EP2986950A1 - Sensor and method for producing a sensor - Google Patents

Sensor and method for producing a sensor

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Publication number
EP2986950A1
EP2986950A1 EP14716283.8A EP14716283A EP2986950A1 EP 2986950 A1 EP2986950 A1 EP 2986950A1 EP 14716283 A EP14716283 A EP 14716283A EP 2986950 A1 EP2986950 A1 EP 2986950A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photovoltaic cell
sensor
housing
electrical circuit
sensor element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14716283.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ricardo Ehrenpfordt
Mathias Bruendel
Frederik ANTE
Johannes Kenntner
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2986950A1 publication Critical patent/EP2986950A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Definitions

  • the present invention relates to a sensor and to a method of manufacturing a sensor.
  • a component can be operated in an energy-autonomous manner if an energy source or a device for obtaining energy is integrated into the component.
  • US 201 1 / 0169554A1 describes an integrated solar powered component.
  • Photovoltaic cell set back from a surface of the housing are arranged in a recess.
  • Photovoltaic cell would be arranged flush with the surface. In particular, lateral edges of the photovoltaic cell, where a sensitive
  • a sensor having the following features is presented: an electronic component or sensor element for providing a sensor signal using electrical energy, wherein the
  • Sensor signal represents at least one detected by the sensor element measured variable; an electrical circuit for processing the sensor signal into a data signal using electrical energy; a photovoltaic cell for providing the electrical energy for the
  • An electronic component may in particular be an ASIC, which, for example, directly measures a temperature.
  • a sensor element may be a microelectromechanical (MEMS) sensor element.
  • the sensor element can be designed to detect at least one measured variable.
  • the measured variable can be a physical quantity.
  • the measured variable can be a chemical quantity.
  • a sensor signal may be an electrical signal.
  • the sensor signal may be an analog signal.
  • An electrical circuit may be an integrated circuit.
  • a data signal may be a digital signal. The electrical circuit can be designed to, the
  • a photovoltaic cell may be a back contact solar cell. Then, electrical contacts of the photovoltaic cell can be contacted by a light-insensitive side of the photovoltaic cell.
  • the photovoltaic cell may also be a solar cell with front contact and back contact. Then, the front-side contact on the photosensitive side of the solar cell can be contacted.
  • a housing may be a protective cover. The housing may be made fluid-tight. The housing may be constructed of one or more different materials.
  • the edge of the case can be circumferentially closed executed around the recess. The edge can overhang the photosensitive surface of the photovoltaic cell. A space located between the surface of the photovoltaic cell and an outer surface of the edge, that is, one adjacent to the photosensitive surface of the photovoltaic cell and not filled by the photovoltaic cell
  • Area of the recess can be free of material, so for example with
  • the recess may be designed as a blind hole in a housing forming material.
  • a depth of the recess that is a distance between a bottom of the recess and an edge of the edge of the housing adjacent to a side wall, may be greater than a thickness of the photovoltaic cell.
  • the edge of the housing may be formed of a printed circuit board material or of a potting compound. In this way, the edge may be formed of a hard material that can shield the photovoltaic cell from external influences.
  • a transition region between the photovoltaic cell and the housing may be sealed with a protective medium.
  • the transition region may be at an edge which the photosensitive side of the photovoltaic cell with the
  • Protective medium may be a substance which is introduced into the transition region and cures in the transition region.
  • the protective medium can also be permanently flexible, for example to compensate for thermal stresses.
  • the protective medium can be transparent. Then, the protective medium can be arranged over the entire surface of the photosensitive side photovoltaic cell.
  • a protective medium can be, for example, a protective gel,
  • the sensor element and, alternatively or in addition, the electrical circuit can be arranged on a light-insensitive side of the photovoltaic cell.
  • the sensor element and / or the electrical circuit can be arranged in separate semiconductor chips.
  • the semiconductor chips may be placed on the backside of the photovoltaic cell before the package is formed.
  • a printed circuit board can be arranged with conductor tracks.
  • the housing may be at least partially formed by a potting compound.
  • the sensor element and, alternatively or additionally, the electrical circuit may be cast in the potting compound.
  • a potting compound for example, be a plastic that completely surrounds the sensor element and, alternatively or in addition, the electrical circuit and protects against external influences.
  • the potting compound can be molded in a negative mold to the housing.
  • the potting compound may be thermoplastic.
  • electrical conductor tracks may be arranged.
  • the photovoltaic cell can be electrically contacted by the conductor tracks in the edge.
  • the edge may have a projection over the photosensitive side of the photovoltaic cell. Part of the photosensitive side of the
  • Photovoltaic cell can thus be covered by the edge.
  • the photovoltaic cell can be enclosed (embedded) by the edge in such a way that at least one all-round contact with the surfaces of the photovoltaic cell exists at least in partial areas of the surfaces.
  • Photovoltaic cell may be embedded in the rim.
  • the edge can be completely enclosed. As a result, the photovoltaic cell can be particularly well protected by the housing.
  • the photovoltaic cell can be cast in or overmolded to embed the edge in the edge.
  • a printed circuit board can be made up of several layers, wherein at least one layer has a cutout which is large enough for the photovoltaic cell.
  • a cover layer may have a smaller section, so that the cover layer projects beyond the photovoltaic cell at the edge.
  • the photovoltaic cell can be placed over the cutout in the lid position and with the electrical circuit and the
  • the housing may have electrical connections on the edge and, alternatively or additionally, on a rear side opposite the recess. Terminals may be implemented as an interface of the electrical circuit.
  • the electrical connections can be made via plated-through holes, so-called vias in the housing. The connections can be made the same on both sides of the housing. Then on the Connections are accessed regardless of a mounting position.
  • the electrical circuit may include an antenna for wirelessly transmitting the
  • the senor can be placed anywhere within a range of a receiver. As a result, cables can be omitted.
  • the sensor may have an energy store for the electrical energy, wherein the energy store is enclosed by the housing.
  • Energy storage can be for example an accumulator or a capacitor. Energy can be stored by the photovoltaic cell in the energy store if there is an energy surplus. If there is a lack of energy, the sensor can be operated using the energy in the energy store. For example, the sensor can then collect data even in the dark.
  • Photovoltaic cell in a housing wherein the photovoltaic cell in a
  • Recess of the housing is arranged, wherein a recess enclosing the edge of the housing projects beyond the photovoltaic cell.
  • a plurality of arrays of a sensor element, an electric circuit, and a photovoltaic cell may be provided, and in the step of arranging, the plurality of arrays may be arranged in a common housing.
  • the method may include a step of separating, in which the housing in a plurality of sub-housings is separated, wherein a sub-housing each having an arrangement.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a sensor according to a
  • Fig. 2 is an illustration of a sensor with sealed
  • FIG. 3 shows an illustration of a sensor with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows an illustration of a sensor with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board and a cover according to one
  • FIG. 5 is an illustration of a sensor with a housing made of cast material and printed circuit board material according to an embodiment of the
  • FIG. 6 shows an illustration of a sensor with a housing made of cast compound according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor 100 has a sensor element 102, an electrical circuit 104, a photovoltaic cell 106 and a housing 108.
  • the sensor element 102 is designed to be a
  • the sensor signal represents at least one measured variable detected by the sensor element 102.
  • the electrical circuit 104 is connected to the sensor element 102 and configured to process the sensor signal into a data signal using electrical energy.
  • the photovoltaic cell 106 is configured to provide the electrical energy for the sensor element 102 and the electrical circuit 104 and is connected to the electrical circuit 104. In the housing 108, the sensor element 102, the electrical circuit 104 and the photovoltaic cell 106 are arranged.
  • Housing 108 has a recess 1 10, in which the photovoltaic cell 106 is arranged.
  • An edge 1 12 of the housing 108, which surrounds the recess 1 10, projects beyond the photovoltaic cell 106, so that a
  • photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 is located behind a surface of the housing 108. According to the embodiment shown in Fig. 1, the photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 is not affected by the
  • the photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 may be covered by a cover layer.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a design for integrating and protecting one or more photovoltaic cells 106 in sensor systems and sensors 100.
  • a sensor 100 may, for example, in connection with the
  • Sensor elements 102 can be manufactured sensors 100 at a low overall cost. For example, such a sensor 100 for detecting the window position on the window frame or a humidity sensor for
  • Size a few cm 3 can not only contain at least one sensor 102 for detecting a physical / chemical size, but can also in a small space a processor 104, a radio module, a
  • Energy storage and integrate an energy harvester 106 Energy storage and integrate an energy harvester 106.
  • a photovoltaic cell 106 is in
  • Photovoltaic cell 106 are protected and at least partially a vertical circumferential projection 1 12 of the housing 108 over the active surface of the solar cell 106 also protects this from mechanical influences.
  • the lateral edges are protected from external influences and at the same time, the active surface of the photovoltaic cell 106 by an at least partially vertical circumferential projection 12 of the housing before mechanical
  • FIG. 2 shows an illustration of a sensor 100 with sealed
  • the sensor 100 may correspond to the sensor shown in FIG.
  • the housing 108 here has a first housing part 200 made of a printed circuit board material 202 and a second one
  • the recess 1 10 with the photovoltaic cell 106 is disposed in the first housing part 200.
  • the recess 1 10 has been machined.
  • the photovoltaic cell 106 is designed as a back contact cell and glued using conductive adhesive on contact pads 208 in the recess 1 10.
  • the photovoltaic cell 106 may also be soldered to the contact pads 208 using solder.
  • a gap 210 extends between the rim 12 and the photovoltaic cell 106. In order to protect the sensitive photovoltaic cell side edges, the gap 210 is sealed with a protective gel 212. Through the protection gel 212, the
  • first housing part 200 conductor tracks 214 are integrated.
  • first housing part 200 electrical vias (216).
  • the electrical feedthroughs 216 may extend completely through the first housing part 200.
  • an electrical via 216 may extend from the outer surface of the rim 212 to a surface of the first one adjacent to the second housing portion 204
  • Housing part 200 extend. Further vias 213 may be extend from the second housing part 204 adjacent to the surface of the first housing part 200 to the contact pads 208 of the photovoltaic cell 106.
  • a conductor track 214 may extend parallel to an interface between the first housing part 200 and the second housing part 204 in a light-insensitive side 105 of the photovoltaic cell 106
  • Such a conductor track 214 may be electrically connected to contacts at the interface between the first housing part 200 and the second housing part 204 for contacting the sensor element 102 and the electrical circuit 104.
  • the conductive traces 214 are partially embedded in the printed circuit board material 202.
  • the recess 1 10 opposite back of the first housing part 200, the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are arranged.
  • the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are designed as integrated components (ASICS, MEMS) based on a semiconductor material and connected via contact wires (wire bonds) 218 to the conductor tracks 214 of the first housing part 200.
  • the second housing part 204 is formed as a protective sheath around the sensor element 102 and the electrical circuit 104.
  • the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are embedded in the second housing part 204.
  • the edge 1 12 is defined by the recess 1 10 on one side and side surfaces of the housing 108 on the other side. The edge 1 12 is flush with the side surfaces. In the edge 1 12 are also plated through holes 216 which extend to a surface of the housing 108.
  • FIG. 3 shows an illustration of a sensor 100 with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board 202 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sensor 100 corresponds to the sensor in Fig. 3.
  • the lateral edge of the photovoltaic cell 106 is embedded in the printed circuit board material 202 of the first housing part 200.
  • the edge 1 12 encloses the edge completely and extends in an edge region of
  • Photovoltaic cell 106 on the photosensitive side 105 of the photovoltaic cell 106 The lateral protection of the solar cell 106 prevents influences, such as moisture or mechanical damage, on the edges of the photovoltaic cell 106, to which the sensitive semiconductor region is located. This can
  • the sensitive p-n semiconductor junction is short-circuited by moisture.
  • the photovoltaic cell 106 is integrated in the printed circuit board 202 by means of embedding.
  • Fig. 3 shows a further variant of the approach presented here.
  • the photovoltaic cell 106 is integrated directly into the printed circuit board 202 by means of the embedding technology.
  • the lateral protection and the supernatant 12 are realized with printed circuit board materials 202.
  • the embedding technology can also be used for electrically contacting the chips 102, 104 in the printed circuit board 202.
  • a gel 212 can also be filled into the cavity 1 10 for protection purposes. A lateral distance of the photovoltaic cell 106 from the printed circuit board 202 as shown in Fig. 2 does not occur here.
  • the projection 1 12 of the housing 108 beyond the base of the photovoltaic cell 106 also offers several advantages.
  • the active photovoltaic cell cell surface is protected against mechanical influences by placing it on surfaces.
  • the lateral projection 1 12 forms with the photovoltaic cell cell surface a cavity 1 10, in which an additional, for example, transparent,
  • Protective medium 212 such as gel, varnish or melt, for which the active area of photovoltaic cell 106 can be easily deposited. Will the lateral
  • Projection 1 12 realized by a printed circuit board 202, so at the same time electrical contacts 216 can be led to the outside.
  • the vertical overhang 12 may also cover the active area of the photovoltaic cell 106 on the sides to some degree.
  • a circuit board material 202 is used (embedding the PV cell 106 in a circuit board 202), it is possible to have a photovoltaic cell 106 on both the front and the back side with standard circuit board technology to contact, as shown in Fig. 3. This is advantageous because
  • Photovoltaic cells 106 each with a contact on the front and back are widely used and inexpensive. In Fig. 3, the photovoltaic cell 106 is thus in a single-layer or
  • the photovoltaic cell 106 is glued, for example, in a located in the circuit board 202 blind hole 1 10.
  • the gap 210 results here from a necessary distance because of a process tolerance and, if necessary, is filled with protective gel 212 after gluing.
  • FIG. 3 shows a variant of the design of an autonomous sensor system 100.
  • a recess is milled or drilled into the printed circuit board 202, into which the photovoltaic cell 106 is subsequently introduced by means of adhesive, for example conductive adhesive for the contacts 208. Due to the process tolerances, a lateral distance 210 to the printed circuit board 202 is provided, which can then be sealed, for example, with a protective gel 212.
  • This variant makes it possible to easily contact the photovoltaic cell 106, which has the two contacts 208 on the rear side, the non-light source side 105 of the photovoltaic cell 106. From
  • Another advantage is that electrical contacts 216 can be routed through the printed circuit board 202 by means of standard technologies of the printed circuit board manufacturer.
  • both sides of the circuit board 202 can be interconnected, whereby a simple contact of the system 100 is possible from the outside.
  • FIG. 4 shows an illustration of a sensor 100 with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board 202 and a lid 400 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sensor 100 corresponds to the sensor in FIG. 3.
  • the second one In contrast to FIG. 3, the second one
  • Housing 204 here designed as a lid 400 made of metal or plastic.
  • Lid 400 represents an alternative protection for sensor element 102 and electrical circuit 104.
  • Lid 400 may be used in place of the molding compound.
  • the lid 400 may be placed on the peripheral outer edge of the printed circuit board 202 so that an edge of the lid 400 is flush with an edge of the printed circuit board 202.
  • the lid 400 encloses the on the circuit board 202 arranged elements 102, 104.
  • the elements 102, 104 are connected via bonding wires with contacts of the circuit board 202.
  • FIG. 5 shows an illustration of a sensor 100 with a housing 108 made of cast compound 206 and printed circuit board material 202 according to one
  • the sensor 100 corresponds to the sensor in FIG. 3.
  • the printed circuit board material 202 lies on the edge of the photovoltaic cell 106 only on the front side 105, which
  • the photosensitive side 105 of the photovoltaic cell 106 The side surface and back side of the photovoltaic cell 106 are embedded in molding compound 206.
  • Housing part 200 of the printed circuit board material 202 here consists of a circumferential around the photovoltaic cell 106 ring, the edge 1 12 and at least a portion of the recess 1 10 forms. Another part of the recess 1 10, which is completely filled by the photovoltaic cell 106 according to this embodiment, is formed by the molding compound 206. On the one of the
  • the photovoltaic cell 106 is aligned so that it is completely closed by the part of the recess 1 10 formed by the ring from the photosensitive side of the photovoltaic cell 106.
  • the photosensitive side of the photovoltaic cell 106 and the ring formed by the housing part 200 overlap, so that a peripheral edge portion of the photosensitive side of the photovoltaic cell 106 is supported by the housing part 200.
  • the photovoltaic cell 106 has been connected to plated-through holes 16 in the first housing part 200.
  • Photovoltaic cell 106 connected to the electrical circuit 104.
  • Sensor element 102 and the electrical circuit 104 are embedded with the further printed circuit board 500 in the potting compound 206.
  • Fig. 5 shows a hybrid solution of printed circuit board 202 and molding compound 206.
  • the ASICS / MEMS sensors 102, 104 are connected to the
  • the recess 1 10 filled with protective gel become.
  • the protective function can be ensured in part by printed circuit board material 202 and partly by molding compound 206.
  • the rewiring 500 is carried out on the solar cell 106, the circuit board 200 and the printed circuit board frame 1 12 only serves to lead out the electrical contacts 216 for functionality tests.
  • the solar cell 106 is enclosed here laterally by molding compound 206, the supernatant 1 12 is through
  • FIG. 6 shows an illustration of a sensor 100 with a housing 108
  • Casting compound 206 according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor 100 corresponds to the sensor in Fig. 5.
  • the housing 108 is here in one piece and made entirely of casting material 206th Die
  • Photovoltaic cell 106 is embedded in the molding compound 206 at the back and edge. As in FIG. 5, the sensor element 102 and the electrical
  • Circuit 104 disposed on the structures for rewiring 500 with traces 214 which is mounted and wired on the back of the photovoltaic cell 106.
  • U-shaped cast-in vias 600 connect a front side 105 of the sensor 100 to a rear side of the sensor 100 and the photovoltaic cell 106.
  • the vias 600 extend through the
  • FIG. 6 shows a photovoltaic cell 106 of molding compound 206 wrapped.
  • the rewiring 500 of the sensors 102 can be performed directly on the solar cell 106.
  • this variant can be realized, for example, by film gold, in which is molded simultaneously from above and below.
  • a tool can be provided, which frees the photovoltaic cell 106, as indicated.
  • Electrical contacts 602 can be led to the outside, for example, by means of mold vias 600. A process-related lateral distance of the photovoltaic cell 106 from the molding compound 206 as in FIG. 2 does not occur here.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 for producing a sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the method 700 includes a step 702 of providing and a step 704 of arranging.
  • step 702 of providing a sensor element an electrical circuit and a photovoltaic cell are provided, wherein the photovoltaic cell is connected to the electrical circuit and the electrical circuit is connected to the sensor element.
  • step 704 of the arrangement the sensor element, the electrical circuit and the photovoltaic cell are arranged in a housing, wherein the photovoltaic cell is arranged in a recess of the housing, and a, the recess enclosing edge of the housing projects beyond the photovoltaic cell.
  • the sensors 100 may correspond to one of the embodiments described herein.
  • the sensors 100 are arranged in a grid. Here, for example, nine similar sensors are arranged in three rows a three columns.
  • Each sensor 100 like the sensor shown in FIG. 1, has a sensor element 102, an electrical circuit 104, a photovoltaic cell 106 and a housing 108.
  • the housing 108 is approximately square here.
  • the likewise approximately square photovoltaic cell 106 is in each case arranged centrally in the housing 108, so that all around the edge 1 12 projects beyond the photovoltaic cell 106 in order to protect it.
  • the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are arranged side by side in the housing 108.
  • the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are wired together and arranged in another plane above the photovoltaic cell 106.
  • the housing 108 encloses the photovoltaic cell 106 at least with the edge 1 12 and encloses the sensor element 102 and the electrical
  • the housing 108 may be in one piece
  • the housings 108 can be formed individually.
  • the photovoltaic cell 106, the sensor element 102, and the electric circuit 104 may be formed using a
  • the film 800 may be outside the
  • FIG. 8 shows an array arrangement of photovoltaic cells 106 on a temporary carrier 800.
  • the mold areas of the top 802 and bottom 804 are also shown.
  • the temporary carrier may, for. B. be a film 800.
  • a Fotvoltaikzelle 106 may each with the
  • MEMS / ASIC 102, 104 and wire bonds 218 are arranged on the film 800. Between the sensors 100 run sawing paths 806, along which the sensors 100 are separated. To mold the molding compound 206, the tool can image contours from above 802 and from below 804 in the sensors 100.
  • the lateral Moldstoff can be realized by the
  • Photovoltaic cells 106 on a temporary support 800 e.g.
  • Adhesive film are arranged in an array, as shown in Fig. 8.
  • this array is übermoldet and by the subsequent separation along the sawing lines 806 (sawing) the individual
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

The invention relates to a sensor (100) having an electronic component or sensor element (102), an electrical circuit (104) for a photovoltaic cell (106) and a housing (108). The sensor element (102) is designed to provide a sensor signal by using electric power, wherein the sensor signal represents at least one measured variable captured by the sensor element (102). The electrical circuit (104) is designed to process the sensor signal to form a data signal by using electric power. The photovoltaic cell (106) is designed to provide the electric power for the sensor element (102) and the electrical circuit (104). The housing (108) contains the sensor element (102), the electrical circuit (104) and the photovoltaic cell (106). The housing (108) has a cutout (110) that contains the photovoltaic cell (106). An edge (112) of the housing (108) that encloses the cutout (110) protrudes beyond the photovoltaic cell (106).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Sensors Stand der Technik  Sensor and method for manufacturing a sensor prior art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors. Ein Bauelement kann energieautark betrieben werden, wenn eine Energiequelle oder eine Einrichtung zum Gewinnen von Energie in das Bauelement integriert wird. The present invention relates to a sensor and to a method of manufacturing a sensor. A component can be operated in an energy-autonomous manner if an energy source or a device for obtaining energy is integrated into the component.
Die US 201 1/0169554A1 beschreibt ein integriertes solarbetriebenes Bauteil. US 201 1 / 0169554A1 describes an integrated solar powered component.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Sensor sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligenAgainst this background, a sensor and a method for producing a sensor according to the main claims are presented with the present invention. Advantageous embodiments emerge from the respective
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Subclaims and the description below.
Um eine Fotovoltaikzelle in einem Gehäuse zu platzieren, kann die To place a photovoltaic cell in a housing, the
Fotovoltaikzelle von einer Oberfläche des Gehäuses zurückversetzt, in einer Vertiefung angeordnet werden. Durch die zurückversetzte Anordnung ist siePhotovoltaic cell set back from a surface of the housing, are arranged in a recess. By the set-back arrangement it is
Fotovoltaikzelle vor Beschädigungen besser geschützt, als wenn die Photovoltaic cell better protected from damage than when the
Fotovoltaikzelle bündig zu der Oberfläche angeordnet wäre. Insbesondere seitliche Kanten der Fotovoltaikzelle, an denen ein empfindliches Photovoltaic cell would be arranged flush with the surface. In particular, lateral edges of the photovoltaic cell, where a sensitive
Halbleitermaterial freiliegen kann, sind in der Vertiefung vor Beschädigungen, wie beispielsweise Korrosion oder Bruch gut geschützt. Es wird ein Sensor mit folgenden Merkmalen vorgestellt: einem elektronischen Bauelement oder Sensorelement zum Bereitstellen eines Sensorsignals unter Verwendung von elektrischer Energie, wobei das Semiconductor material can be exposed, are well protected in the recess from damage, such as corrosion or breakage. A sensor having the following features is presented: an electronic component or sensor element for providing a sensor signal using electrical energy, wherein the
Sensorsignal zumindest eine von dem Sensorelement erfasste Messgröße repräsentiert; einer elektrischen Schaltung zum Verarbeiten des Sensorsignals zu einem Datensignal unter Verwendung von elektrischer Energie; einer Fotovoltaikzelle zum Bereitstellen der elektrischen Energie für das Sensor signal represents at least one detected by the sensor element measured variable; an electrical circuit for processing the sensor signal into a data signal using electrical energy; a photovoltaic cell for providing the electrical energy for the
Sensorelement und die elektrische Schaltung, wobei die ; und einem Gehäuse von dem das Sensorelement, die elektrische Schaltung und die Fotovoltaikzelle aufgenommen sind, wobei das Gehäuse eine Aussparung aufweist, in der die Fotovoltaikzelle angeordnet ist, wobei ein die Aussparung umschließender Rand des Gehäuses über die Fotovoltaikzelle übersteht. Sensor element and the electrical circuit, wherein the; and a housing of which the sensor element, the electrical circuit and the photovoltaic cell are accommodated, the housing having a recess in which the photovoltaic cell is arranged, an edge of the housing enclosing the recess projecting beyond the photovoltaic cell.
Ein elektronisches Bauelement kann insbesondere ein ASIC sein, welches bspw. direkt eine Temperatur misst. Ein Sensorelement kann ein mikroelektro- mechanisches (MEMS) Sensorelement sein. Das Sensorelement kann dazu ausgebildet sein, zumindest eine Messgröße zu erfassen. Die Messgröße kann eine physikalische Größe sein. Die Messgröße kann eine chemische Größe sein. Ein Sensorsignal kann ein elektrisches Signal sein. Insbesondere kann das Sensorsignal ein analoges Signal sein. Eine elektrische Schaltung kann eine integrierte Schaltung sein. Ein Datensignal kann insbesondere ein digitales Signal sein. Die elektrische Schaltung kann dazu ausgebildet sein, das An electronic component may in particular be an ASIC, which, for example, directly measures a temperature. A sensor element may be a microelectromechanical (MEMS) sensor element. The sensor element can be designed to detect at least one measured variable. The measured variable can be a physical quantity. The measured variable can be a chemical quantity. A sensor signal may be an electrical signal. In particular, the sensor signal may be an analog signal. An electrical circuit may be an integrated circuit. In particular, a data signal may be a digital signal. The electrical circuit can be designed to, the
Datensignal über ein Kommunikationsprotokoll an einen Empfänger zu übermitteln. Eine Fotovoltaikzelle kann eine Rückenkontakt-Solarzelle sein. Dann können elektrische Kontakte der Fotovoltaikzelle von einer lichtunempfindlichen Seite der Fotovoltaikzelle kontaktiert sein. Die Fotovoltaikzelle kann auch eine Solarzelle mit vorderseitigem Kontakt und rückseitigem Kontakt sein. Dann kann der vorderseitige Kontakt auf der lichtempfindlichen Seite der Solarzelle kontaktiert werden. Ein Gehäuse kann eine Schutzhülle sein. Das Gehäuse kann fluiddicht ausgeführt sein. Das Gehäuse kann aus einem oder mehreren unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein. Der Rand des Gehäuses kann umlaufend geschlossen um die Aussparung ausgeführt sein. Der Rand kann über die der lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle überstehen. Ein sich zwischen der Oberfläche der Fotovoltaikzelle und einer äußeren Oberfläche des Rands befindlicher Raum, also ein an die lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle angrenzender und nicht von der Fotovoltaikzelle ausgefüllterSend data signal via a communication protocol to a receiver. A photovoltaic cell may be a back contact solar cell. Then, electrical contacts of the photovoltaic cell can be contacted by a light-insensitive side of the photovoltaic cell. The photovoltaic cell may also be a solar cell with front contact and back contact. Then, the front-side contact on the photosensitive side of the solar cell can be contacted. A housing may be a protective cover. The housing may be made fluid-tight. The housing may be constructed of one or more different materials. The edge of the case can be circumferentially closed executed around the recess. The edge can overhang the photosensitive surface of the photovoltaic cell. A space located between the surface of the photovoltaic cell and an outer surface of the edge, that is, one adjacent to the photosensitive surface of the photovoltaic cell and not filled by the photovoltaic cell
Bereich der Aussparung kann materialfrei sein, also beispielsweise mit Area of the recess can be free of material, so for example with
Umgebungsluft gefüllt sein, oder mit einem Schutzmedium aufgefüllt sein. Die Aussparung kann als ein Sackloch in einem das Gehäuse bildenden Material ausgeführt sein. Eine Tiefe der Aussparung, das heißt ein Abstand zwischen einem Boden der Aussparung und einer an eine Seitenwand angrenzende Kante des Rands des Gehäuses, kann größer sein, als eine Dicke der Fotovoltaikzelle. Der Rand des Gehäuses kann aus aus einem Leiterplattenmaterial oder aus einer Vergussmasse ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Rand aus einem harten Material ausgebildet sein, das die Fotovoltaikzelle vor äußeren Einflüssen abschirmen kann. Be filled with ambient air, or filled with a protective medium. The recess may be designed as a blind hole in a housing forming material. A depth of the recess, that is a distance between a bottom of the recess and an edge of the edge of the housing adjacent to a side wall, may be greater than a thickness of the photovoltaic cell. The edge of the housing may be formed of a printed circuit board material or of a potting compound. In this way, the edge may be formed of a hard material that can shield the photovoltaic cell from external influences.
Ein Übergangsbereich zwischen der Fotovoltaikzelle und dem Gehäuse kann mit einem Schutzmedium versiegelt sein. Der Übergangsbereich kann an einer Kante, die die lichtempfindliche Seite der Fotovoltaikzelle mit der A transition region between the photovoltaic cell and the housing may be sealed with a protective medium. The transition region may be at an edge which the photosensitive side of the photovoltaic cell with the
lichtunempfindlichen Seite der Fotovoltaikzelle verbindet, angeordnet sein. Einlight-insensitive side of the photovoltaic cell connects, be arranged. One
Schutzmedium kann eine Substanz sein, die in den Übergangsbereich eingebracht wird und in dem Übergangsbereich aushärtet. Das Schutzmedium kann auch dauerflexibel sein, um beispielsweise thermische Spannungen auszugleichen. Das Schutzmedium kann transparent sein. Dann kann das Schutzmedium auch vollflächig über der lichtempfindliche Seite Fotovoltaikzelle angeordnet sein. Ein Schutzmedium kann beispielsweise ein Schutzgel, Protective medium may be a substance which is introduced into the transition region and cures in the transition region. The protective medium can also be permanently flexible, for example to compensate for thermal stresses. The protective medium can be transparent. Then, the protective medium can be arranged over the entire surface of the photosensitive side photovoltaic cell. A protective medium can be, for example, a protective gel,
Schutzlack oder eine Schmelze sein. Protective varnish or a melt.
Das Sensorelement und alternativ oder ergänzend die elektrische Schaltung können an einer lichtunempfindlichen Seite der Fotovoltaikzelle angeordnet sein.The sensor element and, alternatively or in addition, the electrical circuit can be arranged on a light-insensitive side of the photovoltaic cell.
Das Sensorelement und/oder die elektrische Schaltung kann in separaten Halbleiterchips angeordnet sein. Die Halbleiterchips können auf der Rückseite der Fotovoltaikzelle platziert werden, bevor das Gehäuse ausgebildet wird. The sensor element and / or the electrical circuit can be arranged in separate semiconductor chips. The semiconductor chips may be placed on the backside of the photovoltaic cell before the package is formed.
Zwischen der Fotovoltaikzelle und dem Sensorelement und/oder der elektrischen Schaltung kann eine Leiterplatte mit Leiterbahnen angeordnet sein. Das Gehäuse kann zumindest teilweise von einer Vergussmasse gebildet werden. Das Sensorelement und alternativ oder ergänzend die elektrische Schaltung können in der Vergussmasse vergossen sein. Eine Vergussmasse kann beispielsweise ein Kunststoff sein, der das Sensorelement und alternativ oder ergänzend die elektrische Schaltung vollkommen umschließt und vor äußeren Einflüssen schützt. Die Vergussmasse kann in einer Negativform zu dem Gehäuse geformt werden. Die Vergussmasse kann thermoplastisch sein. Between the photovoltaic cell and the sensor element and / or the electrical circuit, a printed circuit board can be arranged with conductor tracks. The housing may be at least partially formed by a potting compound. The sensor element and, alternatively or additionally, the electrical circuit may be cast in the potting compound. A potting compound, for example, be a plastic that completely surrounds the sensor element and, alternatively or in addition, the electrical circuit and protects against external influences. The potting compound can be molded in a negative mold to the housing. The potting compound may be thermoplastic.
In dem Rand des Gehäuses können elektrische Leiterbahnen angeordnet sein. Die Fotovoltaikzelle kann durch die Leiterbahnen in dem Rand elektrisch kontaktiert sein. Der Rand kann einen Überstand über die lichtempfindliche Seite der Fotovoltaikzelle aufweisen. Ein Teil der lichtempfindlichen Seite der In the edge of the housing electrical conductor tracks may be arranged. The photovoltaic cell can be electrically contacted by the conductor tracks in the edge. The edge may have a projection over the photosensitive side of the photovoltaic cell. Part of the photosensitive side of the
Fotovoltaikzelle kann somit von dem Rand bedeckt sein. In diesem Fall kann zumindest ein elektrischer Anschluss der Fotovoltaikzelle auf der Photovoltaic cell can thus be covered by the edge. In this case, at least one electrical connection of the photovoltaic cell on the
lichtempfindlichen Seite kontaktiert sein. be contacted photosensitive side.
Die Fotovoltaikzelle kann vom Rand derart umschlossen (eingebettet) sein, dass zumindest ein allseitiger Kontakt zu den Oberflächen der Fotovoltaikzelle zumindest in Teilbereichen der Oberflächen besteht. Eine Kante der The photovoltaic cell can be enclosed (embedded) by the edge in such a way that at least one all-round contact with the surfaces of the photovoltaic cell exists at least in partial areas of the surfaces. An edge of
Fotovoltaikzelle kann in dem Rand eingebettet sein. Die Kante kann vollständig umschlossen sein. Dadurch kann die Fotovoltaikzelle besonders gut durch das Gehäuse geschützt sein. Die Fotovoltaikzelle kann eingegossen oder umspritzt werden, um die Kante in den Rand einzubetten. Eine Leiterplatte kann aus mehreren Lagen aufgebaut werden, wobei zumindest eine Lage einen Ausschnitt aufweist, der groß genug für die Fotovoltaikzelle ist. Eine Deckellage kann einen kleineren Ausschnitt aufweisen, sodass die Deckellage die Fotovoltaikzelle an der Kante überragt. Ebenso kann die Fotovoltaikzelle über dem Ausschnitt in der Deckellage platziert werden und mit der elektrischen Schaltung und dem Photovoltaic cell may be embedded in the rim. The edge can be completely enclosed. As a result, the photovoltaic cell can be particularly well protected by the housing. The photovoltaic cell can be cast in or overmolded to embed the edge in the edge. A printed circuit board can be made up of several layers, wherein at least one layer has a cutout which is large enough for the photovoltaic cell. A cover layer may have a smaller section, so that the cover layer projects beyond the photovoltaic cell at the edge. Similarly, the photovoltaic cell can be placed over the cutout in the lid position and with the electrical circuit and the
Sensorelement von der lichtunempfindlichen Seite vergossen werden. Sensor element are shed from the light-insensitive side.
Das Gehäuse kann elektrische Anschlüsse auf dem Rand und alternativ oder ergänzend auf einer, der Aussparung gegenüberliegenden Rückseite aufweisen. Anschlüsse können als eine Schnittstelle der elektrischen Schaltung ausgeführt sein. Die elektrischen Anschlüsse können über Durchkontaktierungen, sogenannte Vias in dem Gehäuse ausgeführt sein. Die Anschlüsse können auf beiden Seiten des Gehäuses gleich ausgeführt sein. Dann kann auf die Anschlüsse unabhängig von einer Einbaulage zugegriffen werden. The housing may have electrical connections on the edge and, alternatively or additionally, on a rear side opposite the recess. Terminals may be implemented as an interface of the electrical circuit. The electrical connections can be made via plated-through holes, so-called vias in the housing. The connections can be made the same on both sides of the housing. Then on the Connections are accessed regardless of a mounting position.
Beispielsweise kann durch die Anschlüsse eine Funktion des Sensors überprüft werden. Die elektrische Schaltung kann eine Antenne zum drahtlosen Übertragen desFor example, a function of the sensor can be checked by the connections. The electrical circuit may include an antenna for wirelessly transmitting the
Datensignals aufweisen. Durch eine drahtlose Datenübertragung kann der Sensor an einer beliebigen Stelle innerhalb einer Reichweite eines Empfängers platziert werden. Dadurch können Kabel entfallen. Der Sensor kann einen Energiespeicher für die elektrische Energie aufweisen, wobei der Energiespeicher von dem Gehäuse umschlossen ist. Ein Have data signal. Through wireless data transmission, the sensor can be placed anywhere within a range of a receiver. As a result, cables can be omitted. The sensor may have an energy store for the electrical energy, wherein the energy store is enclosed by the housing. One
Energiespeicher kann beispielsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator sein. In dem Energiespeicher kann Energie von der Fotovoltaikzelle gespeichert werden, wenn ein Energieüberschuss vorliegt. Wenn ein Energiemangel vorliegt, kann der Sensor unter Verwendung der Energie in dem Energiespeicher betrieben werden. Beispielsweise kann der Sensor dann auch bei Dunkelheit Daten erfassen. Energy storage can be for example an accumulator or a capacitor. Energy can be stored by the photovoltaic cell in the energy store if there is an energy surplus. If there is a lack of energy, the sensor can be operated using the energy in the energy store. For example, the sensor can then collect data even in the dark.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Furthermore, a method for producing a sensor is presented, wherein the method comprises the following steps:
Bereitstellen eines Sensorelements, einer elektrischen Schaltung und einer Fotovoltaikzelle, wobei die Fotovoltaikzelle mit der elektrischen Schaltung verbunden ist und die elektrische Schaltung mit dem Sensorelement verbunden ist; und Providing a sensor element, an electrical circuit and a photovoltaic cell, wherein the photovoltaic cell is connected to the electrical circuit and the electrical circuit is connected to the sensor element; and
Anordnen des Sensorelements, der elektrischen Schaltung und der Arranging the sensor element, the electrical circuit and the
Fotovoltaikzelle in einem Gehäuse, wobei die Fotovoltaikzelle in einer Photovoltaic cell in a housing, wherein the photovoltaic cell in a
Aussparung des Gehäuses angeordnet wird, wobei ein die Aussparung umschließender Rand des Gehäuses über die Fotovoltaikzelle übersteht. Recess of the housing is arranged, wherein a recess enclosing the edge of the housing projects beyond the photovoltaic cell.
Im Schritt des Bereitstellens kann eine Mehrzahl von Anordnungen aus einem Sensorelement, einer elektrischen Schaltung und einer Fotovoltaikzelle bereitgestellt werden und im Schritt des Anordnens kann die Mehrzahl von Anordnungen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Das Verfahren kann einen Schritt des Trennens aufweisen, in dem das Gehäuse in eine Mehrzahl von Teilgehäusen getrennt wird, wobei ein Teilgehäuse je eine Anordnung aufweist. Durch eine Herstellung von mehreren Sensoren gleichzeitig können Fertigungskosten und Zeit gespart werden. In the providing step, a plurality of arrays of a sensor element, an electric circuit, and a photovoltaic cell may be provided, and in the step of arranging, the plurality of arrays may be arranged in a common housing. The method may include a step of separating, in which the housing in a plurality of sub-housings is separated, wherein a sub-housing each having an arrangement. By manufacturing multiple sensors at the same time, manufacturing costs and time can be saved.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sensors gemäß einem Fig. 1 is a schematic representation of a sensor according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Darstellung eines Sensors mit versiegelten Fig. 2 is an illustration of a sensor with sealed
Fotovoltaikzellenseitenkanten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Photovoltaic cell side edges according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 eine Darstellung eines Sensors mit in eine Leiterplatte eingebetteten Fotovoltaikzellenseitenkanten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 shows an illustration of a sensor with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine Darstellung eines Sensors mit in eine Leiterplatte eingebetteten Fotovoltaikzellenseitenkanten und einem Deckel gemäß einem 4 shows an illustration of a sensor with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board and a cover according to one
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Darstellung eines Sensors mit einem Gehäuse aus Gussmasse und Leiterplattenmaterial gemäß einem Ausführungsbeispiel der 5 is an illustration of a sensor with a housing made of cast material and printed circuit board material according to an embodiment of the
vorliegenden Erfindung;  present invention;
Fig. 6 eine Darstellung eines Sensors mit einem Gehäuse aus Gussmasse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 shows an illustration of a sensor with a housing made of cast compound according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 is a flowchart of a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 8 eine Darstellung mehrerer zusammen eingebetteter Sensoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren 8 is an illustration of a plurality of sensors embedded together according to an embodiment of the present invention. In the following description of preferred embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 weist ein Sensorelement 102, eine elektrische Schaltung 104, eine Fotovoltaikzelle 106 und ein Gehäuse 108 auf. Das Sensorelement 102 ist dazu ausgebildet, ein1 shows a schematic representation of a sensor 100 according to an embodiment of the present invention. The sensor 100 has a sensor element 102, an electrical circuit 104, a photovoltaic cell 106 and a housing 108. The sensor element 102 is designed to be a
Sensorsignal unter Verwendung von elektrischer Energie bereitzustellen. Das Sensorsignal repräsentiert zumindest eine von dem Sensorelement 102 erfasste Messgröße. Die elektrische Schaltung 104 ist mit dem Sensorelement 102 verbunden und dazu ausgebildet, das Sensorsignal zu einem Datensignal unter Verwendung von elektrischer Energie zu verarbeiten. Die Fotovoltaikzelle 106 ist dazu ausgebildet, die elektrische Energie für das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 bereitzustellen und ist mit der elektrischen Schaltung 104 verbunden. In dem Gehäuse 108 sind das Sensorelement 102, die elektrische Schaltung 104 und die Fotovoltaikzelle 106 angeordnet. Das To provide sensor signal using electrical energy. The sensor signal represents at least one measured variable detected by the sensor element 102. The electrical circuit 104 is connected to the sensor element 102 and configured to process the sensor signal into a data signal using electrical energy. The photovoltaic cell 106 is configured to provide the electrical energy for the sensor element 102 and the electrical circuit 104 and is connected to the electrical circuit 104. In the housing 108, the sensor element 102, the electrical circuit 104 and the photovoltaic cell 106 are arranged. The
Gehäuse 108 weist eine Aussparung 1 10 auf, in der die Fotovoltaikzelle 106 angeordnet ist. Ein Rand 1 12 des Gehäuses 108, der die Aussparung 1 10 umschließt, steht über die Fotovoltaikzelle 106 über, sodass eine Housing 108 has a recess 1 10, in which the photovoltaic cell 106 is arranged. An edge 1 12 of the housing 108, which surrounds the recess 1 10, projects beyond the photovoltaic cell 106, so that a
lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle 106 hinter einer Oberfläche des Gehäuses 108 zurücksteht. Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle 106 nicht durch dasphotosensitive surface of the photovoltaic cell 106 is located behind a surface of the housing 108. According to the embodiment shown in Fig. 1, the photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 is not affected by the
Gehäuse 108 oder eine andere Deckschicht oder Schutzschicht abgedeckt. Es befindet sich somit ein Freiraum zwischen den über die lichtempfindliche Housing 108 or another cover layer or protective layer covered. There is thus a free space between the photosensitive
Oberfläche der Fotovoltaikzelle 106 überstehenden Randbereichen der Surface of the photovoltaic cell 106 protruding edge regions of
Aussparung 1 10. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle 106 von einer Deckschicht abgedeckt sein. Beispielsweise kann die Aussparung 1 10 mit einem Recess 1 10. According to an alternative embodiment, the photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 may be covered by a cover layer. For example, the recess 1 10 with a
transparenten Material aufgefüllt sein, das bündig mit einer äußeren Oberfläche des Rands 1 12, in Fig. 1 der nach unten zeigenden Oberfläche des Rands 1 12, abschließen kann. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Bauform zur Integration und zum Schutz einer oder mehrerer Fotovoltaikzellen 106 in Sensorsystemen und Sensoren 100 gezeigt. Ein solcher Sensor 100 kann beispielsweise im Zusammenhang mit demtransparent material can be flush with an outer surface of the edge 1 12, in Fig. 1, the downwardly facing surface of the edge 1 12 complete. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a design for integrating and protecting one or more photovoltaic cells 106 in sensor systems and sensors 100. Such a sensor 100 may, for example, in connection with the
„Internet der Dinge" (Internet of Things, loT) eingesetzt werden, das als eine der wichtigsten zukünftigen Entwicklung in der Informationstechnologie bezeichnet wird. Durch das Internet der Dinge haben nicht nur Menschen Zugang zum Internet und sind über dieses vernetzt, sondern auch Geräte sind über das Internet miteinander vernetzt. Zu den bereits technisch realisierten Beispielen zählen Waschmaschinen mit Internetzugang, die bei niedrigen Strompreisen automatisch den Waschvorgang starten. Ein anderes Beispiel wäre ein vernetzter Kühlschrank, der entnommene Lebensmittel automatisch nachbestellt. Ein anderer Bereich des Internets der Dinge zielt in Richtung Produktions- und Hausautomatisierung mit autonomen Sensoren 100, die Ihre Energie entweder aus Batterien und/oder mit Energieharvestern wie Fotovoltaikzellen 106, thermoelektrischen Generatoren oder aus Vibrationen gewinnen. Für solche Sensoren 100, beispielsweise Temperatursensoren können Sensorelemente 102 aus dem Bereich Consumer Electronics, wie Sensoren 102 für Smartphones, beispielsweise Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren oderInternet of Things (loT), which is considered to be one of the most important future developments in information technology, because the Internet of Things not only gives people access to, and is connected to, the Internet Some of the examples that have already been technically realized include washing machines with Internet access, which automatically start the washing process at low electricity prices, another example is a networked refrigerator that automatically re-orders removed food, and another area of the Internet of Things is heading towards it Production and home automation with autonomous sensors 100, which derive their energy either from batteries and / or with energy harvester such as photovoltaic cells 106, thermoelectric generators or from vibrations.For such sensors 100, for example temperature sensors, sensor elements 102 from the I consumer electronics, such as sensors 102 for smartphones, such as gyroscopes, accelerometers, pressure sensors or
Mikrofone verwendet werden. Durch die kostengünstig verfügbaren Microphones are used. Due to the low cost available
Sensorelemente 102 können Sensoren 100 zu niedrigen Gesamtkosten hergestellt werden. Beispielsweise kann so ein Sensor 100 zur Detektion der Fensterposition am Fensterrahmen oder ein Feuchtesensor zur Sensor elements 102 can be manufactured sensors 100 at a low overall cost. For example, such a sensor 100 for detecting the window position on the window frame or a humidity sensor for
Schimmeldetektion hinter einem Schrank auf der Tapete kostengünstig hergestellt werden. Sensormodule 100 für das Internet der Dinge Schimmeldetektion behind a cabinet on the wallpaper can be produced inexpensively. Sensor modules 100 for the Internet of Things
(Baugrößenordnung wenige cm3) können nicht nur mindestens einen Sensor 102 zur Detektion einer physikalischen/chemischen Größe enthalten, sondern können auch auf kleinem Bauraum einen Prozessor 104, ein Funkmodul, einen (Size a few cm 3 ) can not only contain at least one sensor 102 for detecting a physical / chemical size, but can also in a small space a processor 104, a radio module, a
Energiespeicher und einen Energie-Harvester 106 integrieren. Energy storage and integrate an energy harvester 106.
In dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Fotovoltaikzelle 106 in ein In the approach presented here, a photovoltaic cell 106 is in
kleinbauendes autonomes Sensorsystem 100 mit einer Grundfläche von maximal einigen Quadratzentimetern integriert, beispielsweise mit einer Grundfläche von weniger als 10, 5 oder 3 Quadratzentimetern, sodass die Kanten der built small autonomous sensor system 100 with a base area of a few square centimeters maximum, for example, with a footprint of less than 10, 5 or 3 square centimeters, so that the edges of the
Fotovoltaikzelle 106 geschützt sind und mindestens teilweise ein vertikaler umlaufender Überstand 1 12 des Gehäuses 108 über die aktive Fläche der Solarzelle 106 hinaus diese vor mechanischen Einflüssen bewahrt. Photovoltaic cell 106 are protected and at least partially a vertical circumferential projection 1 12 of the housing 108 over the active surface of the solar cell 106 also protects this from mechanical influences.
Durch die Integration der Fotovoltaikzelle 106 in das Sensormodul 100 sind die seitlichen Ränder vor externen Einflüssen geschützt und gleichzeitig wird die aktive Fläche der Fotovoltaikzelle 106 durch einen mindestens teilweise vertikalen umlaufenden Überstand 1 12 des Gehäuses vor mechanischen By integrating the photovoltaic cell 106 in the sensor module 100, the lateral edges are protected from external influences and at the same time, the active surface of the photovoltaic cell 106 by an at least partially vertical circumferential projection 12 of the housing before mechanical
Beanspruchungen bewahrt. Preserves stresses.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 mit versiegelten 2 shows an illustration of a sensor 100 with sealed
Fotovoltaikzellenseitenkanten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Fotovoltaikzellenseitenkanten according to an embodiment of the
vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 kann dem in Fig. 1 gezeigten Sensor entsprechen. Zusätzlich zu Fig. 1 weist das Gehäuse 108 hier einen ersten Gehäuseteil 200 aus einem Leiterplattenmaterial 202 und einen zweiten present invention. The sensor 100 may correspond to the sensor shown in FIG. In addition to FIG. 1, the housing 108 here has a first housing part 200 made of a printed circuit board material 202 and a second one
Gehäuseteil 204 aus einer Vergussmasse (Moldmasse) 206 auf. Die Aussparung 1 10 mit der Fotovoltaikzelle 106 ist in dem ersten Gehäuseteil 200 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 1 10 spanabhebend hergestellt worden. Die Fotovoltaikzelle 106 ist als Rückenkontaktzelle ausgeführt und unter Verwendung von leitfähigem Kleber auf Kontaktpads 208 in der Aussparung 1 10 aufgeklebt. Die Fotovoltaikzelle 106 kann auch unter Verwendung von Lot auf die Kontaktpads 208 gelötet sein. Rund um die Fotovoltaikzelle 106 erstreckt sich ein Spalt 210 zwischen dem Rand 1 12 und der Fotovoltaikzelle 106. Um die empfindlichen Fotovoltaikzellenseitenkanten zu schützen, ist der Spalt 210 mit einem Schutzgel 212 versiegelt. Durch das Schutzgel 212 können die Housing part 204 of a potting compound (molding compound) 206 on. The recess 1 10 with the photovoltaic cell 106 is disposed in the first housing part 200. In this embodiment, the recess 1 10 has been machined. The photovoltaic cell 106 is designed as a back contact cell and glued using conductive adhesive on contact pads 208 in the recess 1 10. The photovoltaic cell 106 may also be soldered to the contact pads 208 using solder. Around the photovoltaic cell 106, a gap 210 extends between the rim 12 and the photovoltaic cell 106. In order to protect the sensitive photovoltaic cell side edges, the gap 210 is sealed with a protective gel 212. Through the protection gel 212, the
Fotovoltaikzellenseitenkanten geschützt werden. Optional kann die ganze verbleibende Aussparung 1 10 mit dem Schutzgel 212 versiegelt werden. Dann kann auch die lichtempfindliche Oberfläche der Fotovoltaikzelle 106 geschützt werden. In dem ersten Gehäuseteil 200 sind Leiterbahnen 214 integriert. Unter anderem weist der erste Gehäuseteil 200 elektrische Durchkontaktierungen (Vias) 216 auf. Die elektrischen Durchkontaktierungen 216 können sich vollständig durch das erste Gehäuseteil 200 erstrecken. Beispielsweise kann sich eine elektrische Durchkontaktierung 216 von der äußeren Oberfläche des Rands 212 bis zu einem an das zweite Gehäuseteil 204 angrenzende Oberfläche des erstenFotovoltaikzellenseitenkanten be protected. Optionally, the entire remaining recess 110 can be sealed with the protective gel 212. Then, the photosensitive surface of the photovoltaic cell 106 can be protected. In the first housing part 200 conductor tracks 214 are integrated. Among other things, the first housing part 200 electrical vias (216). The electrical feedthroughs 216 may extend completely through the first housing part 200. For example, an electrical via 216 may extend from the outer surface of the rim 212 to a surface of the first one adjacent to the second housing portion 204
Gehäuseteils 200 erstrecken. Weitere Durchkontaktierungen 213 können sich von der an das zweite Gehäuseteil 204 angrenzende Oberfläche des ersten Gehäuseteils 200 bis zu den Kontaktpads 208 der Fotovoltaikzelle 106 erstrecken. Eine Leiterbahn 214 kann sich parallel zu einer Grenzfläche zwischen dem ersten Gehäuseteil 200 und dem zweiten Gehäuseteil 204 in einem die lichtunempfindliche Seite 105 der Fotovoltaikzelle 106 Housing part 200 extend. Further vias 213 may be extend from the second housing part 204 adjacent to the surface of the first housing part 200 to the contact pads 208 of the photovoltaic cell 106. A conductor track 214 may extend parallel to an interface between the first housing part 200 and the second housing part 204 in a light-insensitive side 105 of the photovoltaic cell 106
überspannenden Abschnitt des ersten Gehäuseteils 200 erstrecken. Eine solche Leiterbahn 214 kann mit an der Grenzfläche zwischen dem ersten Gehäuseteil 200 und dem zweiten Gehäuseteil 204 liegenden Kontakten zum Kontaktieren des Sensorelements 102 und der elektrischen Schaltung 104 elektrisch verbunden sein. spanning portion of the first housing part 200 extend. Such a conductor track 214 may be electrically connected to contacts at the interface between the first housing part 200 and the second housing part 204 for contacting the sensor element 102 and the electrical circuit 104.
Die Leiterbahnen 214 sind zum Teil in das Leiterplattenmaterial 202 eingebettet. Auf einer, der Aussparung 1 10 gegenüberliegenden Rückseite des ersten Gehäuseteils 200 sind das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 angeordnet. Das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 sind als integrierte Bauteile (ASICS, MEMS) basierend auf einem Halbleitermaterial ausgeführt und über Kontaktdrähte (Drahtbonds) 218 mit den Leiterbahnen 214 des ersten Gehäuseteils 200 verbunden. Das zweite Gehäuseteil 204 ist als schützende Hülle um das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 ausgebildet. Das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 sind in das zweite Gehäuseteil 204 eingebettet. Der Rand 1 12 ist durch die Aussparung 1 10 auf einer Seite und Seitenflächen des Gehäuses 108 auf der anderen Seite definiert. Der Rand 1 12 ist bündig zu den Seitenflächen. In dem Rand 1 12 sind ebenfalls Durchkontaktierungen 216 angeordnet, die bis auf eine Oberfläche des Gehäuses 108 reichen. The conductive traces 214 are partially embedded in the printed circuit board material 202. On one, the recess 1 10 opposite back of the first housing part 200, the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are arranged. The sensor element 102 and the electrical circuit 104 are designed as integrated components (ASICS, MEMS) based on a semiconductor material and connected via contact wires (wire bonds) 218 to the conductor tracks 214 of the first housing part 200. The second housing part 204 is formed as a protective sheath around the sensor element 102 and the electrical circuit 104. The sensor element 102 and the electrical circuit 104 are embedded in the second housing part 204. The edge 1 12 is defined by the recess 1 10 on one side and side surfaces of the housing 108 on the other side. The edge 1 12 is flush with the side surfaces. In the edge 1 12 are also plated through holes 216 which extend to a surface of the housing 108.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 mit in eine Leiterplatte 202 eingebetteten Fotovoltaikzellenseitenkanten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 entspricht dem Sensor in Fig. 3. Im Gegensatz zu Fig. 3 besteht hier kein Spalt zwischen dem Rand 1 12 und der Fotovoltaikzelle 106. Hier ist die seitliche Kante der Fotovoltaikzelle 106 in das Leiterplattenmaterial 202 des ersten Gehäuseteils 200 eingebettet. Der Rand 1 12 umschließt die Kante vollständig und erstreckt sich in einem Randbereich der3 shows an illustration of a sensor 100 with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board 202 according to an exemplary embodiment of the present invention. The sensor 100 corresponds to the sensor in Fig. 3. In contrast to Fig. 3, there is no gap between the edge 1 12 and the photovoltaic cell 106. Here, the lateral edge of the photovoltaic cell 106 is embedded in the printed circuit board material 202 of the first housing part 200. The edge 1 12 encloses the edge completely and extends in an edge region of
Fotovoltaikzelle 106 auf der lichtempfindlichen Seite 105 der Fotovoltaikzelle 106. Der seitliche Schutz der Solarzelle 106 verhindert Einflüsse, wie Feuchte oder mechanische Beschädigung, auf die Kanten der Fotovoltaikzelle 106, an denen sich der empfindliche Halbleiterbereich befindet. Dadurch kann Photovoltaic cell 106 on the photosensitive side 105 of the photovoltaic cell 106. The lateral protection of the solar cell 106 prevents influences, such as moisture or mechanical damage, on the edges of the photovoltaic cell 106, to which the sensitive semiconductor region is located. This can
beispielsweise verhindert werden, dass durch Feuchte der empfindliche p-n- Halbleiterübergang kurzgeschlossen wird. For example, it can be prevented that the sensitive p-n semiconductor junction is short-circuited by moisture.
In Fig. 3 ist die Fotovoltaikzelle 106 in der Leiterplatte 202 mittels Embedding integriert. Mit anderen Worten zeigt Fig. 3 eine weitere Variante des hier vorgestellten Ansatzes. Die Fotovoltaikzelle 106 wird mittels der Embedding- Technologie direkt in die Leiterplatte 202 integriert. In diesem Fall werden der seitliche Schutz und der Überstand 1 12 mit Leiterplattenmaterialien 202 realisiert. Die Embedding-Technologie kann auch für eine elektrische Kontaktierung der Chips 102, 104 in der Leiterplatte 202 verwendet werden. Für die Integration von Fotovoltaikzelle 106 in die Leiterplatte 202 ergibt sich somit nicht nur ein guter Kantenschutz, sondern es ist so auch möglich, Fotovoltaikzellen 106 mit In FIG. 3, the photovoltaic cell 106 is integrated in the printed circuit board 202 by means of embedding. In other words, Fig. 3 shows a further variant of the approach presented here. The photovoltaic cell 106 is integrated directly into the printed circuit board 202 by means of the embedding technology. In this case, the lateral protection and the supernatant 12 are realized with printed circuit board materials 202. The embedding technology can also be used for electrically contacting the chips 102, 104 in the printed circuit board 202. For the integration of photovoltaic cell 106 in the circuit board 202 thus not only gives a good edge protection, but it is also possible, photovoltaic cells 106 with
Kontakten 208 auf beiden Seiten, d. h. auf der Unterseite und der Oberseite, elektrisch zu kontaktieren. Wie bei der zuvor beschriebenen Variante kann auch hier ein Gel 212 zum Schutz in die Kavität 1 10 verfüllt werden. Ein seitlicher Abstand der Fotovoltaikzelle 106 von der Leiterplatte 202 wie in Fig. 2 tritt hier nicht auf. Contacts 208 on both sides, d. H. on the bottom and the top to contact electrically. As with the variant described above, a gel 212 can also be filled into the cavity 1 10 for protection purposes. A lateral distance of the photovoltaic cell 106 from the printed circuit board 202 as shown in Fig. 2 does not occur here.
Der Überstand 1 12 des Gehäuses 108 über die Grundfläche der Fotovoltaikzelle 106 hinaus bietet mehrere Vorteile. Die aktive Fotovoltaikzelle-Zellenfläche ist vor mechanischen Einflüssen durch das Auflegen auf Oberflächen geschützt. Der seitliche Überstand 1 12 bildet mit der Fotovoltaikzelle-Zellenfläche eine Kavität 1 10, in welche ein zusätzliches, beispielsweise transparentes, The projection 1 12 of the housing 108 beyond the base of the photovoltaic cell 106 also offers several advantages. The active photovoltaic cell cell surface is protected against mechanical influences by placing it on surfaces. The lateral projection 1 12 forms with the photovoltaic cell cell surface a cavity 1 10, in which an additional, for example, transparent,
Schutzmedium212, wie Gel, Lack oder Schmelze, für die aktive Fläche der Fotovoltaikzelle 106 leicht abgeschieden werden kann. Wird der seitliche Protective medium 212, such as gel, varnish or melt, for which the active area of photovoltaic cell 106 can be easily deposited. Will the lateral
Überstand 1 12 durch eine Leiterplatte 202 realisiert, so können gleichzeitig elektrische Kontakte 216 nach außen geführt werden. Projection 1 12 realized by a printed circuit board 202, so at the same time electrical contacts 216 can be led to the outside.
Der vertikale Überstand 1 12 kann die aktive Fläche der Fotovoltaikzelle 106 an den Seiten auch zu einem gewissen Grad umfassen bzw. abdecken. Wird in diesem Fall ein Leiterplattenmaterial 202 verwendet (Embedding der PV-Zelle 106 in eine Leiterplatte 202), so ist es möglich, eine Fotovoltaikzelle 106 sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite mit Standard-Leiterplattentechnologie zu kontaktieren, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Dies ist vorteilhaft, da The vertical overhang 12 may also cover the active area of the photovoltaic cell 106 on the sides to some degree. In this case, if a circuit board material 202 is used (embedding the PV cell 106 in a circuit board 202), it is possible to have a photovoltaic cell 106 on both the front and the back side with standard circuit board technology to contact, as shown in Fig. 3. This is advantageous because
Fotovoltaikzellen 106 mit jeweils einem Kontakt auf der Vorder- bzw. Rückseite weit verbreitet und kostengünstig sind. In Fig. 3 ist die Fotovoltaikzelle 106 somit in eine einschichtige oder Photovoltaic cells 106, each with a contact on the front and back are widely used and inexpensive. In Fig. 3, the photovoltaic cell 106 is thus in a single-layer or
mehrschichtige Leiterplatte 202 integriert. Hier ist die Fotovoltaikzelle 106 beispielsweise in ein sich in der Leiterplatte 202 befindliches Sackloch 1 10 eingeklebt. Der Spalt 210 resultiert hier aus einem notwendigen Abstand wegen einer Prozesstoleranz und wird nach dem Einkleben ggf. mit Schutzgel 212 verfüllt. multilayer printed circuit board 202 integrated. Here, the photovoltaic cell 106 is glued, for example, in a located in the circuit board 202 blind hole 1 10. The gap 210 results here from a necessary distance because of a process tolerance and, if necessary, is filled with protective gel 212 after gluing.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3 eine Variante der Bauform eines autonomen Sensorsystems 100. Hier wird in die Leiterplatte 202 eine Vertiefung gefräst oder gebohrt, in welche anschließend die Fotovoltaikzelle 106 mittels Kleber, beispielsweise Leitkleber für die Kontakte 208, eingebracht wird. Wegen der Prozesstoleranzen ist ein seitlicher Abstand 210 zur Leiterplatte 202 vorgesehen, welcher anschließend beispielsweise mit einem Schutzgel 212 versiegelt werden kann. Diese Variante ermöglicht eine leichte Kontaktierung der Fotovoltaikzelle 106, welche die beiden Kontakte 208 auf der Rückseite, der nicht einer Lichtquelle zugewandten Seite 105 der Fotovoltaikzelle 106, hat. VonAccording to one exemplary embodiment, FIG. 3 shows a variant of the design of an autonomous sensor system 100. In this case, a recess is milled or drilled into the printed circuit board 202, into which the photovoltaic cell 106 is subsequently introduced by means of adhesive, for example conductive adhesive for the contacts 208. Due to the process tolerances, a lateral distance 210 to the printed circuit board 202 is provided, which can then be sealed, for example, with a protective gel 212. This variant makes it possible to easily contact the photovoltaic cell 106, which has the two contacts 208 on the rear side, the non-light source side 105 of the photovoltaic cell 106. From
Vorteil ist auch, dass mittels Standardtechnologien der Leiterplattenhersteller elektrische Kontakte 216 durch die Leiterplatte 202 geführt werden können. Another advantage is that electrical contacts 216 can be routed through the printed circuit board 202 by means of standard technologies of the printed circuit board manufacturer.
Somit können beide Seiten der Leiterplatte 202 miteinander verbunden werden, wodurch eine einfache Kontaktierung des Systems 100 von außen möglich ist. Thus, both sides of the circuit board 202 can be interconnected, whereby a simple contact of the system 100 is possible from the outside.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 mit in eine Leiterplatte 202 eingebetteten Fotovoltaikzellenseitenkanten und einem Deckel 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 entspricht dem Sensor in Fig. 3. Im Gegensatz zu Fig. 3 ist der zweite 4 shows an illustration of a sensor 100 with photovoltaic cell side edges embedded in a printed circuit board 202 and a lid 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. The sensor 100 corresponds to the sensor in FIG. 3. In contrast to FIG. 3, the second one
Gehäuseteil 204 hier als Deckel 400 aus Metall oder Kunststoff ausgeführt. DerHousing 204 here designed as a lid 400 made of metal or plastic. Of the
Deckel 400 repräsentiert einen alternativen Schutz für das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104. Der Deckel 400 kann anstelle der Moldmasse verwendet werden. Der Deckel 400 kann auf den umlaufenden äußeren Rand der Leiterplatte 202 aufsetzen, sodass ein Rand des Deckels 400 bündig mit einem Rand der Leiterplatte 202 abschließt. Der Deckel 400 umschließt die auf der Leiterplatte 202 angeordneten Elemente 102, 104. Die Elemente 102, 104 sind über Bonddrähte mit Kontakten der Leiterplatte 202 verbunden. Lid 400 represents an alternative protection for sensor element 102 and electrical circuit 104. Lid 400 may be used in place of the molding compound. The lid 400 may be placed on the peripheral outer edge of the printed circuit board 202 so that an edge of the lid 400 is flush with an edge of the printed circuit board 202. The lid 400 encloses the on the circuit board 202 arranged elements 102, 104. The elements 102, 104 are connected via bonding wires with contacts of the circuit board 202.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 mit einem Gehäuse 108 aus Gussmasse 206 und Leiterplattenmaterial 202 gemäß einem FIG. 5 shows an illustration of a sensor 100 with a housing 108 made of cast compound 206 and printed circuit board material 202 according to one
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 entspricht dem Sensor in Fig. 3. Im Gegensatz zu Fig. 3 liegt das Leiterplattenmaterial 202 auf der Kante der Fotovoltaikzelle 106 nur an der Vorderseite 105, der  Embodiment of the present invention. The sensor 100 corresponds to the sensor in FIG. 3. In contrast to FIG. 3, the printed circuit board material 202 lies on the edge of the photovoltaic cell 106 only on the front side 105, which
lichtempfindlichen Seite 105 der Fotovoltaikzelle 106 auf. Die Seitenfläche und Rückseite der Fotovoltaikzelle 106 ist in Gussmasse 206 eingebettet. Der erstephotosensitive side 105 of the photovoltaic cell 106. The side surface and back side of the photovoltaic cell 106 are embedded in molding compound 206. The first
Gehäuseteil 200 aus dem Leiterplattenmaterial 202 besteht hier aus einem um die Fotovoltaikzelle 106 umlaufenden Ring, der den Rand 1 12 und zumindest einen Teil der Aussparung 1 10 ausbildet. Ein weiterer Teil der Aussparung 1 10, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel vollständig von der Fotovoltaikzelle 106 ausgefüllt ist, wird durch die Gussmasse 206 gebildet. Auf dem von dem Housing part 200 of the printed circuit board material 202 here consists of a circumferential around the photovoltaic cell 106 ring, the edge 1 12 and at least a portion of the recess 1 10 forms. Another part of the recess 1 10, which is completely filled by the photovoltaic cell 106 according to this embodiment, is formed by the molding compound 206. On the one of the
Gehäuseteil 200 gebildeten Ring ist die Fotovoltaikzelle 106 so ausgerichtet, dass sie der von dem Ring gebildete Teil der Aussparung 1 10 von der lichtempfindlichen Seite der Fotovoltaikzelle 106 vollständig verschlossen wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel überlappen die lichtempfindliche Seite der Fotovoltaikzelle 106 und der von dem Gehäuseteil 200 gebildete Ring, sodass ein umlaufender Randbereich der lichtempfindlichen Seite der Fotovoltaikzelle 106 von dem Gehäuseteil 200 getragen wird. Bevor die Gussmasse 206 aufgetragen worden ist, wurde die Fotovoltaikzelle 106 mit Durchkontaktierungen 1 16 in dem ersten Gehäuseteil 200 verbunden. Weiterhin ist auf der Rückseite der Fotovoltaikzelle 106 eine weitere Leiterplatte 500 mit Strukturen zur  Housing part 200 formed ring, the photovoltaic cell 106 is aligned so that it is completely closed by the part of the recess 1 10 formed by the ring from the photosensitive side of the photovoltaic cell 106. According to this embodiment, the photosensitive side of the photovoltaic cell 106 and the ring formed by the housing part 200 overlap, so that a peripheral edge portion of the photosensitive side of the photovoltaic cell 106 is supported by the housing part 200. Before the casting compound 206 has been applied, the photovoltaic cell 106 has been connected to plated-through holes 16 in the first housing part 200. Furthermore, on the back of the photovoltaic cell 106, a further circuit board 500 with structures for
Umverdrahtung angeordnet, auf der das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 verdrahtet sind. Über die weitere Leiterplatte 500 ist die  Redistribution arranged on which the sensor element 102 and the electrical circuit 104 are wired. About the other circuit board 500 is the
Fotovoltaikzelle 106 mit der elektrischen Schaltung 104 verbunden. Das Photovoltaic cell 106 connected to the electrical circuit 104. The
Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 sind mit der weiteren Leiterplatte 500 in der Vergussmasse 206 eingebettet. Sensor element 102 and the electrical circuit 104 are embedded with the further printed circuit board 500 in the potting compound 206.
Mit anderen Worten zeigt Fig. 5 eine Hybrid-Lösung aus Leiterplatte 202 und Moldmasse 206. Die ASICS/MEMS-Sensoren 102, 104 sind mit den In other words, Fig. 5 shows a hybrid solution of printed circuit board 202 and molding compound 206. The ASICS / MEMS sensors 102, 104 are connected to the
Leiterbahnen 500 und den Drahtbonds 218 und der Rückseite der PV-Zelle 106 in Moldmasse 206 eingebettet. Elektrische Vias 216 durchdringen den Rand 1 12 der Leiterplatte 200. Optional kann die Aussparung 1 10 mit Schutzgel gefüllt werden. Die Schutzfunktion kann teilweise durch Leiterplattenmaterial 202 und teilweise durch Moldmasse 206 sichergestellt werden. In dieser Variante wird die Umverdrahtung 500 auf der Solarzelle 106 durchgeführt, die Leiterplatte 200 bzw. der Leiterplattenrahmen 1 12 dient lediglich zum Herausführen der elektrischen Kontakte 216 für Funktionalitäts-Tests. Die Solarzelle 106 wird hier seitlich von Moldmasse 206 umschlossen, der Überstand 1 12 ist durch Conductor tracks 500 and the wire bonds 218 and the back of the PV cell 106 embedded in molding compound 206. Electric vias 216 penetrate the edge 1 12 of the circuit board 200. Optionally, the recess 1 10 filled with protective gel become. The protective function can be ensured in part by printed circuit board material 202 and partly by molding compound 206. In this variant, the rewiring 500 is carried out on the solar cell 106, the circuit board 200 and the printed circuit board frame 1 12 only serves to lead out the electrical contacts 216 for functionality tests. The solar cell 106 is enclosed here laterally by molding compound 206, the supernatant 1 12 is through
Leiterplattenmaterial 202 gegeben. Schutzmaterial 212 kann auch hier optional in die Kavität 1 10 eingebracht werden. Fig. 6 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 mit einem Gehäuse 108 ausPrinted circuit board material 202 given. Protective material 212 can also optionally be introduced into the cavity 110. FIG. 6 shows an illustration of a sensor 100 with a housing 108
Gussmasse 206 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 entspricht dem Sensor in Fig. 5. Im Gegensatz zu Fig. 5 ist das Gehäuse 108 hier einteilig und vollkommen aus Gussmasse 206. Die Casting compound 206 according to an embodiment of the present invention. The sensor 100 corresponds to the sensor in Fig. 5. In contrast to Fig. 5, the housing 108 is here in one piece and made entirely of casting material 206th Die
Fotovoltaikzelle 106 ist an der Rückseite und an der Kante in der Gussmasse 206 eingebettet. Wie in Fig. 5 sind das Sensorelement 102 und die elektrischePhotovoltaic cell 106 is embedded in the molding compound 206 at the back and edge. As in FIG. 5, the sensor element 102 and the electrical
Schaltung 104 auf den Strukturen zur Umverdrahtung 500 mit Leiterbahnen 214 angeordnet, die auf der Rückseite der Fotovoltaikzelle 106 befestigt und verdrahtet ist. U-förmige eingegossene Durchkontaktierungen 600 verbinden eine Vorderseite 105 des Sensors 100 mit einer Rückseite des Sensors 100 und der Fotovoltaikzelle 106. Die Durchkontaktierungen 600 verlaufen durch denCircuit 104 disposed on the structures for rewiring 500 with traces 214 which is mounted and wired on the back of the photovoltaic cell 106. U-shaped cast-in vias 600 connect a front side 105 of the sensor 100 to a rear side of the sensor 100 and the photovoltaic cell 106. The vias 600 extend through the
Rand 1 12, hinter den Seitenflächen des Sensors100 bis zu vergrößerten Edge 1 12, behind the side surfaces of the Sensor100 up to enlarged
Kontaktflächen 602 auf der Rückseite des Sensors 100. Mit anderen Worten zeigt Fig. 6 eine Fotovoltaikzelle 106 von Moldmasse 206 umhüllt. Hier wird der Schutz durch Moldmasse 206 und nicht durch eine Leiterplatte sichergestellt. Die Umverdrahtung 500 der Sensoren 102 kann direkt auf der Solarzelle 106 vorgenommen werden. Technologisch kann diese Variante beispielsweise durch Filmmolden realisiert werden, bei dem von oben und unten gleichzeitig gemoldet wird. Auf der Unterseite kann ein Werkzeug vorgesehen werden, welches die Fotovoltaikzelle 106, wie angedeutet, freistellt. Elektrische Kontakte 602 können beispielsweise mittels Mold-Vias 600 nach außen geführt werden. Ein prozessbedingter seitlicher Abstand der Fotovoltaikzelle 106 von der Moldmasse 206 wie in Fig. 2 tritt hier nicht auf. Contact surfaces 602 on the back of the sensor 100. In other words, Fig. 6 shows a photovoltaic cell 106 of molding compound 206 wrapped. Here, the protection is ensured by molding compound 206 and not by a printed circuit board. The rewiring 500 of the sensors 102 can be performed directly on the solar cell 106. Technologically, this variant can be realized, for example, by film gold, in which is molded simultaneously from above and below. On the underside, a tool can be provided, which frees the photovoltaic cell 106, as indicated. Electrical contacts 602 can be led to the outside, for example, by means of mold vias 600. A process-related lateral distance of the photovoltaic cell 106 from the molding compound 206 as in FIG. 2 does not occur here.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen eines Sensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 702 des Bereitstellens und einen Schritt 704 des Anordnens auf. Im Schritt 702 des Bereitstellens werden ein Sensorelement, eine elektrische Schaltung und eine Fotovoltaikzelle bereitgestellt, wobei die Fotovoltaikzelle mit der elektrischen Schaltung verbunden ist und die elektrische Schaltung mit dem Sensorelement verbunden ist. Im Schritt 704 des Anordnens werden das Sensorelement, die elektrische Schaltung und die Fotovoltaikzelle in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Fotovoltaikzelle in einer Aussparung des Gehäuses angeordnet wird, und ein, die Aussparung umschließender Rand des Gehäuses über die Fotovoltaikzelle übersteht. Fig. 8 zeigt eine Darstellung mehrerer zusammen eingebetteter Sensoren 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Sensoren 100 können einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen. Die Sensoren 100 sind in einem Raster angeordnet. Hier sind beispielsweise neun gleichartige Sensoren in drei Reihen a drei Spalten angeordnet. Jeder Sensor 100 weist wie der in Fig. 1 dargestellte Sensor ein Sensorelement 102, eine elektrische Schaltung 104, eine Fotovoltaikzelle 106 und ein Gehäuse 108 auf. Das Gehäuse 108 ist hier näherungsweise quadratisch ausgeführt. Die ebenfalls näherungsweise quadratische Fotovoltaikzelle 106 ist jeweils mittig in dem Gehäuse 108 angeordnet, sodass rundherum der Rand 1 12 über die Fotovoltaikzelle 106 übersteht, um diese zu schützen. Das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 sind nebeneinander in dem Gehäuse 108 angeordnet. Das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 sind miteinander verdrahtet und in einer anderen Ebene über der Fotovoltaikzelle 106 angeordnet. Das Gehäuse 108 umschließt die Fotovoltaikzelle 106 zumindest mit dem Rand 1 12 und umschließt das Sensorelement 102 und die elektrischeFIG. 7 shows a flowchart of a method 700 for producing a sensor 100 according to an embodiment of the present invention. The method 700 includes a step 702 of providing and a step 704 of arranging. In step 702 of providing a sensor element, an electrical circuit and a photovoltaic cell are provided, wherein the photovoltaic cell is connected to the electrical circuit and the electrical circuit is connected to the sensor element. In step 704 of the arrangement, the sensor element, the electrical circuit and the photovoltaic cell are arranged in a housing, wherein the photovoltaic cell is arranged in a recess of the housing, and a, the recess enclosing edge of the housing projects beyond the photovoltaic cell. 8 shows an illustration of a plurality of sensors 100 embedded together according to an embodiment of the present invention. The sensors 100 may correspond to one of the embodiments described herein. The sensors 100 are arranged in a grid. Here, for example, nine similar sensors are arranged in three rows a three columns. Each sensor 100, like the sensor shown in FIG. 1, has a sensor element 102, an electrical circuit 104, a photovoltaic cell 106 and a housing 108. The housing 108 is approximately square here. The likewise approximately square photovoltaic cell 106 is in each case arranged centrally in the housing 108, so that all around the edge 1 12 projects beyond the photovoltaic cell 106 in order to protect it. The sensor element 102 and the electrical circuit 104 are arranged side by side in the housing 108. The sensor element 102 and the electrical circuit 104 are wired together and arranged in another plane above the photovoltaic cell 106. The housing 108 encloses the photovoltaic cell 106 at least with the edge 1 12 and encloses the sensor element 102 and the electrical
Schaltung 104 vollständig. Das Gehäuse 108 kann als einstückiges Circuit 104 completely. The housing 108 may be in one piece
Gesamtgehäuse für alle Sensoren 100 zusammen in einem Mehrfachwerkzeug ausgebildet werden. Ebenso können die Gehäuse 108 einzeln ausgebildet werden. Bei einem Mehrfachwerkzeug können die Fotovoltaikzelle 106, das Sensorelement 102 und die elektrische Schaltung 104 unter Verwendung einerOverall housing for all sensors 100 are formed together in a multiple tool. Likewise, the housings 108 can be formed individually. In a multiple tool, the photovoltaic cell 106, the sensor element 102, and the electric circuit 104 may be formed using a
Folie 800 angeordnet werden. Die Folie 800 kann außerhalb des Slide 800 are arranged. The film 800 may be outside the
Mehrfachwerkzeugs bestückt werden und anschließend mit allen Bauelementen in das Mehrfachwerkzeug zum Umspritzen mit Vergussmasse 206 eingelegt werden. Mit anderen Worten zeigt Fig. 8 eine Array-Anordnung von Fotvoltaikzellen 106 auf einem temporären Träger 800. Die Moldbereiche von der Oberseite 802 und von der Unterseite 804 sind ebenfalls dargestellt. Der temporäre Träger kann z. B. eine Folie 800 sein. Eine Fotvoltaikzelle 106 kann jeweils mit den Multiple tools are fitted and then loaded with all components in the multiple tool for encapsulation with potting 206. In other words, FIG. 8 shows an array arrangement of photovoltaic cells 106 on a temporary carrier 800. The mold areas of the top 802 and bottom 804 are also shown. The temporary carrier may, for. B. be a film 800. A Fotvoltaikzelle 106 may each with the
MEMS/ASIC 102, 104 und Drahtbonds 218 auf der Folie 800 angeordnet werden. Zwischen den Sensoren 100 verlaufen Sägestraßen 806, entlang derer die Sensoren 100 vereinzelt werden. Um die Moldmasse 206 zu formen, kann das Werkzeug Konturen von oben 802 und von unten 804 in den Sensoren 100 abbilden. Der seitliche Moldschutz kann realisiert werden, indem die MEMS / ASIC 102, 104 and wire bonds 218 are arranged on the film 800. Between the sensors 100 run sawing paths 806, along which the sensors 100 are separated. To mold the molding compound 206, the tool can image contours from above 802 and from below 804 in the sensors 100. The lateral Moldschutz can be realized by the
Fotvoltaikzellen 106 vor dem Molden auf einem temporären Träger 800 (z. B.Photovoltaic cells 106 on a temporary support 800 (e.g.
Klebefolie) in einem Array angeordnet werden, wie in Fig. 8 dargestellt. Adhesive film) are arranged in an array, as shown in Fig. 8.
Anschließend wird dieses Array übermoldet und durch die anschließende Vereinzelung entlang der Sägestraßen 806 (Sägen) die einzelnen Subsequently, this array is übermoldet and by the subsequent separation along the sawing lines 806 (sawing) the individual
Sensorelemente 100 letztlich prozessiert. Sensor elements 100 ultimately processed.
Der hier vorgestellte Ansatz kann für (teil-)autonome Sensoren 100 aus dem Bereich "Internet der Dinge mit Fokus auf Kostensenkung bzw. große Stückzahl verendet werden. Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The approach presented here can be used for (partially) autonomous sensors 100 from the area "Internet of Things with a focus on cost reduction or large numbers." The exemplary embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and executed in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche  claims
1 . Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: 1 . Sensor (100) with the following features:
Einem elektronischen Bauelement oder Sensorelement (102) zum An electronic component or sensor element (102) for
Bereitstellen eines Sensorsignals unter Verwendung von elektrischer Energie, wobei das Sensorsignal zumindest eine von dem Sensorelement (102) erfasste Messgröße repräsentiert; einer elektrischen Schaltung (104) zum Verarbeiten des Sensorsignals zu einem Datensignal unter Verwendung von elektrischer Energie; einer Fotovoltaikzelle (106) zum Bereitstellen der elektrischen Energie für das Sensorelement (102) und die elektrische Schaltung (104); und einem Gehäuse (108), von dem das Sensorelement (102), die elektrische Schaltung (104) und die Fotovoltaikzelle (106) aufgenommen sind, wobei das Gehäuse (108) eine Aussparung (1 10) aufweist, in der die  Providing a sensor signal using electrical energy, the sensor signal representing at least one measured variable detected by the sensor element (102); an electrical circuit (104) for processing the sensor signal into a data signal using electrical energy; a photovoltaic cell (106) for providing the electrical energy to the sensor element (102) and the electrical circuit (104); and a housing (108) of which the sensor element (102), the electrical circuit (104) and the photovoltaic cell (106) are accommodated, the housing (108) having a recess (110) in which the
Fotovoltaikzelle (106) angeordnet ist, wobei ein die Aussparung (1 10) umschließender Rand (1 12) des Gehäuses (108) über die Fotovoltaikzelle (106) übersteht.  Photovoltaic cell (106) is arranged, wherein a the recess (1 10) enclosing edge (1 12) of the housing (108) projects beyond the photovoltaic cell (106).
Sensor (100) gemäß Anspruch 1 , bei dem der Rand (1 12) des Gehäuses aus einem Leiterplattenmaterial (202) oder aus einer Vergussmasse (206) ausgebildet ist. Sensor (100) according to claim 1, wherein the edge (1 12) of the housing from a printed circuit board material (202) or from a potting compound (206) is formed.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Übergangsbereich (210) zwischen der Fotovoltaikzelle (106) und dem Gehäuse (108), insbesondere im Bereich der solaraktiven Oberfläche der Fotovoltaikzelle mit einem für die Solarestrahlung zumindest teilweise transparenten Schutzmedium (212) versiegelt ist. Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein a transition region (210) between the photovoltaic cell (106) and the housing (108), in particular in the region of the solar-active surface of the photovoltaic cell with a protective medium (212) which is at least partially transparent to the solar radiation. is sealed.
4. Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Sensorelement (102) und/oder die elektrische Schaltung (104) an einer lichtunempfindlichen Seite 105 der Fotovoltaikzelle (106) angeordnet ist. 4. Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element (102) and / or the electrical circuit (104) on a light-insensitive side 105 of the photovoltaic cell (106) is arranged.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Gehäuse (108) zumindest teilweise von einer Vergussmasse (206) gebildet wird und das Sensorelement (102) und/oder die elektrische Schaltung (104) in der Vergussmasse (206) zumindest teilweise vergossen ist. Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the housing (108) is at least partially formed by a potting compound (206) and the sensor element (102) and / or the electrical circuit (104) in the potting compound (206) at least partially is shed.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in dem Rand (1 12) des Gehäuses (108) elektrische Leiterbahnen angeordnet sind und die Fotovoltaikzelle (106) durch die Leiterbahnen (214, 216), insbesondere mittels Durchkontakten (213) zumindest einseitig in dem Rand (1 12) elektrisch kontaktiert ist. Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein in the edge (1 12) of the housing (108) electrical conductor tracks are arranged and the photovoltaic cell (106) through the conductor tracks (214, 216), in particular by means of through contacts (213) at least one side in the edge (1 12) is electrically contacted.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Fotovoltaikzelle (106) vom Rand (1 12) derart umschlossen (eingebettet) ist, dass zumindest ein allseitiger Kontakt zu den Oberflächen der Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the photovoltaic cell (106) from the edge (1 12) so enclosed (embedded) that at least one all-sided contact with the surfaces of the
Fotovoltaikzelle zumindest in Teilbereichen der Oberflächen besteht.  Photovoltaic cell exists at least in partial areas of the surfaces.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die solaraktive Seite der Fotovoltaikzelle (106) zumindest teilweise vom Rand (1 12) überdeckt ist. Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the solar-active side of the photovoltaic cell (106) is at least partially covered by the edge (1 12).
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Gehäuse (108) elektrische Anschlüsse (602) auf dem Rand (1 12) und/oder auf einer, der Aussparung (1 10) gegenüberliegenden Rückseite des Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the housing (108) electrical connections (602) on the edge (1 12) and / or on a, the recess (1 10) opposite the back of the
Gehäuses (108) aufweist. 10. Verfahren (700) zum Herstellen eines Sensors (100), wobei das Verfahren Housing (108). 10. A method (700) for producing a sensor (100), wherein the method
(700) die folgenden Schritte aufweist: (700) has the following steps:
Bereitstellen (702) eines Sensorelements (102), einer elektrischen Schaltung (104) und einer Fotovoltaikzelle (106), wobei die Fotovoltaikzelle (106) mit der elektrischen Schaltung (104) verbunden ist und die elektrische SchaltungProviding (702) a sensor element (102), an electrical circuit (104) and a photovoltaic cell (106), wherein the photovoltaic cell (106) is connected to the electrical circuit (104) and the electrical circuit
(104) mit dem Sensorelement (102) verbunden ist; und Anordnen (704) des Sensorelements (102), der elektrischen Schaltung (104) und der Fotovoltaikzelle (106) in einem Gehäuse (108), wobei die (104) is connected to the sensor element (102); and Arranging (704) the sensor element (102), the electrical circuit (104) and the photovoltaic cell (106) in a housing (108), wherein the
Fotovoltaikzelle (106) in einer Aussparung (1 10) des Gehäuses (108) angeordnet wird, wobei ein die Aussparung (1 10) umschließender Rand (1 12) des Gehäuses (108) über die Fotovoltaikzelle (106) übersteht. Verfahren (700) gemäß Anspruch 9, bei dem im Schritt (702) des Photovoltaic cell (106) in a recess (1 10) of the housing (108) is arranged, wherein the recess (1 10) enclosing edge (1 12) of the housing (108) projects beyond the photovoltaic cell (106). The method (700) of claim 9, wherein in step (702) of the
Bereitstellens eine Mehrzahl von Anordnungen aus einem Sensorelement (102), einer elektrischen Schaltung (104) und einer Fotovoltaikzelle (106) bereitgestellt werden und im Schritt (704) des Anordnens die Mehrzahl von Anordnungen in einem gemeinsamen Gehäuse (108) angeordnet werden, wobei das Verfahren (700) einen Schritt des Trennens aufweist, in dem das Gehäuse (108) in eine Mehrzahl von Teilgehäusen (108) getrennt wird, wobei ein Teilgehäuse (108) je eine Anordnung aufweist.  Providing a plurality of arrays of a sensor element (102), an electrical circuit (104) and a photovoltaic cell (106), and in step (704) of arranging the plurality of arrays are arranged in a common housing (108) Method (700) comprises a step of separating, in which the housing (108) is separated into a plurality of sub-housings (108), wherein a sub-housing (108) each having an arrangement.
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