EP4680927A1 - Kernkomponente für eine sensoranordnung und sensoranordnung - Google Patents

Kernkomponente für eine sensoranordnung und sensoranordnung

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Publication number
EP4680927A1
EP4680927A1 EP25704826.4A EP25704826A EP4680927A1 EP 4680927 A1 EP4680927 A1 EP 4680927A1 EP 25704826 A EP25704826 A EP 25704826A EP 4680927 A1 EP4680927 A1 EP 4680927A1
Authority
EP
European Patent Office
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circuit carrier
core component
central region
region
housing element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25704826.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Wohlgemuth
Stefan Kuschel
Sven Röhrbein
Thomas STENDEL
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.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP4680927A1 publication Critical patent/EP4680927A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0045—Diaphragm associated with a buried cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061—Electrical connection means
    • G01L19/0069—Electrical connection means from the sensor to its support
    • G—PHYSICS
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    • G01L19/0061—Electrical connection means
    • G01L19/0069—Electrical connection means from the sensor to its support
    • G01L19/0076—Electrical connection means from the sensor to its support using buried connections
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    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0654—Protection against aggressive medium in general against moisture or humidity
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    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
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    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/148—Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation
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    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0048—Details about the mounting of the diaphragm to its support or about the diaphragm edges, e.g. notches, round shapes for stress relief

Definitions

  • a core component for a sensor arrangement in particular a core component with at least one sensor element, and a sensor arrangement are specified.
  • sensors used for this can be exposed to high pressure loads, for example up to 100 bar, as well as high temperatures, for example up to 180 °C, and very low temperatures, for example down to -40 °C. It is desirable if the sensors used can be spatially combined, for example in a common housing. In order to prevent the escape of environmentally harmful media such as refrigerants over the lifetime of a sensor and to ensure trouble-free operation, special requirements are placed on tightness, particularly with regard to signal feedthroughs.
  • At least one object of certain embodiments is to specify a core component for a sensor arrangement. At least one further object of certain embodiments is to specify a sensor arrangement.
  • a core component which can in particular be a core component for a sensor arrangement
  • a sensor arrangement which has the core component.
  • the sensor arrangement can in particular be provided and configured to measure properties of a fluid, for example a temperature and/or a pressure of a fluid.
  • a fluid can be a heat transfer medium or coolant, for example in a heat engine, a cooling circuit or an air conditioning system, a fuel or oil, or can have such a medium.
  • a fluid can be a heat transfer medium or coolant, for example in a heat engine, a cooling circuit or an air conditioning system, a fuel or oil, or can have such a medium.
  • the following description refers equally to the core component and the sensor arrangement.
  • the core component has at least one sensor element.
  • the at least one sensor element can preferably have or be a pressure sensor element or a temperature sensor element.
  • the core component particularly preferably has at least two sensor elements.
  • the at least two sensor elements can particularly preferably have or be a pressure sensor element and a temperature sensor element.
  • the following descriptions, which refer to the at least one sensor element, can equally apply to the at least two sensor elements.
  • the core component has a circuit carrier.
  • the at least one sensor element can be mounted on the circuit carrier. "Mounted” here and below can mean that the at least one sensor element is mechanically and electrically connected to the circuit carrier.
  • the electrical and mechanical connections can be made together, for example via SMD technology (SMD: "surface-mounted device”).
  • the electrical and mechanical connections can also be separate from one another, for example via mechanical soldered or adhesive connections and, in conjunction with an electrical connection, via wire connections such as bond wires.
  • the circuit carrier has a top side and a bottom side opposite the top side.
  • the top side and the bottom side can in particular be formed by opposite surfaces of the circuit carrier that are connected to one another by side surfaces.
  • a distance from the top side to the bottom side can define a thickness direction along which the thickness of the circuit carrier is measured.
  • the thickness of the circuit carrier is preferably smaller than all dimensions of the circuit carrier perpendicular to the thickness direction.
  • the circuit carrier is particularly preferably plate-shaped, wherein the surfaces on the top side and the bottom side can also have elevations and depressions.
  • the circuit carrier is arranged in the sensor arrangement such that the bottom side faces a fluid whose properties, for example a temperature and a pressure, are to be measured, wherein a part of the bottom side can also be exposed to the fluid.
  • the upper side is accordingly facing away from the fluid and therefore preferably has no contact with the fluid when the sensor arrangement is used as intended.
  • Electrical connection points in particular in the form of adhesive pads, bond pads and/or solder pads, can be formed on the underside and on the top side, on which electrical components such as sensor elements, semiconductor components and other circuit elements such as resistors, capacitors, diodes and other passive or active elements can be mounted, i.e. can be connected mechanically and electrically. Electrical components can therefore be mounted on the top side and on the bottom side.
  • Electrical conductor structures for example in the form of conductor tracks and/or electrical vias, can be formed inside the circuit carrier, via which electrical connection points on one side, i.e. the top side or the bottom side, can be interconnected with electrical connection points on the other side or even on the same side.
  • the circuit carrier can have electrical feedthroughs, i.e. conductor structures that electrically connect connection points on the underside with connection points on the top side. Such feedthroughs can also be referred to as signal feedthroughs.
  • the circuit carrier can, for example, have a substrate with or made of a ceramic material, for example selected from oxides and/or nitrides with aluminum and/or silicon, and/or with or made of a plastic material, for example FR4, which can further be formed with or without a metallic core.
  • a ceramic material for example selected from oxides and/or nitrides with aluminum and/or silicon
  • a plastic material for example FR4
  • the top and bottom sides of the circuit carrier have connection points formed as described above, which can be connected to one another by conductor structures in the interior of the circuit carrier.
  • the circuit carrier can have or be a ceramic substrate with conductor structures, a printed circuit board (PCB), a printed circuit board with a metallic core, or an injection-molded circuit carrier (molded interconnect device (MID).
  • Layered ceramics i.e. multi-layer sintered ceramics such as LTCC (low temperature cofired ceramics) and HTCC (high temperature cofired ceramics), are also possible.
  • the circuit carrier and thus the core component has a central region and an edge region surrounding the central region.
  • the central region and the edge region particularly preferably adjoin one another laterally, wherein lateral directions are referred to in particular as directions along the top side and along the bottom side and thus directions perpendicular to the thickness direction of the circuit carrier.
  • At least a part of the central region can in particular be that region of the circuit carrier which is arranged in the pressure-bearing region in the sensor arrangement, which can therefore be exposed to the pressure of a fluid.
  • the edge region can in particular be that region which is not arranged in the pressure-bearing region.
  • the central region can have a sealing region which adjoins the edge region and which can have a sealing surface on the bottom side, on which a sealing element such as a sealing ring can be arranged.
  • a sealing element such as a sealing ring
  • the circuit carrier is free of electrical feedthroughs that lead from the underside in the central region to the top side in the central region. This ensures that no leaks can occur in the circuit carrier at electrical feedthroughs that would extend from the underside to the top side of the circuit carrier in the central region, as the pressure-bearing region in the sensor arrangement.
  • a direct signal feedthrough between the top side and the underside through the central region and thus in the pressure-bearing region of the circuit carrier is therefore particularly preferably not present.
  • the at least one sensor element is mounted in the central region on the circuit carrier.
  • the at least one sensor element can be mounted on the underside in the central region.
  • both the pressure sensor element and the temperature sensor element are mounted in the central region on the circuit carrier.
  • This can mean, in particular, that at least the temperature sensor element is mounted in the central region on the underside and can thus be electrically connected to first connection points on the underside in the central region.
  • the temperature sensor element can be mounted using SMD technology, so that the first connection points serve for the mechanical and electrical connection.
  • the first connection points are preferably connected to electrical conductor structures which extend within the circuit carrier from the central region to the edge region.
  • the electrical conductor structures can be connected to second connection points on the top side in the edge region.
  • a signal feedthrough can therefore be provided in the circuit carrier for the temperature sensor element, which leads from the underside in the middle region to the top side in the edge region, since in particular the sealing area is bridged or tunneled by the conductor structures running within the circuit carrier.
  • the second connection points can enable direct readout of an electrical signal from the temperature sensor element, for example an analog signal, which can be further processed via external signal processing.
  • at least one further electrical component for example a semiconductor chip for signal processing or as part of a signal processing circuit of the core component, can be connected to the second connection points, so that electrical signals from the temperature sensor element can be processed by the core component itself.
  • the pressure sensor element can be mounted in the middle area on the bottom.
  • the pressure sensor element can be mounted on first connection points on the underside or at least electrically connected to them, which are connected via internal conductor structures in the circuit carrier to second connection points on the upper side in the edge area.
  • the feedthrough is designed in particular as a pressure feedthrough and serves to feed the fluid to be measured from the underside of the circuit carrier to the pressure sensor element on the upper side of the circuit carrier.
  • the pressure feedthrough can be the only feedthrough of the circuit carrier in the central region, i.e. which leads from the underside in the central region to the top side in the central region.
  • the pressure sensor element is a MEMS element (MEMS: "micro-electromechanical system”), in particular a piezoresistive silicon MEMS element.
  • MEMS micro-electromechanical system
  • Piezoresistive silicon MEMS elements are characterized by their high resistance to vibration compared to other pressure sensor elements, for example, in comparison to ceramic pressure sensor elements, they are characterized by a smaller design and a lower price.
  • ceramic measuring cells for example, the detection of low pressure ranges such as less than 5 bar is difficult to implement in the often required small installation space.
  • ceramic measuring cells only absolute pressure measurement is usually possible.
  • the capacitive measuring principle of the ceramic measuring cells or a resistive measuring principle in conjunction with thick-film technology place increased demands on signal processing and promote electrical interference.
  • the effective surface on which the fluid acts on the pressure sensor element can be very small and the forces acting on the core component can therefore be kept low. This can also contribute to reducing the required installation space and the weight of the core component and thus of the sensor arrangement.
  • the pressure sensor element in particular the piezoresistive silicon MEMS element, can be sensitive in a pressure range between 50 mbar and 50 bar.
  • the piezoresistive silicon MEMS element can typically deliver an output signal of up to 120 mV or even higher or lower. Compared to capacitive pressure sensors, the piezoresistive silicon MEMS element can therefore cover a larger measuring range and also generate a stronger output signal that can be less sensitive to interference.
  • the pressure sensor element, in particular the piezoresistive silicon MEMS element can be designed for absolute or relative pressure measurement. It can be used at temperatures ranging between -40 ° C and + 180 ° C .
  • the temperature sensor element can particularly preferably be an NTC thermistor.
  • the temperature sensor element particularly preferably has elongated supply lines, in particular contact wires in the form of contact legs, with which the temperature sensor element is mounted on the circuit carrier and which extend away from the underside of the circuit carrier.
  • a sensor cell with an NTC element can be arranged at an end of the supply lines opposite the circuit carrier. The sensor cell can thus be positioned away from the circuit carrier in the media flow of the fluid, so that the temperature signal cannot be distorted by components of the circuit carrier.
  • the core component has a support element that is arranged on the top side of the circuit carrier.
  • the support element is particularly preferably arranged in the central region on the top side of the circuit carrier.
  • the edge region of the circuit carrier can particularly preferably be free or at least substantially free of the support element.
  • An outer circumference of the support element can run at least partially along a boundary between the edge region and the central region of the circuit carrier.
  • the support element can in particular be mounted on the circuit carrier, i.e. on the top side of the circuit carrier, and thus be fastened to the circuit carrier and in particular to the top side of the circuit carrier.
  • the support element can be positively secured to the circuit carrier, for example by a Clip or clamp connection, or preferably materially fastened, for example by an adhesive connection.
  • the sensor arrangement has an upper housing element.
  • the upper housing element can enclose the core component.
  • the upper housing element can, in particular when the sensor arrangement is in the assembled state, rest against an upper side of the support element.
  • the support element can, in particular, have a stop surface that rests against a stop surface of the upper housing element.
  • a force exerted on the core component can be transmitted to the upper housing element via the stop surface of the support element.
  • the force can be transmitted via a central region arranged centrally on the circuit carrier, which is designed to be sufficiently large to prevent dome-shaped deformation of the circuit carrier.
  • the bending loads occurring in the core component can be minimized in this way. This allows for increased burst strength and reduced mechanical stress in the core component. It also enables a compact sensor assembly design and reduced material usage.
  • the sensor arrangement comprises the upper housing element and the core component with the temperature sensor element, the pressure sensor element, the circuit carrier and the support element.
  • the support element is designed and arranged on the circuit carrier in such a way that each distance of the support element from an edge point of the circuit carrier can be at least 5%, preferably at least 10% or at least 20% of a length of a straight line that connects the edge point to an opposite edge point of the circuit carrier and runs through the center point of the circuit carrier.
  • An outer circumference of the support element can run along a boundary between the central region and the edge region of the circuit carrier.
  • the central region can take up at least 10% of the area of the circuit carrier. Preferably, the central region takes up at least 25% of the area of the circuit carrier. In this way, it can be ensured that a sufficiently large area is available for the support element and thus the support element can be sufficiently large to transmit a force to the upper housing element over a large area and not almost in a point-like manner. In this way, force peaks can be avoided which could lead to mechanical stresses in the core component and which could shorten the service life of the sensor arrangement.
  • the central region can be designed so that it occupies no more than 80% of the surface area of the circuit carrier. Preferably, the central region occupies less than 60% of the surface area of the circuit carrier. This ensures that the forces are applied sufficiently far away from the edge of the circuit carrier to prevent bending of the circuit carrier.
  • the support element when the pressure sensor element is arranged on the top side of the circuit carrier, can have a frame which encloses an inner region in which the pressure sensor element is arranged.
  • the frame can have a height which is greater than the height of the pressure sensor element.
  • the support element has a purely mechanical function, so that elements with a metrological function, such as the pressure sensor element, are protected from force peaks.
  • a design as a frame can ensure that a force is not transferred in a point-like manner but over a surface to the upper housing element, so that there is no point-like deformation of the circuit carrier and thus of the core component.
  • the inner area can preferably be filled with a potting material.
  • the potting material which can be a soft plastic such as silicone, the pressure sensor element can be protected.
  • the support element can have at least one web, i.e. one or more webs, which extend away from the frame.
  • the stop surface of the support element can be formed by the upper sides of the frame and the at least one web.
  • the at least one web therefore also contributes to the transmission of force to the upper housing element and additionally distributes the force over a larger area, thus avoiding the occurrence of mechanical stress peaks and overloading of the materials used.
  • the support element can have two webs, between which one or more electrical components can be arranged on the circuit carrier.
  • the two webs which preferably have a height that is greater than the height of the electrical component(s), can protect the component(s) in a similar way to the pressure sensor.
  • the upper housing element is part of a housing of the sensor arrangement.
  • the upper housing element and a lower housing element, to which the upper housing element can be connected can form the housing of the sensor arrangement.
  • a fluid, the temperature of which is measured by the temperature sensor element and/or the pressure of which is measured by the pressure sensor element, can be conducted to the core component via the lower housing element.
  • the upper housing element can have at least one contact element that is electrically connected to the circuit carrier.
  • the lower housing element can have a media connection channel which is designed to to guide a fluid to the underside of the core component in the middle part of the circuit carrier.
  • the sensor arrangement can be designed so that the fluid is guided to the core component.
  • a sealing element can particularly preferably be arranged between the circuit carrier and the lower housing element, directly adjacent to the sealing surface on the underside of the circuit carrier.
  • the sealing element can in particular enclose the media connection channel, so that the fluid can only be supplied to the middle region on the underside of the circuit carrier, but not to the edge region on the underside of the circuit carrier.
  • the sealing element can be arranged squeezed between the sealing surface of the circuit carrier and a sealing surface of the lower housing element and thus seal the underside of the core component against the lower housing element.
  • the temperature sensor element can preferably extend into the media connection channel.
  • a protective element for example with or made of a plastic, can be inserted into the media connection channel.
  • the protective element can laterally surround the temperature sensor element and protect it from damaging external mechanical influences.
  • the protective element can preferably be held in the media connection channel in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by one or more webs on an outer side in contact with an inner side of the media connection channel.
  • An axial direction may be defined as a direction along the media connection channel towards the core component.
  • the lower housing element may extend beyond the core component in the axial direction.
  • the lower The housing element can have a flange which encloses a lower end of the upper housing element in the axial direction.
  • the lower and the upper housing element can be designed such that a force which is transmitted from the core component to the stop surface of the upper housing element is transferred from the upper housing element to the flange of the lower housing element.
  • the core component can be designed to transmit a force via the support element to the upper housing element, wherein the upper housing element is designed to divert the force absorbed by the core component to the flange of the lower housing element.
  • the upper housing element is designed to be sufficiently rigid.
  • the upper housing element can bear directly against the flange.
  • the flange can be sealed with a potting compound.
  • the core components are manufactured and calibrated in a panel assembly.
  • the sensor arrangement comprises in particular the core component, a plug housing formed by the upper housing element, and a pressure connection for supplying a medium such as a fluid, formed by the lower housing element, wherein the force resulting from the medium pressure is guided near the force center through the core component to the plug housing.
  • the core component comprises, according to particularly preferred embodiments, the circuit carrier with the pressure sensor element and the temperature sensor element as well as with evaluation electronics formed from one or more electrical components on the circuit carrier.
  • the core component further comprises the support element, which particularly preferably has a frame.
  • the forces generated by the media pressure are transmitted through the core component to the upper housing element directly or particularly preferably via the support element.
  • the support element is particularly preferably designed in such a way that bending stresses in the circuit carrier are minimized.
  • the feed lines of the temperature sensor element are joined to the circuit carrier, in particular to electrical connection points, wherein furthermore particularly preferably the temperature signal is transmitted from the pressure and media-carrying space without a feedthrough in the central region of the circuit carrier.
  • the core component described here can preferably be used, for example, in applications in the automotive sector, in applications related to thermal management, and in refrigeration technology, particularly with refrigerants.
  • the core component and the sensor arrangement can be used, for example, for sensor applications in automotive powertrains and for coolant and hydrogen pressure sensors for monitoring industrial processes.
  • Figures 1 to 3 show schematic representations of a core component in different views according to an embodiment
  • Figure 4 shows a schematic representation of a circuit carrier of the core component
  • Figures 5 and 6 show schematic representations of a sensor arrangement according to a further embodiment
  • Figures 7 and 8 show schematic representations of an upper and lower housing element of the sensor arrangement
  • Figure 9 shows a schematic representation of a force flow in the sensor arrangement.
  • identical, similar, or similarly acting elements may be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their relative sizes are not to be considered true to scale; rather, individual elements, such as layers, components, structural elements, and regions, may be exaggerated for clarity and/or clarity.
  • a core component 100 is shown in various views, which is provided and configured, for example, to be used for a sensor arrangement such as the sensor arrangement 1000 described in connection with Figures 5 to 9.
  • Figure 1 shows a plan view of a top side 100a of the core component 100.
  • Figure 2 shows a plan view of a Bottom side 100b of the core component 100.
  • Figure 3 shows a simplified sectional view of a portion of the core component 100. The following description refers equally to Figures 1 to 3.
  • the core component 100 has a circuit carrier 102 and at least one sensor element 104, 105 on the circuit carrier 102.
  • the core component 100 is provided and configured to measure at least one property of a medium, in particular a fluid, as part of a sensor arrangement 1000.
  • the core component 100 has two sensor elements 104, 105 in the form of a pressure sensor element 104 and a temperature sensor element 105. Alternatively, other numbers and types of sensor elements are also possible.
  • the sensor elements 104, 105 are mounted on the circuit carrier 102 and, in particular, are electrically contacted via the circuit carrier 102.
  • the circuit carrier has an upper side 102a on the upper side 100a of the core component 100, on which the pressure sensor element 104 is mounted. Furthermore, the circuit carrier 102 has an underside 102b on the underside 100b of the core component 100, opposite the upper side 102a, on which the temperature sensor element 105 is mounted.
  • the upper side 102a and the underside 102b are connected to one another by side surfaces 102c, wherein a distance from the upper side 102a to the underside 102b defines a thickness direction along which the thickness of the circuit carrier 102 is measured.
  • the circuit carrier 102 is plate-shaped, as shown, so that the thickness of the circuit carrier 102 is smaller than all dimensions of the circuit carrier 102. perpendicular to the thickness direction.
  • the underside 100b faces the fluid whose temperature and pressure are to be measured.
  • the upper side 100a is correspondingly facing away from the fluid and therefore preferably has no contact with the fluid when the sensor arrangement is used as intended.
  • the pressure sensor element 104 is provided and configured to determine an absolute or a relative pressure of a fluid, i.e. a liquid or a gas.
  • the pressure sensor element 104 is designed to convert a pressure exerted on a pressure-sensitive surface or a pressure-sensitive region into an electrical signal from which the level of the pressure can be determined.
  • the pressure sensor element 104 can, for example, have a bending plate whose area and thickness are selected with regard to a desired measuring range. Media is applied to a rear side of the pressure sensor element 104 facing the circuit carrier 102.
  • the pressure sensor element 104 is preferably a piezoresistive silicon MEMS element.
  • the temperature sensor element 105 is provided and configured to generate an electrical signal whose magnitude depends on the temperature of the fluid.
  • the temperature sensor element 105 may be an NTC thermistor.
  • the temperature sensor element 105 may extend into the measuring medium in order to detect its temperature with the least possible distortion and to ensure the shortest possible response time.
  • the temperature sensor element 105 has elongated leads 105a, in particular contact wires in the form of contact legs. with which the temperature sensor element 105 is mounted on the circuit carrier 102, and which extend from the underside 102b of the circuit carrier 102.
  • a sensor cell 105b with an NTC element is arranged at an end of the supply lines 105a opposite the circuit carrier 102. The sensor cell 105b can thus be positioned away from the circuit carrier 102 in the media flow of the fluid, so that the temperature signal cannot be distorted, for example, by heat development in other components of the circuit carrier 102.
  • Electrical connection points 101 are formed on the top side 102a and on the bottom side 102b of the circuit carrier 102, on which components such as the sensor elements 104, 105 and further electrical components 106 such as semiconductor components and other interconnection elements such as resistors, capacitors, diodes and other passive or active elements can be mounted, i.e. can be mechanically and electrically connected.
  • the electrical components 106 arranged on the circuit carrier 102 can, for example, form control and evaluation electronics or a part thereof and can be interconnected with the pressure sensor element 104 and the temperature sensor element 105.
  • Only some of the electrical components 106 and some of the electrical connection points 101 are provided with reference symbols in Figures 1 and 2.
  • electrical contacts 107 which in the embodiment shown are formed purely by way of example at the edge of the circuit carrier 102 in the form of indentations in side surfaces 102c, the Circuit carrier 102 and thus the core component 100 can be contacted from the outside.
  • the circuit carrier 102 has a substrate with or made of a ceramic material and/or with or made of a plastic material, which can further be formed with or without a metallic core.
  • the circuit carrier 102 has a media-resistant material with regard to the fluid, for example an oxide and/or nitride ceramic, for example with Al and/or Si, and/or a plastic such as FR4, FR4 with a metallic core, or another plastic.
  • the circuit carrier 102 can have or be a ceramic substrate with conductor structures, a printed circuit board (PCB), a printed circuit board with a metallic core, or an injection-molded circuit carrier (molded interconnect device (MID).
  • the selected material is particularly designed to fulfil the required mechanical functions, to have good joining properties, for example for gluing, glass soldering and/or soldering, and to serve as a circuit carrier.
  • Electrical conductor structures 108 are formed inside and/or on the surface of the circuit carrier 102, via which electrical connection points 101 on one side, i.e. the top side 102a or the bottom side 102b, can be interconnected with electrical connection points 101 on the other side or even on the same side.
  • the circuit carrier 102 can have electrical feedthroughs 109, i.e. conductor structures 108, the connection points 101 on the bottom side 102b with connection points 101 on the top side 102a electrically conductively connected.
  • Such feedthroughs 109 may also be referred to as signal feedthroughs.
  • the circuit carrier 102 and thus the core component 100 has a central region 113 and an edge region 114 surrounding the central region 114.
  • the central region 113 and the edge region 114 border on one another laterally, i.e. in directions along the top side 102a and along the bottom side 102b and thus in directions perpendicular to the thickness direction of the circuit carrier 102, as indicated by the dashed line in Figures 2 and 3. Deviating from the indicated circular shape, the central region 113 can also have a different shape. At least a part of the central region 113 is that region of the circuit carrier 102 which is arranged in the pressure-carrying region in a sensor arrangement and which, when used as intended in a sensor arrangement, can therefore be exposed to the pressure of the fluid to be measured.
  • the edge region 114 is the region that is not arranged in the pressure-bearing region.
  • the middle region 113 has a sealing region 113a that borders on the edge region 114 and that has a sealing surface 113b on the underside 102b, on which a sealing element such as a sealing ring can be arranged, as can be seen further down in Figure 9.
  • the sealing region 113a of the middle region 113 with the sealing surface 113b on the underside 102b is indicated in Figures 2 and 3 as the region that lies between the dashed line and the dotted line.
  • the edge region 114 of the circuit carrier 102 is thus separated from the pressure-bearing region, i.e. from the middle region 113, separated by a sealing element on the sealing surface 113b.
  • the pressure sensor element 104 and the temperature sensor element 105 are mounted in the central region 113 on the circuit carrier 102. Accordingly, the temperature sensor element 105 is mounted in the central region 113 on the underside 102b and is thus electrically connected to first connection points 101a on the underside 102b in the central region 113.
  • the temperature sensor element 105 can be mounted using SMD technology and thus attached to the circuit carrier 102, so that the first connection points 101a serve for the mechanical and electrical connection.
  • the temperature sensor element 105 can be soldered to the first connection points 101a on the underside 102b, glued using an electrically conductive adhesive, or fastened using another suitable joining method.
  • the first connection points 101a are connected to electrical conductor structures 108, which lead partially on the surface and within the circuit carrier 102 or completely within the circuit carrier 102 from the central region 113 to the edge region 114, as indicated in Figure 3, and which are connected to second connection points 101b on the upper side 102a in the edge region 114.
  • an electrical feedthrough 109 is thus provided for a signal feedthrough in the circuit carrier 102, which leads from the underside 102b in the central region 113 to the upper side 102a in the edge region 114, since in particular the sealing region 113a is bridged or tunneled by the conductor structures 108 of the electrical feedthrough 109 running within the circuit carrier 102, as indicated in Figure 3.
  • the conductor structure 108 shown has a via 108a from the underside 102b to the top side 102a and a conductor track 108b on the top side 102a.
  • a via 108a can extend from the top side 102a and from the underside 102b into the interior of the circuit carrier 102, which are connected by means of an internal conductor track, or, to form a conductor structure 108 for an electrical feedthrough 109, a via 108a can extend from the second connection point 101b to the underside 102b and a conductor track 108b can be present on the underside 102b.
  • the second connection points 101b can enable direct readout of an electrical signal from the temperature sensor element 105, for example an analog signal, which can be further processed via external signal processing. Furthermore, the second connection points 101b can be connected to the previously described further electrical components 106, so that electrical signals of the temperature sensor element 105 can be processed by the core component 100 itself.
  • the pressure sensor element 104 is mounted in the central region 113 on the upper side 102a of the circuit carrier 102, for example by means of gluing, glass soldering or soldering. In an alternative embodiment, the pressure sensor element 104 can also be mounted in the central region 113 on the underside 102b of the circuit carrier 102. In the exemplary embodiment shown, the pressure sensor element 104 is mounted on first connection points on the upper side 102 or at least electrically connected thereto, which are connected via internal conductor structures in the circuit carrier 102 and/or via conductor tracks on the upper side 102a to second connection points in the edge region 114 on the upper side 102a. For example, the pressure sensor element
  • the circuit carrier 102 has a feedthrough designed as a pressure feedthrough 112, which extends in the central region 113 from the underside 102b to the top side 102a and which is designed as a through-hole, i.e., approximately in the form of a through-bore.
  • the pressure feedthrough 112 serves to feed the fluid to be measured from the underside 102b of the circuit carrier 102 to the pressure sensor element 104 on the top side 102a of the circuit carrier 102.
  • edge region 114 further electrical components 106 may be present on the underside 102b at further connection points 101, which are interconnected, for example, via internal conductor structures in the edge region 114 with electrical components 106 on the top side 102a.
  • connection points 101 which are interconnected, for example, via internal conductor structures in the edge region 114 with electrical components 106 on the top side 102a.
  • the components 106 shown and their arrangements are purely exemplary and should not be understood as limiting.
  • the circuit carrier 10 is free of electrical feedthroughs that lead from the bottom side 102b in the central region 113 to the top side 102a in the central region 113. This ensures that no leaks can occur in the circuit carrier 102 at electrical feedthroughs that would extend from the bottom side 102b to the top side 102a of the circuit carrier 102 in the central region 113, as the pressure-bearing region in a sensor arrangement. A direct signal feedthrough between the top side 102a and the bottom side 102b through the central region 113 and thus in the pressure-bearing region of the circuit carrier 102 is therefore not present.
  • the pressure feedthrough 112 is the only feedthrough of the circuit carrier 102 in the central region, which therefore leads from the underside 102b in the central region 113 to the top side 102a in the central region 113. Since the second connection points 101b, which are interconnected with the first connection points 101a on which the temperature sensor 105 is mounted, are located outside the central region 113, it can thus be achieved that the signals of the temperature sensor element 105 are available at the top side 102a of the circuit carrier 102 without an electrical feedthrough being present in the central region 113 from the underside 102b to the top side 102a.
  • the interconnection structure integrated in the circuit carrier 102 comprising the electrical connection points 101, the possibly present internal conductor structures 108, and any conductor tracks on the surface, enables transmission of the signals from the sensor elements 104, 105, i.e., in particular, transmission of the temperature signal and the pressure signal, and interconnection of the existing electrical components 106 for signal processing and/or control, as well as conduction of the output signals and a supply voltage.
  • the connection points serve to attach the electrical components, as explained above using the example of the temperature sensor element 105, by means of surface mounting.
  • the core component 100 further comprises on its upper side 100a a support element 103 which is arranged in the central region 113 on the upper side 102a of the circuit carrier 102.
  • the edge region 114 of the circuit carrier 102 can particularly preferably be freely or at least substantially be free of the support element 103, so that there is space for electrical components 106 on the upper side 102a in the edge region 114.
  • An outer circumference of the support element 103 can run at least partially along a boundary between the edge region 114 and the central region 113 of the circuit carrier 102.
  • the support element 103 can be fastened to the circuit carrier 102 in a form-fitting and/or material-fitting manner, for example by an adhesive connection.
  • a force exerted on the core component 100 can in particular be transmitted to an upper housing element of a housing of a sensor arrangement via the support element 103.
  • the support element 103 is perpendicular to the upper side 102a of the circuit carrier 102 upwards and forms a stop surface against which an upper housing element rests when installed in a sensor arrangement as intended and via which forces can be transmitted to such an upper housing element, as described further and.
  • the support element 103 has a frame 103a, which encloses an inner region in which the pressure sensor element 104 is arranged. Particularly preferably, the frame 103a has a height that is greater than a height of the pressure sensor element 104.
  • the pressure sensor element 104 is arranged in a region that is laterally completely enclosed by the support element 103 and is projected above the support element 103 in terms of height, so that a force from the core component 100 to a housing element of a sensor arrangement is transmitted neither directly from the circuit carrier 102 itself nor from the pressure sensor element 104. Rather, the support element 103 is used for this purpose.
  • the support element 103 has a purely mechanical function, so that the elements with a metrological function, such as the circuit carrier 102 and the pressure sensor element 104, are protected from force peaks.
  • a design with a frame 103a can ensure that a force is transmitted over a surface rather than at a point, so that local stress states do not arise in the circuit carrier 102 and thus in the core component 100.
  • the inner region within the frame 103a is filled with a potting material 110.
  • the pressure sensor element 104 can be protected by the potting material 110, which can be, for example, a soft plastic such as silicone in the form of a silicone gel.
  • the support element 103 has two webs 103b which extend away from the frame 103a.
  • the previously described stop surface of the support element 103 is formed by the upper sides of the frame 103a and the webs 103b.
  • the webs 103b therefore also contribute to the transmission of force to a housing element of a sensor arrangement and additionally distribute the force over a larger area, thus preventing the occurrence of mechanical stress peaks and overloading of the materials used.
  • an electrical component 106 is arranged on the circuit carrier 102 between the two webs 103b, which electrical component 106 may be particularly sensitive and may, for example, be an integrated circuit or another semiconductor component.
  • the electrical component 106 can be protected therebetween in a similar way to the pressure sensor 104.
  • the support element 103 also more or less bars and other geometric
  • the support element 103 thus serves to accommodate functional elements of the core component 100 and to dissipate forces.
  • the support element 103 serves to protect the pressure sensor element 104, with the frame 103a forming a boundary for a potting material 110, formed for example from a gel, for passivating the pressure sensor element 104.
  • the support element 103 serves to introduce forces with the largest possible contact surface at the center of force to the circuit carrier 102 and to dissipate the forces with the largest possible contact surface at the center of force to a connector housing.
  • the radii shown for rounding edges and corners of the support element 103 can serve to reduce stress peaks.
  • the circuit carrier 102 enables a mechanical and electrical connection of the electrical components 106 and the sensor elements 104, 105.
  • the core component 100 is preferably manufactured and calibrated in a panel assembly. In this way, the manufacturing process can be improved and, in particular, made more cost-effective.
  • the central region 113 with the sealing region 113a and the edge region 114 of the circuit carrier 102 are indicated in a schematic representation in order to explain a preferred geometrical properties of these.
  • the central region 113 comprises in particular the geometrical center point MP of the circuit carrier.
  • the central region 113 comprises at least 10% of the area of the Circuit carrier 102 and preferably at least 25% of the area of the circuit carrier 102.
  • An outer contour of the central region 113 is defined, for example, by a sealing element and/or by the support element or parts thereof, wherein the outer edge of the frame 103a or parts thereof can form a boundary between the central region 113 and the edge region 114.
  • Each distance AA of the central region 113 and/or of the support element from an edge point PI of the circuit carrier 102 is at least 5%, preferably at least 10% or at least 20%, of a length L of a straight line which connects the edge point PI to an opposite edge point P2 of the circuit carrier 102 and which runs through a center point MP of the circuit carrier 102.
  • the length L of the straight line indicates a diameter of the circuit carrier 102 along the direction defined by PI and P2.
  • Figures 5 and 6 show exploded views in an external view and a sectional view of a sensor arrangement 1000 comprising the core component 100 according to the preceding description as well as an upper housing element 200 and a lower housing element 300.
  • the elements of the core component 100 are not provided with reference symbols in Figures 5 and 6. Descriptions of the core component 100 and its components therefore also refer equally to Figures 1 to 4.
  • Figures 7 8 and 9 show sectional views of the upper housing element 200 and the lower housing element 300.
  • FIG. 9 shows a sectional view of a section of the sensor arrangement 1000, with acting forces indicated by arrows.
  • the representation of the forces in FIG. 9 is intended only to show the basic force distribution. The length and density of the arrows do not allow any conclusions to be drawn about the magnitude of the respective acting forces.
  • the following description refers equally to FIGS. 5 to 9.
  • the lower housing element 300 has a media connection channel 302, via which the fluid, whose pressure and temperature are to be measured, can be supplied to the sensor elements 104, 105 of the core component 100.
  • the upper housing element 200 is connected to the lower housing element 300 and encloses the core component 100, thus protecting it from environmental influences, wherein an underside 100b of the core component 100 is not covered by the upper housing element 200.
  • the sensor arrangement 1000 is designed such that forces exerted by the fluid on the core component 100 can be transmitted via the upper housing element 200 to the lower housing element 300.
  • the arrangement direction of the lower and upper housing elements 200, 300 is referred to as the axial direction, so that the axial direction is oriented vertically in the illustrations in Figures 5 to 9.
  • the media connection channel 302 preferably extends in the axial direction.
  • the upper side 102a of the circuit carrier 102 points away from the media connection channel 302 of the lower housing element 300.
  • the underside 102b of the circuit carrier 102 points to the
  • a force exerted on the core component 100 by the fluid is transmitted to the upper housing element 200 via the support element 103.
  • the arrangement of the support element 103 in the central region 113 of the circuit carrier 102 ensures that bending moments exerted by the force on the core component 100 are minimized.
  • the force is transmitted by the support element 103 via the central region 113 and thus also via the center point of the core component 100 to the upper housing element 200. Since the central region 113 is used for force transmission, bending of the core component 100 can be avoided, which could occur if the force were transmitted via the edge region 114.
  • the central region 113 comprises at least 10% and preferably 25% of the area of the circuit carrier 102 and the support element 103 is arranged in the central region 113, it is ensured that the force is transmitted over a sufficiently large area and not approximately in a point-like manner, so that the occurrence of individual force peaks in the core component 100 can be avoided, which could otherwise lead to measurement inaccuracies and/or to reduced long-term stability.
  • the upper housing element 200 comprises a plastic element 201 and contact elements 202.
  • the plastic element 201 which is preferably designed as a plug, extends essentially in the axial direction.
  • the plastic element 201 comprises a collar 203, that is to say a region which is upper housing element 200 has a larger cross-section.
  • the collar 203 of the upper housing element 200 has a rigidity sufficient to redirect a force in the axial direction to a flange 301 of the lower housing element 300 which bears against the collar 203 in the axial direction.
  • the collar 203 is particularly designed to enclose the core component 100 and to project downwards beyond the core component 100 in the axial direction.
  • a stop surface 204 is formed inside the collar 203, against which the support element 103 of the core component 100 bears. Forces are transmitted from the support element 103 to the upper housing element 200 via the stop surface 204.
  • the upper housing element 200 is designed to transfer these forces to the flange 301 of the lower housing element 300.
  • the upper housing element 200 has contact elements 202 that are electrically connected to the circuit carrier 102, for example, to the contacts 107 arranged on the edge.
  • the contact elements 202 enable electrical contact between the circuit carrier 102 and external electronics.
  • the contact elements 202 are designed as metallic, spring-loaded contact pins. They are configured, for example, to be inserted into the contacts 107 of the circuit carrier 102 and thus to position the core component 100 during assembly.
  • Each of the contact elements 202 has two bends, wherein the contact elements 202 are arranged parallel to one another in an axially upper region of the upper housing element 200 run at a short distance and are arranged further apart from each other in the collar 203 of the upper housing element 200.
  • the contact elements 202 are spring-loaded by the two bends.
  • the plastic part 201 has guide elements that determine the path of the contact elements 202 and which have a clearance, thus enabling the contact elements 202 to spring. This allows manufacturing tolerances to be compensated.
  • a potting compound 206 is applied to an outer surface 205 of the collar 203, which bears against the flange 301 of the lower housing element 300, and by means of which the upper housing element 200 and the lower housing element 300 are sealed.
  • the potting compound 206 seals the interior of the upper housing element 200 and the lower housing element 300 against environmental influences.
  • the potting compound 206 ensures mechanical stabilization of the connection between the housing elements 200, 300.
  • the potting compound 206 can have a sealing compound that compensates for differences in the expansion coefficients of the upper and lower housing elements 200, 300. In this way, the occurrence of mechanical stresses can be reduced or avoided, thus ensuring a long-term stable seal between the connection between the flange and the collar.
  • the lower housing element 300 is designed to be connected to the upper housing element 200.
  • the lower housing element 300 can have a sealing ring 303 located on the outside of the lower housing element.
  • the lower housing element can further have a nozzle-shaped protective element 304.
  • the lower housing element 300 has an upper region with a large cross-section, which is designed to enclose the core component 100 and also to enclose the collar 203 of the upper housing element 200.
  • the upper region has the inwardly facing flange 301 at its upper end. This flange rests either directly or via the encapsulation 206 on the outer surface 205 of the collar 203 of the upper housing element 200.
  • a sealing element 130 formed by an internal sealing ring, seals the media connection channel 302 against the core component 100.
  • the sealing element 130 forms an axial seal with the lower housing element 300 and the core component 100.
  • the sealing element 130 is arranged between the circuit carrier 102 of the core component 100 and the lower housing element 300, directly adjacent to the sealing surface 113b on the underside 102b of the circuit carrier 102.
  • the sealing element 130 can, in particular, laterally surround the inner outlet opening of the media connection channel 302 facing the core component 100, so that the fluid can only be supplied to the central region 113 on the underside 102b of the circuit carrier 102, but not to the edge region 114 on the underside 102b of the circuit carrier 102.
  • the sealing element 130 can be arranged squeezed between the sealing surface 113b of the circuit carrier 102 and a sealing surface of the lower housing element 300, thus sealing the underside 100b of the core component 100 against the lower housing element 300.
  • the lower region of the lower housing element 300 which has the media connection channel 302, has a smaller diameter than the upper region.
  • the lower region with the media connection channel 302 is tubular. and hollow in its interior.
  • the interior of the lower region forms the interior of the media connection channel 302, via which a fluid is conducted to the core component 100.
  • the outer wall of the lower region can be designed as a thread.
  • the sealing ring 303 can be arranged on the outer side of the lower housing element 300 in the transition from the lower region to the upper region. This is designed to seal the lower housing element 300 when the sensor arrangement 1000 is installed. Alternative designs of the sealing region of the lower housing element 300 are possible.
  • the protective element 304 can be designed such that it encloses the temperature sensor element 105 and thus provides mechanical protection. At the same time, it must allow good access of the fluid to the temperature sensor element 105. Since the protective element 304 is not attached to the core component 100, no mechanical stress is exerted by the protective element 304 on the core component 100. A positive fit on both sides between the protective element 304 and the media connection channel 302 in the lower region of the lower housing element 300 ensures that the protective element 304 is held in the lower housing element 300.
  • the positive fit can be formed, for example, by deformation, for example heat caulking.
  • the protective element 304 can in particular be a plastic part and can have at least one or more webs 305, which can prevent twisting or slipping of the protective element 304 by force-fitting and/or form-fitting with the wall of the media connection channel 302. Furthermore, the protective element 304 can electrically and thermally insulate the temperature sensor element 105 from the lower housing element 300 and thus increase the measuring accuracy. In a alternative embodiment, the sensor arrangement
  • a pressure acts which acts in the axial direction, but also in the radial direction.
  • the fluid guided through the media connection channel 302 exerts a force directed upwards in the axial direction on the core component 100 with its pressure, as indicated by the arrows in Figure 9.
  • This force is exerted on the circuit carrier 102, which seals the media connection channel 302 with the sealing element 130.
  • the force is transmitted via the circuit carrier 102 to the support element 103.
  • the support element 103 has a stop surface which bears against the stop surface 204 of the upper housing element 200, so that the force is transmitted from the support element 103 to the upper housing element 200.
  • the upper housing element 200 is designed in such a way that it transmits the force to the flange 301 of the lower housing element 300, against which the collar 203 of the upper housing element 200 bears in the axial direction, as is indicated purely by way of example in Figure 9 on the left side of the sensor arrangement 1000.
  • the force acts in the central region 113, but not on the edge region 114. Since the support element 103 is arranged in the central region 113 of the circuit carrier 102 and bears against the stop surface 204 of the upper housing element 200, the support element 103 absorbs the force and transmits it to the upper housing element 200. This prevents bending of the circuit carrier 102. Supports in the edge region 114 of the circuit carrier 102 are not required. The edge region 114 of the circuit carrier 102 can thus be used for the electrical components 106.

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Abstract

Es wird eine Kernkomponente (100) für eine Sensoranordnung (1000) angegeben, die einen Schaltungsträger (102) mit einer Oberseite (102a) und einer der Oberseite (102a) gegenüber liegenden Unterseite (102b), ein Drucksensorelement (104) und ein Temperatursensorelement (105) aufweist, wobei der Schaltungsträger (102) einen mittleren Bereich (113) und einen den mittleren Bereich (113) umgebenden Randbereich (114) aufweist, der mittlere Bereich (113) einen Dichtbereich (113a) aufweist, der an den Randbereich (114) angrenzt, das Drucksensorelement (104) und das Temperatursensorelement (105) im mittleren Bereich (113) auf dem Schaltungsträger (102) montiert sind, zumindest das Temperatursensorelement (105) im mittleren Bereich (113) auf der Unterseite (102b) montiert und elektrisch an erste Anschlussstellen (101a) auf der Unterseite (102b) elektrisch angeschlossen ist, der Schaltungsträger (102) frei von elektrischen Durchführungen ist, die von der Unterseite (102b) im mittleren Bereich (113) zur Oberseite (102a) im mittleren Bereich (113) führen. Weiterhin wird eine Sensoranordnung (1000) mit der Kernkomponente (100) angegeben.

Description

Beschreibung
Kernkomponente für eine Sensoranordnung und Sensoranordnung
Es werden eine Kernkomponente für eine Sensoranordnung, insbesondere eine Kernkomponente mit zumindest einem Sensorelement , und eine Sensoranordnung angegeben .
Viele Anwendungen in den Bereichen Industrietechnik und Automobiltechnik, beispielsweise Wärmekraftmaschinen, Filter, Kühlkreisläufe und Klimaanlagen, erfordern eine simultane ortsbezogene messtechnische Erfassung von Druck und Temperatur eines Fluids . Die dazu verwendeten Sensoren können hohen Druckbelastungen, beispielsweise bis zu 100 bar, sowie hohen Temperaturen, beispielsweise bis zu 180 ° C, sowie sehr niedrigen Temperaturen, beispielsweise bis zu -40 ° C, ausgesetzt sein . Es ist dabei wünschenswert , wenn die verwendeten Sensoren räumlich kombiniert werden können, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse . Um über die Lebens zeit eines Sensors den Austritt von umweltschädlichen Medien wie beispielsweise Kältemittel zu verhindern und um eine störungs freie Funktion zu gewährleisten, bestehen besondere Anforderungen an die Dichtigkeit , insbesondere auch von Signaldurchführungen .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Kernkomponente für ein Sensoranordnung anzugeben . Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Sensoranordnung anzugeben .
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird eine Kernkomponente , die insbesondere eine Kernkomponente für eine Sensoranordnung sein kann, angegeben . Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird eine Sensoranordnung angegeben, die die Kernkomponente aufweist . Die Sensoranordnung kann insbesondere dafür vorgesehen und eingerichtet sein, Eigenschaften eines Fluids , also beispielsweise eine Temperatur und/oder einen Druck, eines Fluids zu messen . Mit „Fluid" werden hier und im Folgenden flüssige und gas förmige Medien bezeichnet . Beispielsweise kann ein Fluid ein Wärmeübertragungsmedium oder Kältemittel , beispielsweise in einer Wärmekraftmaschine , einem Kühlkreislauf oder einer Klimaanlage , ein Kraftstof f oder Öl sein oder ein solches Medium aufweisen . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Kernkomponente und die Sensoranordnung .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Kernkomponente zumindest ein Sensorelement auf . Das zumindest eine Sensorelement kann bevorzugt ein Drucksensorelement oder ein Temperatursensorelement aufweisen oder sein . Besonders bevorzugt weist die Kernkomponente zumindest zwei Sensorelemente auf . Die zumindest zwei Sensorelemente können besonders bevorzugt ein Drucksensorelement und ein Temperatursensorelement aufweisen oder sein . Nachfolgende Beschreibungen, die sich auf das zumindest eine Sensorelement beziehen, können gleichermaßen für die zumindest zwei Sensorelemente gelten . Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Kernkomponente einen Schaltungsträger auf . Das zumindest eine Sensorelement kann auf dem Schaltungsträger montiert sein . „Montiert" kann hier und im Folgenden bedeuten, dass das zumindest eine Sensorelement auf dem Schaltungsträger mechanisch und elektrisch angeschlossen ist . Hierbei können der elektrische und mechanische Anschluss gemeinsam erfolgen, beispielsweise über SMD-Technologie ( SMD : „surface-mounted device" , oberflächenmontiertes Bauelement ) . Weiterhin können der elektrische und mechanische Anschluss auch getrennt voneinander sein, beispielsweise über mechanische Löt- oder Klebeverbindungen und in Verbindung mit einem elektrischen Anschluss über Drahtverbindungen wie Bonddrähte .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltungsträger eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite auf . Die Oberseite und die Unterseite können insbesondere durch gegenüber liegende Flächen des Schaltungsträgers gebildet werden, die durch Seitenflächen miteinander verbunden sind . Ein Abstand von der Oberseite zur Unterseite kann eine Dickenrichtung definieren, entlang derer die Dicke des Schaltungsträgers gemessen wird . Die Dicke des Schaltungsträgers ist bevorzugt kleiner als alle Ausdehnungen des Schaltungsträgers senkrecht zur Dickenrichtung . Besonders bevorzugt ist der Schaltungsträger plattenförmig ausgebildet , wobei die Oberflächen auf der Oberseite und der Unterseite auch Erhebungen und Vertiefungen aufweisen können . Hier und im Folgenden wird rein beispielhaft angenommen, dass der Schaltungsträger in der Sensoranordnung so angeordnet ist , dass die Unterseite einem Fluid zugewandt ist , dessen Eigenschaften, beispielsweise eine Temperatur und ein Druck, gemessen werden sollen, wobei ein Teil der Unterseite dem Fluid auch ausgesetzt sein kann . Die Oberseite ist entsprechend vom Fluid abgewandt und hat daher bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Sensoranordnung bevorzugt keinen Kontakt zum Fluid .
Auf der Unterseite und auf der Oberseite können j eweils elektrische Anschlussstellen, insbesondere in Form von Klebepads , Bondpads und/oder Lötpads , ausgebildet sein, auf denen elektrische Bauelemente wie beispielsweise Sensorelemente , Halbleiterbauelemente und andere Verschaltungselemente wie Widerstände , Kondensatoren, Dioden und andere passive oder aktive Elemente montiert , also mechanisch und elektrisch angeschlossen werden können . Somit können auf der Oberseite und auf der Unterseite elektrische Bauelemente montiert sein . Im Inneren des Schaltungsträgers können elektrische Leiterstrukturen, beispielsweise in Form von Leiterbahnen und/oder elektrischen Vias , ausgebildet sein, über die elektrische Anschlussstellen auf einer Seite , also der Oberseite oder der Unterseite , mit elektrischen Anschlussstellen auf der anderen Seite oder auch auf derselben Seite miteinander verschaltet sein können . Insbesondere kann der Schaltungsträger elektrische Durchführungen aufweisen, also Leiterstrukturen, die Anschlussstellen auf der Unterseite mit Anschlussstellen auf der Oberseite elektrisch leitend verbinden . Solche Durchführungen können auch als Signaldurchführungen bezeichnet sein .
Der Schaltungsträger kann beispielsweise ein Substrat mit oder aus einem Keramikmaterial , etwa ausgewählt aus Oxiden und/oder Nitriden mit Aluminium und/oder Sili zium, und/oder mit oder aus einem Kunststof fmaterial , etwa FR4 , aufweisen, das weiterhin mit einem oder ohne einen metallischen Kern ausgebildet ein kann . Auf dem Substrat , das besonders bevorzugt die Oberseite und die Unterseite des Schaltungsträgers aufweisen kann, sind wie vorab beschrieben Anschlussstellen ausgebildet , die durch Leiterstrukturen im Inneren des Schaltungsträgers miteinander verbunden sein können . Beispielsweise kann der Schaltungsträger ein Keramiksubstrat mit Leiterstrukturen, eine Leiterplatte ( „printed-circuit board" , PCB ) , eine Leiterplatte mit metallischem Kern oder einen spritzgegossenen Schaltungsträger ( „molded interconnect device" , MID) aufweisen oder sein . Weiterhin sind Schichtkeramiken, also etwa mehrlagige Sinterkeramiken wie LTCC ( „low temperature cofired ceramics" , Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken) und HTCC ( „high temperature cofired ceramics" , Hochtemperatur- Einbrand-Keramiken) möglich .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Schaltungsträger und damit die Kernkomponente einen mittleren Bereich und einen den mittleren Bereich umgebenden Randbereich auf . Der mittlere Bereich und der Randbereich grenzen besonders bevorzugt in lateral aneinander an, wobei als laterale Richtungen insbesondere Richtungen entlang der Oberseite und entlang der Unterseite und damit Richtungen senkrecht zur Dickenrichtung des Schaltungsträgers bezeichnet werden . Zumindest ein Teil des mittleren Bereichs kann insbesondere derj enige Bereich des Schaltungsträgers sein, der im druckführenden Bereich in der Sensoranordnung angeordnet ist , der also dem Druck eines Fluids ausgesetzt sein kann . Der Randbereich kann insbesondere derj enige Bereich sein, der nicht im druckführenden Bereich angeordnet ist . Der mittlere Bereich kann einen Dichtbereich aufweisen, der an den Randbereich angrenzt und der eine Dichtfläche auf der Unterseite aufweisen kann, an der ein Dichtungselement wie beispielsweise ein Dichtungsring angeordnet sein kann . An der Unterseite kann also der Randbereich des Schaltungsträgers vom druckführenden Bereich durch das Dichtungselement abgetrennt sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der Schaltungsträger frei von elektrischen Durchführungen, die von der Unterseite im mittleren Bereich zur Oberseite im mittleren Bereich führen . Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Undichtigkeiten im Schaltungsträger an elektrischen Durchführen auftreten können, die im mittleren Bereich, als dem druckführenden Bereich in der Sensoranordnung, von der Unterseite zur Oberseite des Schaltungsträgers reichen würden . Eine direkte Signaldurchführung zwischen der Oberseite und der Unterseite durch den mittleren Bereich und damit im druckführenden Bereich des Schaltungsträgers ist somit besonders bevorzugt nicht vorhanden .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das zumindest eine Sensorelement im mittleren Bereich auf dem Schaltungsträger montiert . Insbesondere kann das zumindest eine Sensorelement auf der Unterseite im mittleren Bereich montiert sein . Besonders bevorzugt sind sowohl das Drucksensorelement als auch das Temperatursensorelement im mittleren Bereich auf dem Schaltungsträger montiert . Das kann insbesondere bedeuten, dass zumindest das Temperatursensorelement im mittleren Bereich auf der Unterseite montiert sein und damit an erste Anschlussstellen auf der Unterseite im mittleren Bereich elektrisch angeschlossen sein kann . Insbesondere kann das Temperatursensorelement in SMD-Technologie montiert sein, so dass die ersten Anschlussstellen dem mechanischen und elektrischen Anschluss dienen . Die ersten Anschlussstellen sind bevorzugt mit elektrischen Leiterstrukturen verbunden, die innerhalb des Schaltungsträgers vom mittleren Bereich zum Randbereich führen . Weiterhin können die elektrischen Leiterstrukturen mit zweiten Anschlussstellen auf der Oberseite im Randbereich verbunden sein . Für das Temperatursensorelement kann somit eine Signaldurchführung im Schaltungsträger vorgesehen sein, die von der Unterseite im mittleren Bereich zur Oberseite im Randbereich führt , da insbesondere der Dichtbereich durch die innerhalb des Schaltungsträgers verlaufenden Leiterstrukturen überbrückt beziehungsweise getunnelt wird . Die zweiten Anschlussstellen können ein direktes Auslesen eines elektrischen Signals des Temperatursensorelements , also beispielsweise eines Analogsignals , ermöglichen, das über eine externe Signalverarbeitung weiterverarbeitet werden kann . Weiterhin kann an die zweiten Anschlussstellen zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement , beispielsweise ein Halbleiterchip zur Signalverarbeitung oder als Teil einer Signalverarbeitungsschaltung der Kernkomponente , angeschlossen sein, so dass elektrische Signale des Temperatursensorelements durch die Kernkomponente selbst verarbeitet werden können . Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, analoge Signale des Temperatursensorelements in digitale Signale umzuwandeln, die dann beispielsweise durch eine externe Signalverarbeitung weiterverarbeitet werden können . Da die zweiten Anschlussstellen außerhalb des mittleren Bereichs liegen, kann erreicht werden, dass die Signale des Temperatursensorelements an der Oberseite des Schaltungsträgers zur Verfügung stehen, ohne dass eine elektrische Durchführung im mittleren Bereich von der Unterseite zur Oberseite vorhanden ist .
Weiterhin kann das Drucksensorelement im mittleren Bereich auf der Unterseite montiert sein . Wie im Fall des Temperatursensorelements kann das Drucksensorelement auf ersten Anschlussstellen an der Unterseite montiert oder zumindest an diesen elektrisch angeschlossen sein, die über interne Leiterstrukturen im Schaltungsträger mit zweiten Anschlussstellen auf der Oberseite im Randbereich verbunden sind .
Bevorzugt kann das Drucksensorelement im mittleren Bereich auf der Oberseite montiert sein . In diesem Fall kann das Drucksensorelement auf ersten Anschlussstellen an der Oberseite montiert oder zumindest an diesen elektrisch angeschlossen sein, die über interne Leiterstrukturen im Schaltungsträger und/oder über Leiterbahnen auf der Oberseite mit zweiten Anschlussstellen, bevorzugt im Randbereich, auf der Oberseite verbunden sein können . Im Fall eines auf der Oberseite im mittleren Bereich montierten Drucksensorelements weist der Schaltungsträger eine Durchführung auf , die im mittleren Bereich von der Unterseite zur Oberseite reicht und die beispielsweise als durchgehendes Loch, also etwa in Form einer Durchbohrung, ausgebildet ist . Die Durchführung ist insbesondere als Druckdurchführung ausgebildet und dient zur Durchführung des zu vermessenden Fluids von der Unterseite des Schaltungsträgers zum Drucksensorelement auf der Oberseite des Schaltungsträgers . Insbesondere kann die Druckdurchführung die einzige Durchführung des Schaltungsträgers im mittleren Bereich sein, die also von der Unterseite im mittleren Bereich zur Oberseite im mittleren Bereich führt .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Drucksensorelement ein MEMS-Element (MEMS : „mikro-elektromechanisches System" ) , insbesondere ein piezoresistives Sili zium-MEMS-Element . Piezoresistive Sili zium-MEMS-Elemente zeichnen sich im Vergleich zu anderen Drucksensorelementen, beispielsweise im Vergleich zu keramischen Drucksensorelementen, durch eine kleinere Bauform und einen günstigeren Preis aus . Beispielsweise bei der Verwendung keramischer Mess zellen ist die Erfassung von niedrigen Druckbereichen wie etwa von weniger als 5 bar in einem oft geforderten kleinen Bauraum nur schwer umsetzbar . Außerdem ist bei der Verwendung von keramischen Mess zellen meist nur eine Absolutdruckmessung möglich . Des Weiteren stellen das kapazitive Messprinzip der keramischen Mess zellen oder ein resistives Messprinzip in Verbindung mit einer Dickschichttechnologie erhöhte Anforderungen an die Signalverarbeitung und begünstigt elektrische Störungen . Durch die bevorzugte Verwendung eines piezoresistiven Sili zium-MEMS-Elements als Drucksensorelement bei der hier beschriebenen Kernkomponente kann eine Wirkfläche , auf der das Fluid auf das Drucksensorelement wirkt , sehr klein ausgestaltet sein und die auf die Kernkomponente wirkenden Kräfte können dadurch gering gehalten werden . Dies kann zusätzlich dazu beitragen, den erforderlichen Bauraum und das Gewicht der Kernkomponente und damit der Sensoranordnung zu verringern . Das Drucksensorelement , also insbesondere das piezoresistive Sili zium-MEMS-Element , kann in einem Druckbereich zwischen 50 mbar bis 50 bar sensitiv sein . Das piezoresistive Sili zium-MEMS-Element kann ein Ausgangssignal typischerweise von bis zu 120 mV oder auch größer oder kleiner liefern . Im Vergleich zu kapazitiven Drucksensoren kann durch das piezoresistive Sili zium-MEMS-Element somit ein größerer Messbereich abgedeckt werden und zudem ein stärkeres Ausgangssignal erzeugt werden, das unempfindlicher gegen Störeinflüsse sein kann . Das Drucksensorelement , also insbesondere das piezoresistive Sili zium-MEMS-Element , kann zur Absolutmessung oder zur Relativdruckmessung ausgeführt sein . Es kann bei Temperaturen in einem Bereich zwischen -40 ° C und + 180 ° C eingesetzt werden .
Bei dem Temperatursensorelement kann es sich besonders bevorzugt um einen NTC-Thermistor handeln . Besonders bevorzugt weist das Temperatursensorelement längliche Zuleitungen, also insbesondere Kontaktdrähte in Form von Kontaktbeinchen, auf , mit denen das Temperatursensorelement auf dem Schaltungsträger montiert ist , und die sich von der Unterseite des Schaltungsträgers wegerstecken . An einem dem Schaltungsträger entgegengesetzten Ende der Zuleitungen kann eine Sensorzelle mit einem NTC-Element angeordnet sein . Die Sensorzelle kann somit entfernt vom Schaltungsträger im Medienstrom des Fluids positioniert werden, so dass das Temperatursignal durch Komponenten des Schaltungsträgers nicht verfälscht werden kann .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Kernkomponente ein Abstützelement auf , das an der Oberseite des Schaltungsträgers angeordnet ist . Das Abstützelement ist besonders bevorzugt im mittleren Bereich an der Oberseite des Schaltungsträgers angeordnet . Der Randbereich des Schaltungsträgers kann besonders bevorzugt frei oder zumindest im Wesentlichen frei von dem Abstützelement sein . Ein äußerer Umfang des Abstützelements kann zumindest teilweise entlang einer Grenze zwischen dem Randbereich und dem mittleren Bereich des Schaltungsträgers verlaufen . Das Abstützelement kann insbesondere auf dem Schaltungsträger , also auf der Oberseite des Schaltungsträgers , montiert sein und somit am Schaltungsträger und insbesondere an der Oberseite des Schaltungsträgers befestigt sein . Beispielsweise kann das Abstützelement auf dem Schaltungsträger formschlüssig, beispielsweise durch eine Klipp- oder Klemmverbindung, oder bevorzugt stof f schlüssig befestigt sein, beispielsweise durch eine Klebeverbindung .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Sensoranordnung ein oberes Gehäuseelement auf . Das obere Gehäuseelement kann die Kernkomponente umschließen . Das obere Gehäuseelement kann insbesondere in einem montierten Zustand der Sensoranordnung an einer Oberseite des Abstützelementes anliegen . Das Abstützelement kann insbesondere eine Anschlags fläche aufweisen, die an einer Anschlags fläche des oberen Gehäuseelementes anliegt . Über die Anschlags fläche des Abstützelements kann eine auf die Kernkomponente ausgeübte Kraft auf das obere Gehäuseelement übertragen werden . Durch die Anordnung des Abstützelements in dem mittleren Bereich des Schaltungsträgers kann eine Kraftübertragung von der Kernkomponente zu dem oberen Gehäuseelement derart gestaltet sein, dass Biegemomente , die die Kernkomponente erfährt , minimiert werden . Dazu kann die Kraft über einen mittig auf dem Schaltungsträger angeordneten mittleren Bereich übertragen werden, der ausreichend groß ausgestaltet ist , um eine kalottenförmige Verformung des Schaltungsträgers zu verhindern . Die in der Kernkomponente auf tretenden Biegebelastungen können auf diese Weise minimiert werden . Dadurch können eine erhöhte Berst f estigkeit und reduzierte mechanische Spannungen in der Kernkomponente erreicht werden . Es können eine kompakte Bauweise der Sensoranordnung und ein geringer Materialeinsatz ermöglicht werden .
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form weist die Sensoranordnung das obere Gehäuseelement sowie die Kernkomponente mit dem Temperatursensorelement , dem Drucksensorelement , dem Schaltungsträger und dem Abstützelement auf . Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Abstützelement so ausgebildet und auf dem Schaltungsträger angeordnet , dass j eder Abstand des Abstützelementes von einem Randpunkt des Schaltungsträgers mindestens 5% , vorzugsweise mindestens 10% oder mindestens 20% einer Länge einer Geraden betragen kann, die den Randpunkt mit einem gegenüberliegenden Randpunkt des Schaltungsträgers verbindet und durch den Mittelpunkt des Schaltungsträgers verläuft . Durch diese Anordnung des Abstützelements in dem mittleren Bereich des Schaltungsträgers kann sichergestellt werden, dass die von dem Fluid auf die Kernkomponente ausgeübte Kraft von Bereichen der Kernkomponente übertragen werden, die ausreichend weit von den Rändern der Kernkomponente entfernt sind . So kann vermieden werden, dass es durch auf die Ränder ausgeübte Kräfte zu unerwünschten Biegemomenten im Schaltungsträger kommt .
Ein äußerer Umfang des Abstützelements kann entlang einer Grenze zwischen dem mittleren Bereich und dem Randbereich des Schaltungsträgers verlaufen . Der mittlere Bereich kann zumindest 10% der Fläche des Schaltungsträgers einnehmen . Vorzugsweise nimmt der mittlere Bereich zumindest 25% der Fläche des Schaltungsträgers ein . Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass für das Abstützelement eine ausreichend große Fläche zur Verfügung steht und somit das Abstützelement hinreichend groß sein kann, um eine Kraft flächig und nicht nahezu punktförmig auf das obere Gehäuseelement zu übertragen . Auf diese Weise können Kraftspitzen vermieden werden, die zu mechanischen Spannungen in der Kernkomponente führen könnten und die die Lebensdauer der Sensoranordnung verkürzen könnten . Der mittlere Bereich kann so ausgebildet sein, dass er nicht mehr als 80% der Fläche des Schaltungsträgers einnimmt . Vorzugsweise nimmt der mittlere Bereich weniger als 60% der Fläche des Schaltungsträgers ein . Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Krafteinwirkungen ausreichend weit vom Rand des Schaltungsträgers entfernt erfolgen, so dass es nicht zu einem Verbiegen des Schaltungsträgers kommt .
Das Abstützelement kann besonders bevorzugt für den Fall , dass das Drucksensorelement auf der Oberseite des Schaltungsträgers angeordnet ist , einen Rahmen aufweisen, der einen inneren Bereich, in dem das Drucksensorelement angeordnet ist , umschließt . Insbesondere kann der Rahmen eine Höhe aufweisen, die größer als eine Höhe des Drucksensorelements ist . Damit kann das Drucksensorelement in dem Fall , dass es auf der Oberseite des Schaltungsträgers montiert ist , in einem vom Abstützelement lateral vollständig umschlossenen Bereich angeordnet sein und in Bezug auf die Höhe vom Abstützelement überragt werden . Dadurch wird eine Kraft von der Kernkomponente auf das obere Gehäuseelement weder direkt vom Schaltungsträger selbst noch vom Drucksensorelement übertragen . Vielmehr wird hierzu das Abstützelement genutzt . Das Abstützelement hat eine rein mechanische Funktion, so dass die Elemente mit einer messtechnischen Funktion wie das Drucksensorelement vor Kraftspitzen geschützt sind . Eine Ausgestaltung als Rahmen kann sicherstellen, dass eine Kraft nicht punktförmig, sondern flächig auf das obere Gehäuseelement übertragen wird, so dass es nicht zu punktförmigen Verformungen des Schaltungsträgers und damit der Kernkomponente kommt .
Der innere Bereich kann bevorzugt mit einem Vergussmaterial gefüllt sein . Durch das Vergussmaterial , das beispielsweise ein weicher Kunststof f wie etwa Silikon sein kann, kann das Drucksensorelement geschützt werden .
Das Abstützelement kann zumindest einen Steg, also einen oder mehrere Stege , aufweisen, der oder die sich vom Rahmen wegerstrecken . Die Anschlags fläche des Abstützelements kann von den Oberseiten des Rahmens und des zumindest einen Stegs gebildet werden . Der zumindest eine Steg trägt somit auch zur Kraftübertragung auf das obere Gehäuseelement bei und verteilt zusätzlich die Kraft über eine größere Fläche und vermeidet so das Entstehen von mechanischen Spannungsspitzen sowie die Überlastung der genutzten Werkstof fe . Beispielsweise kann das Abstützelement zwei Stege aufweisen, zwischen denen auf dem Schaltungsträger ein oder mehrere elektrische Bauelemente angeordnet sein können . Durch die zwei Stege , die bevorzugt eine Höhe aufweisen, die größer als eine Höhe des oder der elektrischen Bauelemente ist , können diese ähnlich wie der Drucksensor geschützt sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das obere Gehäuseelement Teil eines Gehäuses der Sensoranordnung . Insbesondere können das obere Gehäuseelement und ein unteres Gehäuseelement , mit dem das obere Gehäuseelement verbindbar ist , das Gehäuse der Sensoranordnung bilden . Über das untere Gehäuseelement kann dabei ein Fluid, dessen Temperatur von dem Temperatursensorelement und/oder dessen Druck von dem Drucksensorelement gemessen wird, zur Kernkomponente geleitet werden . Das obere Gehäuseelement kann zumindest ein Kontaktelement aufweisen, das elektrisch mit dem Schaltungsträger verbunden ist .
Insbesondere kann das untere Gehäuseelement einen Medienanschlusskanal aufweisen, der dazu ausgestaltet ist , ein Fluid zur Unterseite der Kernkomponente im mittleren Teil des Schaltungsträgers zu führen . Insbesondere kann die Sensoranordnung dazu ausgestaltet sein, dass das Fluid zur Kernkomponente geleitet wird . Zwischen dem Schaltungsträger und dem unteren Gehäuseelement kann besonders bevorzugt direkt angrenzend an die Dichtfläche an der Unterseite des Schaltungsträgers ein Dichtungselement angeordnet sein . Das Dichtungselement kann insbesondere den Medienanschlusskanal umschließen, so dass das Fluid nur dem mittleren Bereich an der Unterseite des Schaltungsträgers , nicht aber dem Randbereich an der Unterseite des Schaltungsträgers , zugeführt werden kann . Das Dichtungselement kann zwischen der Dichtfläche des Schaltungsträgers und einer Dichtfläche des unteren Gehäuseelement gequetscht angeordnet sein und so die Unterseite der Kernkomponente gegen das untere Gehäuseelement abdichten .
Das Temperatursensorelement kann bevorzugt in den Medienanschlusskanal hineinreichen . Weiterhin kann ein Schutzelement , beispielsweise mit oder aus einem Kunststof f , in den Medienanschlusskanal eingeschoben sein . Das Schutzelement kann das Temperatursensorelement lateral umgeben und vor schädigenden äußeren mechanischen Einwirkungen schützen . Das Schutzelement kann bevorzugt formschlüssig und/oder kraf tschlüssig, beispielsweise durch einen oder mehrere Stege an einer Außenseite in Kontakt mit einer Innenseite des Medienanschlusskanals , im Mediananschlusskanal gehalten sein .
Eine axiale Richtung kann als Richtung entlang des Medienanschlusskanals zur Kernkomponente hin definiert sein . Das untere Gehäuseelement kann sich in der axialen Richtung über die Kernkomponente hinaus erstrecken . Das untere Gehäuseelement kann eine Bördelung aufweisen, die ein in axialer Richtung unteres Ende des oberen Gehäuseelements umschließt . Dabei können das untere und das obere Gehäuseelement derart ausgestaltet sein, dass eine Kraft , die von der Kernkomponente auf die Anschlags fläche des oberen Gehäuseelements übertragen wird, von dem oberen Gehäuseelement an die Bördelung des unteren Gehäuseelements abgegeben wird . Die Kernkomponente kann dazu ausgestaltet sein, eine Kraft über das Abstützelemente auf das obere Gehäuseelement zu übertragen, wobei das obere Gehäuseelement dazu ausgestaltet ist , die von der Kernkomponente aufgenommene Kraft auf die Bördelung des unteren Gehäuseelements abzuleiten . Dazu ist das obere Gehäuseelement hinreichend stei f ausgestaltet . Das obere Gehäuseelement kann unmittelbar an der Bördelung anliegen . Die Bördelung kann mit einem Verguss abgedichtet sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form werden in Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl der oben beschriebenen Kernkomponenten oder Sensoranordnungen die Kernkomponenten im Nutzenverband gefertigt und kalibriert .
Gemäß besonders bevorzugten Aus führungs formen weist die Sensoranordnung insbesondere die Kernkomponente , ein Steckergehäuse , gebildet durch das obere Gehäuseelement , und einen Druckanschluss zum Zuführen eines Mediums wie eines Fluids , gebildet durch das untere Gehäuseelement , auf , wobei die aus dem Mediendruck resultierende Kraft nahe dem Kraf tschwerpunkt durch die Kernkomponente zum Steckergehäuse geleitet wird . Die Kernkomponente weist gemäß besonders bevorzugten Aus führungs formen den Schaltungsträger mit dem Drucksensorelement und dem Temperatursensorelement sowie mit einer Auswerteelektronik gebildet aus einem oder mehreren elektrischen Bauelementen auf dem Schaltungsträger auf . Gemäß weiteren bevorzugten Aus führungs formen weist die Kernkomponente weiterhin das Abstützelement auf , das besonders bevorzugt einen Rahmen aufweist . Gemäß weiteren bevorzugten Aus führungs formen erfolgt eine Kraftdurchleitung der durch den Mediendruck erzeugten Kräfte durch die Kernkomponente an das obere Gehäuseelement direkt oder besonders bevorzugt über das Abstützelement . Besonders bevorzugt ist das Abstützelement hierbei so ausgeführt , dass Biegespannungen im Schaltungsträger minimiert werden . Gemäß weiteren bevorzugten Aus führungs formen sind die Zuleitungen des Temperatursensorelements an den Schaltungsträger , insbesondere an elektrische Anschlussstellen, gefügt , wobei weiterhin besonders bevorzugt die Aus führung des Temperatursignals aus dem druck- und medienführenden Raum ohne Durchführung im mittleren Bereich des Schaltungsträgers erfolgt .
Die hier beschriebene Kernkomponente und damit auch die Sensoranordnung können bevorzugt beispielsweise in Anwendungen im Automotivbereich, in Anwendung im Zusammenhang mit Thermomanagement und in der Kältetechnik, insbesondere mit Kältemitteln, verwendet werden . Insbesondere sind die Kernkomponente und die Sensoranordnung beispielsweise für Sensoranwendungen in Automobil-Powertrains und für Kühlmittel- und Wasserstof f-Drucksensoren zur Überwachung in industriellen Prozessen verwendbar .
Weitere Vorteile , vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen . Figuren 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen einer Kernkomponente in verschiedenen Ansichten gemäß einem Aus führungsbeispiel ,
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltungsträgers der Kernkomponente ,
Figuren 5 und 6 zeigen schematische Darstellungen einer Sensoranordnung gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel ,
Figuren 7 und 8 zeigen schematische Darstellungen eines oberen und unteren Gehäuseelements der Sensoranordnung,
Figur 9 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kraftfluss in der Sensoranordnung .
In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente j eweils mit denselben Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , wie zum Beispiel Schichten, Bauteile , Bauelemente und Bereiche , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kernkomponente 100 in verschiedenen Ansichten gezeigt , die beispielsweise vorgesehen und eingerichtet ist , für eine Sensoranordnung wie beispielsweise die in Verbindung mit den Figuren 5 bis 9 beschriebene Sensoranordnung 1000 verwendet zu werden . Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Oberseite 100a der Kernkomponente 100 . Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Unterseite 100b der Kernkomponente 100 . Figur 3 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Teils der Kernkomponente 100 . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf gleichermaßen auf die Figuren 1 bis 3 .
Die Kernkomponente 100 weist einen Schaltungsträger 102 und auf dem Schaltungsträger 102 zumindest ein Sensorelement 104 , 105 auf . Die Kernkomponente 100 ist dazu vorgesehen und eingerichtet , als Teil einer Sensoranordnung 1000 zumindest eine Eigenschaft eines Mediums , insbesondere eines Fluids , zu messen . Im gezeigten Aus führungsbeispiel weist die Kernkomponente 100 zwei Sensorelemente 104 , 105 in Form eines Drucksensorelements 104 und eines Temperatursensorelements 105 auf . Alternativ hierzu sind auch andere Anzahlen und Typen von Sensorelementen möglich . Die Sensorelemente 104 , 105 sind auf dem Schaltungsträger 102 montiert und insbesondere über den Schaltungsträger 102 elektrisch kontaktiert .
Der Schaltungsträger weist an der Oberseite 100a der Kernkomponente 100 eine Oberseite 102a auf , auf der das Drucksensorelement 104 montiert ist . Weiterhin weist der Schaltungsträger 102 an der Unterseite 100b der Kernkomponente 100 eine der Oberseite 102a gegenüber liegende Unterseite 102b auf , auf der das Temperatursensorelement 105 montiert ist . Die Oberseite 102a und die Unterseite 102b sind durch Seitenflächen 102c miteinander verbunden, wobei ein Abstand von der Oberseite 102a zur Unterseite 102b eine Dickenrichtung definiert , entlang derer die Dicke des Schaltungsträgers 102 gemessen wird . Besonders bevorzugt ist der Schaltungsträger 102 wie gezeigt plattenförmig ausgebildet , so dass die Dicke des Schaltungsträgers 102 kleiner als alle Ausdehnungen des Schaltungsträgers 102 senkrecht zur Dickenrichtung ist . Bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Kernkomponente 100 in einer Sensoranordnung ist die Unterseite 100b dem Fluid, dessen Temperatur und ein Druck gemessen werden sollen, zugewandt . Die Oberseite 100a ist entsprechend vom Fluid abgewandt und hat daher bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Sensoranordnung bevorzugt keinen Kontakt zum Fluid .
Das Drucksensorelement 104 ist dazu vorgesehen und eingerichtet , einen Absolut- oder einen Relativdruck eines Fluids , d . h . einer Flüssigkeit oder eines Gases , zu ermitteln . Das Drucksensorelement 104 ist dazu ausgestaltet , einen auf eine drucksensitive Fläche oder einen drucksensitiven Bereich ausgeübten Druck in ein elektrisches Signal umzuwandeln, aus dem die Höhe des Drucks ermittelt werden kann . Das Drucksensorelement 104 kann beispielsweise eine Biegeplatte aufweisen, deren Fläche und Dicke im Hinblick auf einen gewünschten Messbereich gewählt wird . Eine Medienbeaufschlagung erfolgt auf einer dem Schaltungsträger 102 zugewandten Rückseite des Drucksensorelementes 104 . Bei dem Drucksensorelement 104 handelt es sich vorzugsweise um ein piezoresistives Sili zium-MEMS-Element .
Das Temperatursensorelement 105 ist dazu vorgesehen und eingerichtet , ein elektrisches Signal zu erzeugen, dessen Größe von der Temperatur des Fluids abhängt . Bei dem Temperatursensorelement 105 kann es sich um einen NTC- Thermistor handeln . Das Temperatursensorelement 105 kann in das Messmedium hineinragen, um dessen Temperatur mit möglichst geringer Verfälschung zu erfassen und eine möglichst kurze Ansprechzeit zu gewährleisten . Hierzu weist das Temperatursensorelement 105 längliche Zuleitungen 105a, also insbesondere Kontaktdrähte in Form von Kontaktbeinchen, auf , mit denen das Temperatursensorelement 105 auf dem Schaltungsträger 102 montiert ist , und die sich von der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 wegerstecken . An einem dem Schaltungsträger 102 entgegengesetzten Ende der Zuleitungen 105a ist eine Sensorzelle 105b mit einem NTC- Element angeordnet . Die Sensorzelle 105b kann somit entfernt vom Schaltungsträger 102 im Medienstrom des Fluids positioniert werden, so dass das Temperatursignal beispielsweise durch eine Wärmeentwicklung in anderen Komponenten des Schaltungsträgers 102 nicht verfälscht werden kann .
Auf der Oberseite 102a und auf der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 sind elektrische Anschlussstellen 101 , insbesondere in Form von Klebepads , Bondpads und/oder Lötpads , ausgebildet , auf denen Komponenten wie die Sensorelemente 104 , 105 sowie weitere elektrische Bauelemente 106 wie etwa Halbleiterbauelemente und andere Verschaltungselemente wie Widerstände , Kondensatoren, Dioden und andere passive oder aktive Elemente montiert werden können, also mechanisch und elektrisch angeschlossen werden können . Die auf dem Schaltungsträger 102 angeordneten elektrischen Bauelemente 106 können beispielsweise eine Ansteuer- und Auswerteelektronik oder einen Teil davon bilden und mit dem Drucksensorelement 104 und dem Temperatursensorelement 105 verschaltet sein . Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren 1 und 2 nur einige der elektrischen Komponenten 106 und einige der elektrischen Anschlussstellen 101 mit Bezugs zeichen versehen . Mittels elektrischer Kontakte 107 , die im gezeigten Aus führungsbeispiel rein beispielhaft am Rand des Schaltungsträgers 102 in Form von Einbuchtungen in Seitenflächen 102c ausgebildet sind, kann der Schaltungsträger 102 und damit die Kernkomponente 100 von außen kontaktiert werden .
Der Schaltungsträger 102 weist ein Substrat mit oder aus einem Keramikmaterial und/oder mit oder aus einem Kunststof fmaterial auf , das weiterhin mit einem oder ohne einen metallischen Kern ausgebildet ein kann . Insbesondere weist der Schaltungsträger 102 im Hinblick auf das Fluid ein medienbeständiges Material auf , beispielsweise eine oxidische und/oder nitridische Keramik, etwa mit Al und/oder Si , und/oder einen Kunststof f wie FR4 , FR4 mit metallischem Kern, oder einen anderen Kunststof f . Beispielsweise kann der Schaltungsträger 102 ein Keramiksubstrat mit Leiterstrukturen, eine Leiterplatte ( „printed-circuit board" , PCB ) , eine Leiterplatte mit metallischem Kern oder einen spritzgegossenen Schaltungsträger ( „molded interconnect device" , MID) aufweisen oder sein . Das gewählte Material ist insbesondere dazu eingerichtet , die erforderlichen mechanischen Funktionen zu erfüllen, gute Fügeeigenschaften, beispielsweise für Kleben, Glaslöten und/oder Löten, auf zuweisen und als Schaltungsträger dient .
Im Inneren und/oder auf der Oberfläche des Schaltungsträgers 102 sind elektrische Leiterstrukturen 108 , beispielsweise in Form von elektrischen Vias 108a und/oder Leiterbahnen 108b, ausgebildet , über die elektrische Anschlussstellen 101 auf einer Seite , also der Oberseite 102a oder der Unterseite 102b, mit elektrischen Anschlussstellen 101 auf der anderen Seite oder auch auf derselben Seite miteinander verschaltet sein können . Insbesondere kann der Schaltungsträger 102 elektrische Durchführungen 109 aufweisen, also Leiterstrukturen 108 , die Anschlussstellen 101 auf der Unterseite 102b mit Anschlussstellen 101 auf der Oberseite 102a elektrisch leitend verbinden . Solche Durchführungen 109 können auch als Signaldurchführungen bezeichnet sein .
Der Schaltungsträger 102 und damit die Kernkomponente 100 weist einen mittleren Bereich 113 und einen den mittleren Bereich 114 umgebenden Randbereich 114 auf . Der mittlere Bereich 113 und der Randbereich 114 grenzen lateral , also in Richtungen entlang der Oberseite 102a und entlang der Unterseite 102b und damit in Richtungen senkrecht zur Dickenrichtung des Schaltungsträgers 102 , aneinander an, wie in den Figuren 2 und 3 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist . Abweichend von der angedeuteten Kreis form kann der mittlere Bereich 113 auch eine andere Form aufweisen . Zumindest ein Teil des mittleren Bereichs 113 ist derj enige Bereich des Schaltungsträgers 102 , der im druckführenden Bereich in einer Sensoranordnung angeordnet ist und der bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung in einer Sensoranordnung also dem Druck des zu vermessenden Fluids ausgesetzt sein kann . Der Randbereich 114 ist derj enige Bereich, der nicht im druckführenden Bereich angeordnet ist . Der mittlere Bereich 113 weist einen Dichtbereich 113a auf , der an den Randbereich 114 angrenzt und der eine Dichtfläche 113b auf der Unterseite 102b aufweist , an der ein Dichtungselement wie beispielsweise ein Dichtungsring angeordnet sein kann, wie weiter unten in Figur 9 zu erkennen ist . Der Dichtbereich 113a des mittleren Bereichs 113 mit der Dichtfläche 113b auf der Unterseite 102b ist in den Figuren 2 und 3 als derj enige Bereich angedeutet , der zwischen der gestrichelten Linie und der gepunkteten Linie liegt . An der Unterseite 102b ist somit bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung in einer Sensoranordnung der Randbereich 114 des Schaltungsträgers 102 vom druckführenden Bereich, also vom mittleren Bereich 113 , durch ein Dichtungselement auf der Dichtfläche 113b abgetrennt .
Das Drucksensorelement 104 und das Temperatursensorelement 105 sind im mittleren Bereich 113 auf dem Schaltungsträger 102 montiert . Entsprechend ist das Temperatursensorelement 105 im mittleren Bereich 113 auf der Unterseite 102b montiert und damit an erste Anschlussstellen 101a auf der Unterseite 102b im mittleren Bereich 113 elektrisch angeschlossen . Insbesondere kann das Temperatursensorelement 105 in SMD- Technologie montiert und somit an den Schaltungsträger 102 angefügt sein, so dass die ersten Anschlussstellen 101a dem mechanischen und elektrischen Anschluss dienen . Beispielsweise kann das Temperatursensorelement 105 auf die ersten Anschlussstellen 101a an der Unterseite 102b gelötet , mittels eines elektrisch leitenden Klebstof fs geklebt oder durch ein anderes geeignetes Fügeverfahren befestigt sein . Die ersten Anschlussstellen 101a sind mit elektrischen Leiterstrukturen 108 verbunden, die teilweise auf der Oberfläche und innerhalb des Schaltungsträgers 102 oder komplett innerhalb des Schaltungsträgers 102 vom mittleren Bereich 113 zum Randbereich 114 führen, wie in Figur 3 angedeutet ist , und die mit zweiten Anschlussstellen 101b auf der Oberseite 102a im Randbereich 114 verbunden sind . Für das Temperatursensorelement 105 ist somit eine elektrische Durchführung 109 für eine Signaldurchführung im Schaltungsträger 102 vorgesehen, die von der Unterseite 102b im mittleren Bereich 113 zur Oberseite 102a im Randbereich 114 führt , da insbesondere der Dichtbereich 113a durch die innerhalb des Schaltungsträgers 102 verlaufenden Leiterstrukturen 108 der elektrischen Durchführung 109 überbrückt beziehungsweise getunnelt wird, wie in Figur 3 angedeutet ist . Rein beispielhaft weist die in Figur 3 gezeigte Leiterstruktur 108 ein Via 108a von der Unterseite 102b zur Oberseite 102a sowie eine Leiterbahn 108b auf der Oberseite 102a auf . Alternativ hierzu kann beispielsweise auch j eweils ein Via 108a von der Oberseite 102a und von der Unterseite 102b in das Innere des Schaltungsträgers 102 reichen, die mittels einer internen Leiterbahn verbunden sind, oder es können zur Bildung einer Leiterstruktur 108 für eine elektrische Durchführung 109 ein Via 108a von der zweiten Anschlussstelle 101b zur Unterseite 102b reichen und eine Leiterbahn 108b auf der Unterseite 102b vorhanden sein . Die zweiten Anschlussstellen 101b können ein direktes Auslesen eines elektrischen Signals des Temperatursensorelements 105 , also beispielsweise eines Analogsignals , ermöglichen, das über eine externe Signalverarbeitung weiterverarbeitet werden kann . Weiterhin können die zweiten Anschlussstellen 101b mit den vorab beschriebenen weiteren elektrischen Bauelementen 106 verbunden sein, so dass elektrische Signale des Temperatursensorelements 105 durch die Kernkomponente 100 selbst verarbeitet werden können .
Das Drucksensorelement 104 ist im mittleren Bereich 113 auf der Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 montiert , beispielsweise mittels Kleben, Glaslöten oder Löten . In einer alterativen Ausgestaltung kann das Drucksensorelement 104 auch im mittleren Bereich 113 an der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 montiert sein . Im gezeigten Aus führungsbeispiel ist das Drucksensorelement 104 auf ersten Anschlussstellen an der Oberseite 102 montiert oder zumindest an diesen elektrisch angeschlossen, die über interne Leiterstrukturen im Schaltungsträger 102 und/oder über Leiterbahnen auf der Oberseite 102a mit zweiten Anschlussstellen im Randbereich 114 auf der Oberseite 102a verbunden sind . Beispielsweise kann das Drucksensorelement
104 mittels Bonddrähten elektrisch angeschlossen sein .
Wie in Figur 2 erkennbar ist , weist der Schaltungsträger 102 eine als Druckdurchführung 112 ausgebildete Durchführung auf , die im mittleren Bereich 113 von der Unterseite 102b zur Oberseite 102a reicht und die als durchgehendes Loch, also etwa in Form einer Durchbohrung, ausgebildet ist . Die Druckdurchführung 112 dient zur Durchführung des zu vermessenden Fluids von der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 zum Drucksensorelement 104 auf der Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 .
Im Randbereich 114 können auf der Unterseite 102b auf weiteren Anschlussstellen 101 weitere elektrische Bauelemente 106 vorhanden sein, die beispielsweise über interne Leiterstrukturen im Randbereich 114 mit elektrischen Bauelementen 106 auf der Oberseite 102a verschaltet sind . Die gezeigten Bauelemente 106 und deren Anordnungen sind rein exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen .
Der Schaltungsträger 10 ist frei von elektrischen Durchführungen, die von der Unterseite 102b im mittleren Bereich 113 zur Oberseite 102a im mittleren Bereich 113 führen . Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Undichtigkeiten im Schaltungsträger 102 an elektrischen Durchführen auftreten können, die im mittleren Bereich 113 , als dem druckführenden Bereich in einer Sensoranordnung, von der Unterseite 102b zur Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 reichen würden . Eine direkte Signaldurchführung zwischen der Oberseite 102a und der Unterseite 102b durch den mittleren Bereich 113 und damit im druckführenden Bereich des Schaltungsträgers 102 ist somit nicht vorhanden . Insbesondere ist die Druckdurchführung 112 die einzige Durchführung des Schaltungsträgers 102 im mittleren Bereich, die also von der Unterseite 102b im mittleren Bereich 113 zur Oberseite 102a im mittleren Bereich 113 führt . Da die zweiten Anschlussstellen 101b, die mit den ersten Anschlussstellen 101a, auf denen der Temperatursensor 105 montiert ist , verschaltet sind, außerhalb des mittleren Bereichs 113 liegen, kann somit erreicht werden, dass die Signale des Temperatursensorelements 105 an der Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 zur Verfügung stehen, ohne dass eine elektrische Durchführung im mittleren Bereich 113 von der Unterseite 102b zur Oberseite 102a vorhanden ist .
Die im Schaltungsträger 102 integrierte Verschaltungsstruktur aufweisend die elektrischen Anschlussstellen 101 , die gegebenenfalls vorhandenen internen Leiterstrukturen 108 sowie gegebenenfalls vorhandene Leiterbahnen auf der Oberfläche ermöglicht eine Übertragung der Signale der Sensorelemente 104 , 105 , also insbesondere eine Übertragung des Temperatursignals und des Drucksignals , und eine Verschaltung der vorhandenen elektrischen Bauelemente 106 zur Signalaufbereitung und/oder Ansteuerung sowie ein Leiten der Ausgangssignale und einer Versorgungsspannung . Darüber hinaus dienen die Anschlussstellen einer Befestigung der elektrischen Komponenten, wie am Beispiel des Temperatursensorelements 105 oben erläutert , mittels einer Oberflächenmontage .
Die Kernkomponente 100 weist an ihrer Oberseite 100a weiterhin ein Abstützelement 103 auf , das im mittleren Bereich 113 an der Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 angeordnet . Der Randbereich 114 des Schaltungsträgers 102 kann besonders bevorzugt frei oder zumindest im Wesentlichen frei vom Abstützelement 103 sein, so dass an der Oberseite 102a im Randbereich 114 Raum für elektrische Bauelemente 106 ist . Ein äußerer Umfang des Abstützelements 103 kann zumindest teilweise entlang einer Grenze zwischen dem Randbereich 114 und dem mittleren Bereich 113 des Schaltungsträgers 102 verlaufen . Insbesondere kann das Abstützelement 103 auf dem Schaltungsträger 102 formschlüssig und/oder stof f schlüssig befestigt sein, beispielsweise durch eine Klebeverbindung . Wie weiter unten beschrieben ist , kann über das Abstützelement 103 insbesondere eine auf die Kernkomponente 100 ausgeübte Kraft auf ein oberes Gehäuseelement eines Gehäuses einer Sensoranordnung übertragen werden . Das Abstützelement 103 steht senkrecht zur Oberseite 102a vom Schaltungsträger 102 nach oben weg und bildet eine Anschlags fläche , an der bei einem verwendungsgemäßen Einbau in eine Sensoranordnung ein oberes Gehäuseelement anliegt und über die Kräfte auf ein solches oberes Gehäuseelement übertragen werden können, wie weiter und beschrieben ist .
Das Abstützelement 103 weist einen Rahmen 103a auf , der einen inneren Bereich, in dem das Drucksensorelement 104 angeordnet ist , umschließt . Besonders bevorzugt weist der Rahmen 103a eine Höhe auf , die größer als eine Höhe des Drucksensorelements 104 ist . Damit ist das Drucksensorelement 104 in einem vom Abstützelement 103 lateral vollständig umschlossenen Bereich angeordnet und wird in Bezug auf die Höhe vom Abstützelement 103 überragt , so dass eine Kraft von der Kernkomponente 100 auf ein Gehäuseelement einer Sensoranordnung weder direkt vom Schaltungsträger 102 selbst noch vom Drucksensorelement 104 übertragen wird . Vielmehr wird hierzu das Abstützelement 103 genutzt . Das Abstützelement 103 hat eine rein mechanische Funktion, so dass die Elemente mit einer messtechnischen Funktion wie etwa der Schaltungsträger 102 und das Drucksensorelement 104 vor Kraftspitzen geschützt sind . Eine Ausgestaltung mit einem Rahmen 103a kann sicherstellen, dass eine Kraft nicht punktförmig, sondern flächig übertragen wird, so dass es nicht zu lokalen Spannungs zuständen im Schaltungsträger 102 und damit der Kernkomponente 100 kommt . Der innere Bereich innerhalb des Rahmens 103a ist mit einem Vergussmaterial 110 gefüllt . Durch das Vergussmaterial 110 , das beispielsweise ein weicher Kunststof f wie etwa Silikon in Form eines Silikongels sein kann, kann das Drucksensorelement 104 geschützt werden .
Weiterhin weist das Abstützelement 103 im gezeigten Aus führungsbeispiel zwei Stege 103b auf , die sich vom Rahmen 103a wegerstrecken . Die vorab beschriebene Anschlags fläche des Abstützelements 103 wird von den Oberseiten des Rahmens 103a und der Stege 103b gebildet . Die Stege 103b tragen somit auch zur Kraftübertragung auf ein Gehäuseelement eines Sensoranordnung bei und verteilen zusätzlich die Kraft über eine größere Fläche und vermeiden so das Entstehen von mechanischen Spannungsspitzen sowie die Überlastung der genutzten Werkstof fe . Zwischen den zwei Stegen 103b ist im gezeigten Aus führungsbeispiel auf dem Schaltungsträger 102 ein elektrisches Bauelement 106 angeordnet , das besonders empfindlich sein kann und das beispielsweise ein integrierter Schaltkreis oder ein anderes Halbleiterbauelement sein kann . Durch die zwei Stege 103b, die bevorzugt eine Höhe aufweisen, die größer als eine Höhe des elektrischen Bauelements 106 dazwischen ist , kann das elektrische Bauelement 106 dazwischen ähnlich wie der Drucksensor 104 geschützt sein . Alternativ zur gezeigten Aus führung kann das Abstützelement 103 auch mehr oder weniger Stege und andere geometrische
Formen aufweisen .
Das Abstützelement 103 dient somit der Aufnahme von Funktionselementen der Kernkomponente 100 und der Ableitung von Kräften . Insbesondere dient das Abstützelement 103 dem Schutz des Drucksensorelements 104 , wobei der Rahmen 103a eine Begrenzung für ein beispielsweise durch ein Gel gebildetes Vergussmaterial 110 zur Passivierung des Drucksensorelements 104 bildet . Das Abstützelement 103 dient der Einleitung von Kräften mit einer möglichst großen Auflagefläche im Kraf tschwerpunkt zum Schaltungsträger 102 sowie einer Ausleitung der Kräfte mit einer möglichst großen Auflagefläche im Kraf tschwerpunkt zu einem Steckergehäuse . Die gezeigten Radien zur Abrundung von Kanten und Ecken des Abstützelements 103 können zur Reduktion von Spannungsspitzen dienen .
Wie beschrieben ermöglicht der Schaltungsträger 102 eine mechanische und elektrische Anbindung der elektrischen Bauelemente 106 und der Sensorelemente 104 , 105 . Die Kernkomponente 100 wird bevorzugt im Nutzenverband hergestellt und kalibriert . Auf diese Weise kann das Herstellungsverfahren verbessert werden und insbesondere kostengünstiger werden .
In Figur 4 sind in einer schematischen Darstellung des mittleren Bereich 113 mit dem Dichtbereich 113a und des Randbereichs 114 des Schaltungsträgers 102 angedeutet , um eine bevorzugte geometrische Eigenschaften dieser zu erläutern . Der mittlere Bereich 113 umfasst insbesondere den geometrischen Mittelpunkt MP des Schaltungsträgers . Der mittlere Bereich 113 umfasst zumindest 10% der Fläche des Schaltungsträgers 102 und vorzugsweise zumindest 25% der Fläche des Schaltungsträgers 102 . Eine äußere Kontur des mittleren Bereichs 113 wird beispielsweise durch ein Dichtungselement und/oder durch das Abstützelement oder von Teilen davon festgelegt , wobei der äußere Rand des Rahmens 103a oder Teile davon eine Grenze zwischen dem mittleren Bereich 113 und dem Randbereich 114 bilden können .
Jeder Abstand AA des mittleren Bereichs 113 und/oder des Abstützelements von einem Randpunkt PI des Schaltungsträgers 102 beträgt mindestens 5% , vorzugsweise mindestens 10% oder mindestens 20% , einer Länge L einer Geraden, die den Randpunkt PI mit einem gegenüberliegende Randpunkt P2 des Schaltungsträgers 102 verbindet und die durch einen Mittelpunkt MP des Schaltungsträgers 102 verläuft . Die Länge L der Geraden gibt einen Durchmesser des Schaltungsträgers 102 entlang der durch PI und P2 definierten Richtung an . Die beschriebene Anordnung ermöglicht es , dass der mittlere Bereich 113 und somit bevorzugt auch das Abstützelement mittig auf dem Schaltungsträger 102 angeordnet ist und von den Rändern des Schaltungsträgers 102 einen hinreichend großen Abstand aufweist .
In den Figuren 5 und 6 ist in Explosionsdarstellungen in einer Außenansicht und in einer Schnittansicht eine Sensoranordnung 1000 gezeigt , die die Kernkomponente 100 gemäß der vorausgegangenen Beschreibung sowie ein oberes Gehäuseelement 200 und ein unteres Gehäuseelement 300 aufweist . Die Elemente der Kernkomponente 100 sind in den Figuren 5 und 6 der Übersichtlichkeit halber nicht mit Bezugs zeichen versehen . Beschreibungen die Kernkomponente 100 deren Komponenten betref fend beziehen sich daher gleichermaßen auch auf die Figuren 1 bis 4 . In den Figuren 7 und 8 sind das obere Gehäuseelement 200 und das untere Gehäuseelement 300 in Schnittdarstellungen gezeigt . In Figur 9 ist in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt der Sensoranordnung 1000 gezeigt , wobei einwirkende Kräfte mittels Pfeilen angedeutet sind . Die Darstellung der Kräfte in Figur 9 soll lediglich den prinzipiellen Kraftverlauf zeigen . Die Länge und die Dichte der Pfeile lassen keine Rückschlüsse auf die Höhe der j eweils wirkenden Kräfte zu . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 5 bis 9 .
Das untere Gehäuseelement 300 weist einen Medienanschlusskanal 302 auf , über den das Fluid, dessen Druck und dessen Temperatur gemessen werden sollen, den Sensorelementen 104 , 105 der Kernkomponente 100 zugeführt werden kann . Das obere Gehäuseelement 200 ist mit dem unteren Gehäuseelement 300 verbunden und umschließt die Kernkomponente 100 und schützt diese auf diese Weise vor Umwelteinflüssen, wobei eine Unterseite 100b der Kernkomponente 100 von dem oberen Gehäuseelement 200 nicht bedeckt wird . Die Sensoranordnung 1000 ist derart ausgestaltet , dass von dem Fluid auf die Kernkomponente 100 ausgeübte Kräfte über das obere Gehäuseelement 200 auf das untere Gehäuseelement 300 übertragen werden können . Im Folgenden wird als axiale Richtung die Anordnungsrichtung des unteren und oberen Gehäuseelements 200 , 300 bezeichnet , so dass die axiale Richtung in den Darstellungen der Figuren 5 bis 9 senkrecht ausgerichtet ist . Der Medienanschlusskanal 302 erstreckt sich bevorzugt in die axiale Richtung .
Die Oberseite 102a des Schaltungsträgers 102 weist vom Medienanschlusskanal 302 des unteren Gehäuseelements 300 weg . Die Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 weist zum
Medienanschlusskanal 302 des unteren Gehäuseelements 300 hin .
Eine auf die Kernkomponente 100 durch das Fluid ausgeübte Kraft wird über das Abstützelement 103 auf das obere Gehäuseelement 200 weitergeleitet . Durch die Anordnung des Abstützelements 103 im mittleren Bereich 113 des Schaltungsträgers 102 wird sichergestellt , dass Biegemomente , die von der Kraft auf die Kernkomponente 100 ausgeübt werden, minimiert werden . Die Kraft wird durch das Abstützelement 103 über den mittleren Bereich 113 und somit auch über den Mittelpunkt der Kernkomponente 100 auf das obere Gehäuseelement 200 übertragen . Da der mittlere Bereich 113 zur Kraftübertragung genutzt wird, kann ein Verbiegen der Kernkomponente 100 vermieden werden, zu dem es kommen könnte , wenn die Kraft über den Randbereich 114 übertragen würde .
Da der mittlere Bereich 113 wie oben beschrieben zumindest 10% und vorzugsweise 25% der Fläche des Schaltungsträgers 102 umfasst und im mittleren Bereich 113 das Abstützelement 103 angeordnet ist , wird sichergestellt , dass die Kraft über eine ausreichend große Fläche , und nicht etwa annähernd punktförmig, übertragen wird, so dass das Auftreten einzelner Kraftspitzen in der Kernkomponente 100 vermieden werden kann, die sonst zu Messungenauigkeiten und/oder zu einer verringerten Langzeitstabilität führen könnte .
Das obere Gehäuseelement 200 weist ein Kunststof f element 201 und Kontaktelemente 202 auf . Das Kunststof f element 201 , das bevorzugt als Stecker ausgeführt ist , erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung . In seinem unteren Bereich weist das Kunststof f element 201 einen Kragen 203 auf , das heißt einen Bereich, der gegenüber den anderen Bereichen des oberen Gehäuseelementes 200 einen größeren Querschnitt aufweist . Der Kragen 203 des oberen Gehäuseelementes 200 weist eine Stei figkeit auf , die ausreicht , um eine Kraft in axialer Richtung auf eine an dem Kragen 203 in axialer Richtung anliegende Bördelung 301 des unteren Gehäuseelements 300 umzuleiten .
Der Kragen 203 ist insbesondere dazu ausgestaltet , die Kernkomponente 100 zu umschließen und in axialer Richtung nach unten über die Kernkomponente 100 hinaus zuragen . Im Inneren des Kragens 203 ist eine Anschlags fläche 204 ausgebildet , an der das Abstützelement 103 der Kernkomponente 100 anliegt . Über die Anschlags fläche 204 werden Kräfte vom Abstützelement 103 auf das obere Gehäuseelement 200 übertragen . Das obere Gehäuseelement 200 ist dazu ausgestaltet , diese Kräfte auf die Bördelung 301 des unteren Gehäuseelements 300 abzuleiten .
Ferner weist das obere Gehäuseelement 200 Kontaktelemente 202 auf , die elektrisch mit dem Schaltungsträger 102 verbunden sind, beispielsweise mit den randseitig angeordneten Kontakten 107 . Die Kontaktelemente 202 ermöglichen eine elektrische Kontaktierung des Schaltungsträgers 102 mit einer externen Elektronik . Die Kontaktelemente 202 sind als metallische , federnde Kontaktsti fte ausgeführt . Sie sind beispielsweise dazu ausgestaltet , in die Kontakte 107 des Schaltungsträgers 102 eingesteckt zu werden und auf diese Weise die Kernkomponente 100 bei der Montage zu positionieren .
Jedes der Kontaktelemente 202 weist zwei Biegungen auf , wobei die Kontaktelemente 202 in einem in axialer Richtung oberen Bereich des oberen Gehäuseelementes 200 parallel zueinander in einem geringen Abstand verlaufen und in dem Kragen 203 des oberen Gehäuseelementes 200 weiter voneinander entfernt angeordnet sind . Durch die beiden Biegungen sind die Kontaktelemente 202 gefedert . Das Kunststof f teil 201 weist Führungselemente auf , die den Verlauf der Kontaktelemente 202 festlegen und die eine Freistellung aufweisen, so dass auf diese Weise ein Federn der Kontaktelemente 202 ermöglicht wird . Dadurch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden .
An einer Außenfläche 205 des Kragens 203 , die an der Bördelung 301 des unteren Gehäuseelements 300 anliegt , wird ferner ein Verguss 206 aufgebracht , über den das obere Gehäuseelement 200 und das untere Gehäuseelement 300 abgedichtet werden . Durch den Verguss 206 wird das Innere des oberen Gehäuseelementes 200 und des unteren Gehäuseelements 300 gegen Umwelteinflüsse abgedichtet . Außerdem sorgt der Verguss 206 für eine mechanische Stabilisierung der Verbindung der Gehäuseelemente 200 , 300 . Der Verguss 206 kann eine Dichtmasse aufweisen, die Unterschiede in den Ausdehnungskoef fi zienten des oberen und des unteren Gehäuseelementes 200 , 300 ausgleicht . Auf diese Weise kann das Entstehen von mechanischen Spannungen reduziert oder vermieden werden, so dass eine langzeitstabile Abdichtung der Verbindung der Bördelung mit dem Kragen gewährleistet ist .
Das untere Gehäuseelement 300 ist dazu ausgestaltet , mit dem oberen Gehäuseelement 200 verbunden zu werden . Das untere Gehäuseelement 300 kann einen an der Außenseite des unteren Gehäuseelements liegenden Dichtungsring 303 aufweisen . Das untere Gehäuseelement kann ferner ein stutzenförmiges Schutzelement 304 aufweisen . Das untere Gehäuseelement 300 weist einen oberen Bereich mit einem großen Querschnitt auf , der dazu ausgestaltet ist , die Kernkomponente 100 zu umschließen und den Kragen 203 des oberen Gehäuseelementes 200 ebenfalls zu umschließen . Der obere Bereich weist dabei an seinem oberen Ende die nach innen weisende Bördelung 301 auf . Diese liegt entweder unmittelbar oder über den Verguss 206 an der Außenfläche 205 des Kragens 203 des oberen Gehäuseelementes 200 an .
Ein Dichtungselement 130 , gebildet durch einen innenliegenden Dichtungsring, dichtet den Medienanschlusskanal 302 gegen die Kernkomponente 100 ab . Das Dichtungselement 130 bildet mit dem unteren Gehäuseelement 300 und der Kernkomponente 100 eine axiale Dichtung aus . Insbesondere ist zwischen dem Schaltungsträger 102 der Kernkomponente 100 und dem unteren Gehäuseelement 300 direkt angrenzend an die Dichtfläche 113b an der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 das Dichtungselement 130 angeordnet . Das Dichtungselement 130 kann insbesondere die der Kernkomponente 100 zugewandte innere Austrittsöf fnung des Medienanschlusskanals 302 lateral umgeben, so dass das Fluid nur dem mittleren Bereich 113 an der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 , nicht aber dem Randbereich 114 an der Unterseite 102b des Schaltungsträgers 102 zugeführt werden kann . Das Dichtungselement 130 kann zwischen der Dichtfläche 113b des Schaltungsträgers 102 und einer Dichtfläche des unteren Gehäuseelement 300 gequetscht angeordnet sein und so die Unterseite 100b der Kernkomponente 100 gegen das untere Gehäuseelement 300 abdichten .
Der den Medienanschlusskanal 302 aufweisende untere Bereich des unteren Gehäuseelements 300 weist einen im Vergleich zum oberen Bereich kleineren Durchmesser auf . Der untere Bereich mit dem Medienanschlusskanal 302 ist rohrförmig ausgestaltet und in seinem Inneren hohl . Insbesondere bildet das Innere des unteren Bereichs den Innenraum des Medienanschlusskanals 302 , über den ein Fluid zu der Kernkomponente 100 geleitet wird . Die Außenwand des unteren Bereichs kann als Gewinde ausgestaltet sein . An der Außenseite des unteren Gehäuseelements 300 kann in dem Übergang vom unteren Bereich zum oberen Bereich der Dichtungsring 303 angeordnet sein . Dieser ist dazu ausgestaltet , beim Verbau der Sensoranordnung 1000 das untere Gehäuseelement 300 abzudichten . Alternative Ausgestaltungen des Dichtungsbereichs des unteren Gehäuseelements 300 sind möglich .
Das Schutzelement 304 kann so ausgestaltet sein, dass es das Temperatursensorelement 105 einschließt und auf diese Weise mechanisch schützt . Gleichzeitig muss es einen guten Zugang des Fluids zum Temperatursensorelement 105 ermöglichen . Da das Schutzelement 304 nicht an der Kernkomponente 100 befestigt ist , wird von dem Schutzelement 304 keine mechanische Belastung auf die Kernkomponente 100 ausgeübt . Ein beidseitiger Formschluss zwischen dem Schutzelement 304 und dem Medienanschlusskanal 302 im unteren Bereich des unteren Gehäuseelements 300 stellt sicher, dass das Schutzelement 304 im unteren Gehäuseelement 300 gehalten wird . Der Formschluss kann beispielsweise durch eine Umformung, beispielsweise Wärmeverstemmen, gebildet sein . Das Schutzelement 304 kann insbesondere ein Kunststof f teil sein und kann zumindest einen oder mehrere Stege 305 aufweisen, die kraft- und/oder formschlüssig mit der Wandung des Medienanschlusskanals 302 ein Verdrehen oder Verrutschen des Schutzelements 304 verhindern können . Ferner kann das Schutzelement 304 das Temperatursensorelement 105 gegen das untere Gehäuseelement 300 elektrisch und thermisch isolieren und auf diese Weise die Messgenauigkeit erhöhen . In einem alternativen Aus führungsbeispiel kann die Sensoranordnung
1000 kein Schutzelement 304 aufweisen .
In dem in unteren Gehäuseelement 300 gebildeten Medienanschlusskanal 302 wirkt ein Druck, der in axialer Richtung, aber auch in radialer Richtung wirkt . Das durch den Medienanschlusskanal 302 geführte Fluid übt mit seinem Druck eine in axialer Richtung nach oben gerichtete Kraft auf die Kernkomponente 100 aus , wie in Figur 9 durch die Pfeile angedeutet ist . Diese Kraft wird auf den Schaltungsträger 102 ausgeübt , der den Medienanschlusskanal 302 mit dem Dichtungselement 130 abdichtet . Über den Schaltungsträger 102 wird die Kraft auf das Abstützelement 103 übertragen . Das Abstützelement 103 weist eine Anschlags fläche auf , die an der Anschlags fläche 204 des oberen Gehäuseelementes 200 anliegt , sodass die Kraft von dem Abstützelement 103 auf das obere Gehäuseelement 200 übertragen wird . Das obere Gehäuseelement 200 ist derart ausgestaltet , dass es die Kraft auf die Bördelung 301 des unteren Gehäuseelements 300 überträgt , an die der Kragen 203 des oberen Gehäuseelements 200 in axialer Richtung anliegt , wie rein exemplarisch in Figur 9 an der linken Seite der Sensoranordnung 1000 angedeutet ist .
Im Schaltungsträger 102 wirkt die Kraft im mittleren Bereich 113 , aber nicht auf den Randbereich 114 . Da das Abstützelement 103 im mittleren Bereich 113 des Schaltungsträgers 102 angeordnet ist und an der Anschlags fläche 204 des oberen Gehäuseelements 200 anliegt , nimmt das Abstützelement 103 die Kraft auf und leitet sie an das obere Gehäuseelement 200 weiter . Dadurch wird ein Verbiegen des Schaltungsträgers 102 verhindert . Auf Auflager im Randbereich 114 des Schaltungsträgers 102 kann verzichtet werden . Der Randbereich 114 des Schaltungsträgers 102 kann somit für die elektrischen Bauelemente 106 genutzt werden .
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Aus führungsbeispiele können gemäß weiteren Aus führungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen expli zit beschrieben sind . Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .
Bezugs zeichen
100 Kernkomponente
100a Oberseite
100b Unterseite
101 Anschlussstelle
101a Anschlussstelle
101b Anschlussstelle
102 Schaltungsträger
102a Oberseite
102b Unterseite
102c Seitenfläche
103 Abstützelement
103a Rahmen
103b Steg
104 Drucksensorelement
105 Temperatursensorelement
105a Zuleitung
105b Sensorzelle
106 Elektrisches Bauelement
107 Kontakt
108 Leiterstruktur
108a Via
108b Leiterbahn
109 elektrische Durchführung
110 Vergussmaterial
112 Druckdurchführung
113 mittlerer Bereich
113a Dichtbereich
113b Dichtfläche
114 Randbereich
130 Dichtungselement
200 oberes Gehäuseelement 201 Kunststof f element
202 Kontaktelement
203 Kragen
204 Anschlags fläche
205 Außenfläche des Kragens
206 Verguss
300 unteres Gehäuseelement
301 Bördelung
302 Medienanschlusskanal
303 Dichtungsring
304 Schutzelement
305 Steg
1000 Sensoranordnung
AA Abstand
PI Randpunkt
P2 Randpunkt
MP Mittelpunkt
L Länge der Geraden von PI zu P2

Claims

Patentansprüche
1. Kernkomponente (100) für eine Sensoranordnung (1000) , aufweisend
- einen Schaltungsträger (102) mit einer Oberseite (102a) und einer der Oberseite (102a) gegenüber liegenden Unterseite (102b) ,
- ein Drucksensorelement (104) und
- ein Temperatursensorelement (105) , wobei
- der Schaltungsträger (102) einen mittleren Bereich (113) und einen den mittleren Bereich (113) umgebenden Randbereich (114) aufweist,
- der mittlere Bereich (113) einen Dichtbereich (113a) aufweist, der an den Randbereich (114) angrenzt,
- das Drucksensorelement (104) und das
Temperatursensorelement (105) im mittleren Bereich (113) auf dem Schaltungsträger (102) montiert sind,
- zumindest das Temperatursensorelement (105) im mittleren
Bereich (113) auf der Unterseite (102b) montiert und elektrisch an erste Anschlussstellen (101a) auf der Unterseite (102b) elektrisch angeschlossen ist,
- der Schaltungsträger (102) frei von elektrischen
Durchführungen ist, die von der Unterseite (102b) im mittleren Bereich (113) zur Oberseite (102a) im mittleren Bereich (113) führen.
2. Kernkomponente (100) nach Anspruch 1, wobei die ersten
Anschlussstellen (101a) mit elektrischen
Leiterstrukturen (108) verbunden sind, die innerhalb des Schaltungsträgers (102) vom mittleren Bereich (113) zum Randbereich (114) führen.
3. Kernkomponente (100) nach Anspruch 2, wobei die elektrischen Leiterstrukturen (108) mit zweiten Anschlussstellen (101b) auf der Oberseite (102a) des Schaltungsträgers (102) im Randbereich (114) verbunden sind .
4. Kernkomponente (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Drucksensorelement (104) im mittleren Bereich (113) auf der Oberseite (102a) montiert ist.
5. Kernkomponente (100) nach Anspruch 4, wobei eine Druckdurchführung (112) im mittleren Bereich (113) von der Unterseite (102b) zur Oberseite (102a) zum Drucksensorelement (104) führt.
6. Kernkomponente (100) nach Anspruch 5, wobei die Druckdurchführung (112) die einzige Durchführung des Schaltungsträgers (102) ist, die von der Unterseite (102b) im mittleren Bereich (113) zur Oberseite (102a) im mittleren Bereich (113) führt.
7. Kernkomponente (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schaltungsträger (102) auf der Unterseite (102b) im Dichtbereich (113a) eine Dichtfläche (113b) für ein Dichtungselement (130) aufweist .
8. Kernkomponente (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im mittleren Bereich (113) auf der Oberseite (102a) ein Abstützelement (103) angeordnet ist .
9. Kernkomponente (100) nach Anspruch 8, wobei das Abstützelement (103) einen Rahmen (103a) aufweist, der einen inneren Bereich, in dem das Drucksensorelement (104) angeordnet ist, umschließt.
10. Kernkomponente (100) nach Anspruch 9, wobei der innere Bereich mit einem Vergussmaterial (110) gefüllt ist.
11. Kernkomponente (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Abstützelement (103) zumindest zwei Stege
(103b) aufweist, zwischen denen auf der Oberseite (102a) ein elektrisches Bauelement (106) montiert ist.
12. Sensoranordnung (1000) , aufweisend
- eine Kernkomponente (100) nach einem der vorherigen
Ansprüche und
- ein oberes Gehäuseelement (200) , das die Kernkomponente
(100) umschließt.
13. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 12 mit Rückbezug auf einen der Ansprüche 8 bis 11, wobei das obere Gehäuseelement (200) an einer Oberseite des Abstützelements (103) anliegt.
14. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Sensoranordnung (1000) ein unteres Gehäuseelement
(300) aufweist, das einen Medienanschlusskanal (302) aufweist, der dazu ausgestaltet ist, ein Fluid zu einer Unterseite (100b) der Kernkomponente (100) zu führen.
15. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 14, wobei zwischen dem Schaltungsträger (102) und dem unteren
Gehäuseelement (300) direkt angrenzend an die Dichtfläche (113a) an der Unterseite (102b) des Schaltungsträgers (102) ein Dichtungselement (130) angeordnet ist.
16. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 14 oder 15, weiterhin aufweisend ein Schutzelement (304) , das in den Medienanschlusskanal (302) eingeschoben ist.
17. Sensoranordnung (1000) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei eine axiale Richtung entlang des Medienanschlusskanals (302) zur Kernkomponente (100) weist, wobei das untere Gehäuseelement (300) in der axialen Richtung über die Kernkomponente (100) hinausragt und wobei das untere Gehäuseelement (300) eine Bördelung (301) aufweist, die ein in axialer Richtung unteres Ende des oberen Gehäuseelements (200) umschließt.
18. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 17 mit Rückbezug auf Anspruch 13, wobei die Kernkomponente (100) dazu ausgestaltet ist, eine Kraft über das Abstützelement (103) auf das obere Gehäuseelement (200) zu übertragen, und wobei das obere Gehäuseelement (200) dazu ausgestaltet ist, die von der Kernkomponente (100) aufgenommene Kraft auf die Bördelung (301) des unteren Gehäuseelements (300) abzuleiten .
19. Sensoranordnung (1000) nach Anspruch 17 oder 18, wobei das obere Gehäuseelement (200) und die Bördelung (301) durch einen Verguss (206) zueinander abgedichtet sind.
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