip 120 und/oder auf dem Trägerelement 100 Kontaktierungsflächen vorgesehen sind, über die eine Ansteuerung des Sensorchips 120 und/oder eine Auswertung bzw. Weiterleitung der Messgröße ermöglicht werden. Zum Schutz des Sensorelements vor Beschädigung wird das Sensorelement in einem
Gehäuse untergebracht. Dabei kann das Gehäuse wie in Figur 1 dargestellt, sowohl lediglich aus Gehäusewänden 150 als auch aus Gehäusewänden 150 inklusive einem Gehäusedeckel 155 bestehen. Damit das Sensorelement bzw. die Membran 190 die Druckdifferenz zur Umgebung erfassen kann, ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel 155 eine Öffnung 170 aufweist, durch den das Medium auf die Membran 190 wirken kann. Da die Kontaktierungsstellen der
Bonddrähte und/oder die weiteren elektrischen Komponenten des Sensorelements korrosionsempfindliche Bereiche darstellen, ist vorgesehen, den Innenraum des Gehäuses 150 bzw. 155 mit einem Passivierungsmittel 140 beispielsweise einem Gel aufzufüllen. Bei der Wahl des Passivierungsmittels 140 ist darauf zu achten, dass alle korrosionsempfindlichen Bereiche ausreichend abgedeckt werden, so dass sie vor dem ggf. korrosiven Medium geschützt werden. Darüber hinaus ist das Passivierungsmittel 140 derart zu wählen, dass es einerseits so weich ist, dass es keine mechanischen Verspannungen auf der Sensormembran 190 hervorruft, andererseits jedoch auch den Umgebungsluftdruck, der in Richtung 160 wirkt, direkt an die Membran 190 weiterleitet.
In stark korrosiven Umgebungen wie beispielsweise im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors kann selbst das beste derzeit erhältliche Passivierungsgel den Drucksensorchip nicht ausreichend vor Korrosion schützen. Daher wird zusätzlich zu dem passivierenden Gel eine weitere Materialschicht direkt auf dem Gel aufgebracht, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.
In Figur 2 ist das Gehäuse eines Drucksensors dargestellt, welches lediglich durch eine Gehäusewände 250 realisiert wird. Wie bereits in Figur 1 gezeigt, werden das Sensorelement und die Bonddrähte 130 mit einem Passivierungsmittel 140 bedeckt. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass alle Elemente sowohl des Sensorelements als auch der Verbindungselemente vollständig bedeckt sind, wobei das keine Notwendigkeit darstellt. Lediglich die Bedeckung der Bereiche stellt eine notwendige Maßnahme danWorteilhafterweise ist dabei eine Mindestdicke der Bedeckung vorgesehen, um eine ausreichenden Schutz der korrosionsempfindlichen Bereiche vor den korrosionsauslösenden Bestandteilen des Umgebungsmediums zu ermöglichen. Auf das so in das Gehäuse 250 eingebrachte Passivierungsmittel 140 wird anschließend eine zusätzliche Materialschicht 200 aufgebracht, die vorzugsweise die gesamte Oberfläche des Passivierungsmittels 140 bedeckt. Dies kann beispielsweise in Form einer Membran erfolgen. Mit einer derartigen Bedeckung des
Passivierungsmittels 140 wird verhindert, dass das Medium in Kontakt mit dem Passivierungsmittel 140 kommt. Bei der Wahl des Materials der zusätzlichen Materialschicht 200 ist darauf zu achten, dass die Schicht 200 ausreichend flexibel ist, um den Umgebungsdruck direkt auf das Gel weiterzuleiten. Aus diesem Grund ist es auch vorteilhaft, wenn sich zwischen Gel und Membran keine Luft mehr befindet, da sich ansonsten die eingeschlossene Luft bei Temperaturerhöhungen ausdehnen und zu einem ungewollten und störenden Drucksignal führen könnte. Weiterhin sollte das Material der Schicht 200 so gewählt werden, dass es keine korrosiven Medien aber auch kein Wasser durchlässt, wobei die Membran selbst den Medien und einer temperatxαbeα*ingten Ausdehnung des Passivierungsmittels 140 standhalten muss. Durch eine entsprechende Oberflächenstrukturierung der Schicht 200, beispielsweise durch ein Wellenmuster, ist ebenfalls eine Kompensation der temperaturbedingten Ausdehnung des Passivierungsmittels 140 möglich.
Als mögliches Material für die Schicht 200 bietet sich aufgrund seiner günstigen Eigenschaften Teflon an. Weiterhin kann in einer besonders geeigneten Ausfuhrungsform die Schicht 200 aus einem Parylen ausgeführt sein oder ein solches enthalten. Unter Parylenen werden substituierte oder unsubstituierte Polyparaxylole oder Poly[2,2]-Paracyclopbane verstanden. Als Substituenten kommen insbesondere Halogene wie Fluor, Chlor und Brom in Betracht, wobei die Parylene mono-, di-, tri- oder tetrasubstituiert sein können. Die Schicht 200 wird vorzugsweise mit einer Schichtdicke von 1 bis 50 um ausgeführt.
Als Passivierungsmittel werden bevorzugt Silikongele beispielsweise auf der Basis von Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Polyphenylmethylsiloxan eingesetzt oder (per)fluorierte
Silikongele wie beispielsweise perfluoriertes PDMS. Weiterhin sind Gelsysteme auf der Basis von gegebenenfalls (per)fluorierten Polyethern oder von Vinylpolymeren, die Vernetzer mit hydridischen Siloxaneinheiten, Füllstoffe, gegebenenfalls Thixotropiemittel, Haftvermittler, Inhibitoren und Katalysatoren enthalten, geeignet Entgegen der Darstellung in Figur 2 kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das
Passivierungsmittel 140 bis zur maximalen Höhe der Gehäusewände 250 verfällt werden kann. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die zusätzliche Schicht 200 die gesamte Oberfläche des Passivierungsmittels 140 abzudecken hat, um einen optimalen.Schutz bzw. eine optimale Versiegelung zu bieten. Eine Möglichkeit, wie eine derartige Abdeckung erreicht werden kann, ist in Figur 3 dargestellt. In dieser Darstellung wird das bereits aus den Figuren 1 und 2 bekannte Sensorelement mit dem Passivierungsmittel 140 bis auf die Höhe der Gehäusewände 350 aufgefüllt Anschließend wird auf das so verfüllte Gehäuse eine zusätzliche Materialschicht 300 aufgebracht, die neben dem Passivierungsmittel 140 auch Teile der Gehäusewände 350 abdeckt. Die Überlappung der Abdeckung der Gehäusewände 350 durch die Materialschicht 300 ist notwendig, um Randeffekte zu verhindern, die bei einer ungenügenden Abdeckung des
Passivierungsmittels im Bereich 390 erzeugt werden könnten. Diese Randeffekte könnten sonst im ungünstigsten Fall zu einem eindringen des Mediums in das Passivierungsmittel 140 und zu einer Beschädigung des Sensorelements fuhren. Nach dem Aufbringen der Schicht 300 kann optional abschließend ein als Deckel 355 konzipiertes Gehäuseoberteil fest aufgebracht werden, der die Schicht 300 auf dem Gehäuseunterteil 350 einklemmt und fixiert. Falls notwendig, kann der Deckel 355 mit dem Gehäuseunterteil 300 verschweißt oder verklebt werden. Eine Öffnung 370 im Deckel 355 ermöglicht es, den Druck des Mediums in Richtung 160 auf die Membran 190 wirken zu lassen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die zusätzliche Schicht 300 direkt in den Deckel 355 eingebracht, bevor der Deckel auf das mit dem Passivierungsmittel 140 verfüllte Gehäuseunterteil 350 aufgebracht wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Drucksensors ist der Sensor sowohl für gasförmige als auch für flüssige Medien geeignet Hier bietet die zusätzliche Materialschicht 200 bzw.300 einen Schutz, den das Passivierungsmittel alleine nicht bieten kann. Dadurch können beispielsweise oberflächenmikromechanisch hergestellte Drucksensoren in flüssigen Medien verwendet werden.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches den Schutz eines Sensorelements 400, einer Auswerteschaltung 420 sowie einer Bondverbindung 430 dargestellt. Üblicherweise wird das Sensorelement 400 mit Hilfe eines Klebers oder eines Lots 410* auf das Trägerelement 100 aufgebracht. Eine Gehäusewand 450 bzw. ein Gelring ermöglicht das
Auffüllen des Innenraums bzw. das Bedecken des Sensorelements 400 mit einem entsprechenden Passivierungsmittel 140, wobei die zusätzliche Materialschicht 460 gemäß Figur 4 direkt i das Passivierungsmittel 140 eingebracht werden kann. Dabei besteht die Möglichkeit, dass zunächst das Passivierungsmittel 450 aufgefüllt wird, bevor die zusätzliche Materialschicht 460 eingebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass auf das noch nicht erstarrte Passivierungsmittel 140 ein Plättchen aufgebracht wird, welches während des Aushärtungsprozesses versinkt. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass das Plättchen lediglich auf der Oberfläche des Passivierungsmittels 140 gelegt wird und dort verbleibt Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die zusätzliche Materialschicht 460 durch ein Einmischen des zusätzlichen Materials in das Passivierungsmittel 140 zu erzeugen. So kann beispielsweise während des Aushärtens oder einer weiteren speziellen Behandlung des Sensors eine Vernetzung der eingebrachten Materialien erreicht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass entsprechende Lösungsmittel bei einer Emdiffusion des Materials für die zusätzliche Materialschicht während der Herstellung des Sensors verwendet werden. Alternativ kann das zusätzliche Material in das mittels des Passivierungsgels erzeugte Netzwerk einpolymerisiert werden. Insgesamt sind FüllstofBconzentrationen des zusätzlichen Materials von 28 bis 50 Gewichtsprozent denkbar. In besonderen Fällen kann auch eine Gesamtfüllstoffkonzentration von 28 bis 40 Gewichtsprozent vorgesehen sein.
Die zusätzliche Materialschicht 460 am Beispiel der Figur 4 kann derart gewählt werden, dass sie den Diffusionsweg der korrosiven Bestandteile des Mediums, die in das Passivierungsmittel eindringen und die korrosionsempfindlichen Bereiche zerstören, verlängert. Dies geschieht dadurch, dass das dafür gewählte Material die Diffusionsgeschwindigkeit herabsetzt. Für eine derartige Verlängerung des Diffusionswegs der korrosiven Bestandteile bieten sich plättchenförmige Füllstoffe wie Glimmeφlättchen oder auch Materialien wie Hydrotalcit, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Hydromagnesit oder Huntit an. Dabei Hegt mit dem Magnesiumhydroxid ein hochtenmeraturbeständiges nicht-toxisches Flammschutzmittel vor, welches gleichzeitig als Säurebinder agiert. Das Hydrotalcit kann als schichtformiges, basisches Magnesium-Aluminium-Hydroxy-Carbonat eingesetzt werden. Alle erwähnten diffusionwegverlängernden Füllstoffe mit Ausnahme der Glimmeφlatten sind gleichzeitig Basen (jedoch keine Puffer), die emdiffundierende Säuren neutralisieren. Auch inerte , «φartikelförmige Füllstoffe wie z.B. Silicapartikel (Aerosil) wirken bei höheren Füllstoffgehalten difnisionwegverlängernd.
Emdiffundierende korrosive Agenzien, vor denen die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente geschützt werden müssen, können beispielsweise Salzsäure, - Salpetersäure, Schwefelsäure, Carbonsäuren, Alkohole, Aldehyde oder - Ammoniak enthalten. Dabei können die Agenzien sowohl gasförmig oder als Kondensat den Sensor angreifen. Neben der Verlängerung des Diffusionswegs kann auch vorgesehen sein, die zusätzliche Materialschicht mit einem Material auszubilden, welches die korrosiven Agenzien bzw. Bestandteile des Mediums mittels einer chemischen Reaktion unschädlich macht. Da die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente vorwiegend von säurehaltigen Bestandteilen des Mediums angegriffen werden, ist in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Materialschicht und/oder das Passivierungsmittel mit basischen Verbindungen anzureichern. Dies erfolgt beispielsweise, indem aminofunktionaUsierte Siloxane verwendet werden, wobei die dabei enthaltenen Aminopropylgruppen mit der Säure unter einer Salzbildung reagieren. Vorteilhaft dabei ist auch, dass ammofunktionalisierte Siloxane bei der Herstellung in das Passivierungsmittel einpolymerisiert werden können. Eine weitere
Möglichkeit besteht in der Verwendung von hochviskosem ammoterminiertem Silikonöl, welches ebenfalls Säuren als Salze bindet. Eine ähnliche Funktion weisen Silazane wie Fluorochem PS112, ein quervernetztes Poly(l,l-dimethylsilazan) auf.
Neben den bisher aufgeführten Materialien für die zusätzliche Materialschicht 200, 300 bzw.
460 können auch Acetamide wie Bis/trimethylsily)acetamid verwendet werden, die mit Alkoholen, Phenolen und Säuren reagieren können. Eine ähnliche Wirkung wird mit Carbamaten wie ,O-Bis(trimethylsilyl) erzielt. Darüber hinaus sind jedoch auch organische Basen wie Polye ylenimin, Polyamine oder Polyamide (PA 6.6, PAH, PA6, PA3.6, etc) als Bestandteile der zusätzlichen Materialschicht denkbar. Dabei können die genannten
Verbindungen auch in Faserform eingebracht werden.
Die Füllstoffe Hydrotalcit, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Hydromagnesit und Calciumcarbonat sind neben ihrer diffüsionswegverlängernden Wirkung auch als Säurebinder wirksam.
MögHche Schutzschichten können durch Plasmapolymerisation süiziumorganischer Substanzen, vorzugsweise Hexamethyldisilazan (HMDS-N), Hexamethyldisiloxan (HMDS-O), Hexamethyldisilan (HMDS) , Bis-(Trimethylsilyl)methan , Decamethylcyclopentasiloxan, Octamethyltrisiloxan, Dimethylcyclosiloxane div. Kettenlänge, Methylphenylcyclosüoxane div. Kettenlänge, Dimethyldimethoxysilan, kurzkettigen Perfluoφolyethern,
Octamethylcyclotetrasilazan, Octaphenylcyclotetrasüoxan oder Parylene gebildet werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung mit einem Gehäuse (250, 350, 355, 450) und wenigstens einem elektrischen Bauelement (110, 120, 130, 400, 420, 430), wobei das Gehäuse (250, 350, 355, 450) wenigstens eines der elektrischen Bauelemente (110, 120, 130, 400, 420, 430) aufweist und wenigstens teilweise mit einem Passivierungsmittel (140) befüllt ist, und wobei das elektrische Bauelement (110, 120, 130, 400, 420, 430) wenigstens teilweise mit dem Passivierungsmittel (140) bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. auf das Passivierungsmittel (140) im Gehäuse (250, 350, 355, 450) eine zusätzliche Materialschicht (200, 300, 460) aufgebracht ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische
Bauelement (110, 120, 130, 400, 420, 430) ein mikromechanisches Sensorelement (110, 120, 400) aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass mittels des mikromechanischen Sensorelements (110, 120, 400) eine Druckgröße und/oder - eine Temperaturgröße und/oder eine Luftmasse und oder eine Widerstandsgröße und/oder eine Konzentration wenigstens eines die Vorrichtung und/oder das mikromechanische Sensorelement (110, 120, 400) umgebenden Mediums erfasst wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauelement (110, 120, 400) wenigstens einen korrosionsempfindlichen Bereich, insbesondere eine Kontaktierungsfläche oder ein Kontaktierungselement wie beispielsweise ein Bondpad und/oder ein Bonddraht (130, 430), aufweist, wobei vorgesehen ist, dass dieser korrosionsempfindliche Bereich mit dem Passivierungsmittel
(140) bedeckt ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht (200, 300, 460) - das Passivierungsmittel (140) von einem Umgebungsmedium trennt und/oder die Diffusionsgeschwindigkeit eines Umgebungsmediums im Passivierungsmittel (140) verringert und/oder einen korrosiven Bestandteil eines Umgebungsmediums durch eine entsprechende chemische Reaktion unschädlich macht, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Materialschicht (200, 300, 460) ein korrosionsresistives und/oder wasserundurchlässiges Material aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht (200, 300, 460) als Membranschicht ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Membranschicht eine wellenförmige Oberflächenstruktur aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Passivierungsmittel (140) ein Gel, insbesondere ein Fluorsilikongel, und/oder das Material der Materialschicht (200, 300, 460) Teflon oder ein Parylen aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Passivierungsmittel (140) und das Material der Materialschicht (200, 300, 460) Temperaturausdehnungskoeffizienten und/oder optische Brechungsindizes aufweisen, die sich weitestgehend entsprechen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (250, 350, 355, 450) ein Gehäuseunterteil mit Gehäusewänden (250, 350, 450) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass das Gehäuseunterteil bis in die Bauhöhe der Gehäusewände mit dem Passivierungsmittel (140) befüllt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (250, 350, 355) ein Gehäuseoberteil mit einem Gehäusedeckel (355) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass der Gehäusedeckel (355) eine Öffnung (370) aufweist und - die Materialschicht (300) auf dem Passivierungsmittel (140) fixiert
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierungsfläche und/oder das elektrische Kontaktierungselement mit wenigstens einer vorgebbaren Schichtdicke des Passivierungsmittels (140) bedeckt ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Passivierungsmittel (140) über wenigstens einem
Bondpad und/oder einem Bonddraht (130, 430) eine Schichtdicke von mehr als 0,2 mm aufweist.
1 lsVorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialsder Materialschicht (200, 300, 460), die dazu geeignet ist, die Diffusionsgeschwindigkeit des
Umgebungsmediums bzw. die Diffiisionsgeschwindigkeit von Teilsubstanzen des Mediums im Passivierungsmittel zu verringern, wenigstens ein GHmmeφlättchen oder als Materialbestandteil - Hydrotalcit oder Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid oder Hydromagnesit/Huntit aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Materialschicht (200, 300, 460), die dazu geeignet ist, korrosive Bestandteile des Mediums durch eine entsprechende Reaktion unschädlich zu machen, wenigstens ammofünktionaUsierte Siloxane oder Silizane oder ein hochviskoses ammoterminiertes Silikonöl oder Mono-, Di- oder Trialkylamine oder - Hydrotalcit oder Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid oder Hydronragnesit/Huntit oder Poly(l,l-dimethylsilazan) oder - Polyamine oder Polyamide aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Siloxane, das Poly(l,l-dimethylsilizan), die Polyamine oder die Polyamide eine Faserform in der Materialschicht aufweisen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Materialschicht (200, 300, 460) eine FüUstofEkonzentration von 28 bis 50 Gewichtsprozent innerhalb des Passivierungsmittels aufweist, wobei insbesondere eine Füllstofϊkonzentration von 28 bis 40 Gewichtsprozent vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vorrichtung einen mikromechanischen Drucksensor zur Erfassung einer den Druck eines Umgebungsmediums oder die Druckdifferenz zweier Umgebungsmedien repräsentierenden Druckgröße, oder einen Heissluftmassensensor oder eine Generatorregelvorrichtung repräsentiert
15. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einem Gehäuse (250, 350, 355, 450) und wenigstens einem elektrischen Bauelement (110, 120, 130, 400, 420, 430), wobei das Gehäuse (250, 350, 355, 450) wenigstens eines der elektrischen Bauelemente (110, 120, 130, 400, 420, 430) aufweist und wenigstens teilweise mit einem Passivierungsmittel (140) befüllt wird, und wobei das elektrische Bauelement (110, 120, 130, 400, 420, 430) wenigstens teilweise mit dem Passivierungsmittel (140) bedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. auf das Passivierungsmittel im Gehäuse (250, 350, 355, 450) eine zusätzliche Materialschicht (200, 300, 460) aufgebracht wird. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befallen des
Gehäuses (250, 350, 355, 450) mit dem Passivierungsmittel (140) auf dem elektronischen Bauelement (110, 120, 400) wenigstens eine elektrische Kontaktierungsfläche und/oder ein elektrisches Kontaktierungselement erzeugt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Kontaktierungsfläche und/oder das Kontaktierungselement - ein Bondpad und/oder einen Bonddraht (130, 430) aufweist und/oder mit dem Passivierungsmaterial (140) bedeckt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierungsfläche und/oder das Kontaktierungselement mit wenigstens einer vorgebbaren Schichtdicke des Passivierungsmittels (140) bedeckt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Passivierungsmittel (140) über wenigstens einem Bondpad und/oder einem Bonddraht (130, 430) eine Schichtdicke von mehr als 0,2 mm aufweist.
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