WO2006072492A1

WO2006072492A1 - Gassensormodul

Info

Publication number: WO2006072492A1
Application number: PCT/EP2005/055786
Authority: WO
Inventors: Ronny Ludwig; Maximilian Sauer
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2005-01-03
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2006-07-13
Also published as: DE102005000616A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gassensormodul für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, das aufweist: ein Sensorgehäuse (2) mit einem eine Kavität (10) aufweisenden Gehäuseträger (4) aus einem Kunststoffmaterial und in dem Gehäuseträger aufgenommenen elektrisch leitfähigen Einlegeteilen (16), ein Substrat (5), auf dessen Oberseite in Chip-on-Bord-Montageverfahren mindestens eine mikrostrukturierte, spektroskopische Sensorchipanordnung und ein Auswertechip (54) mittels Chipklebstoffschichten befestigt und über Drahtbonds kontaktiert sind und auf dessen Unterseite weitere Bauelemente (57, 58, 59) befestigt und kontaktiert sind, wobei das Substrat (5) in der Kavität des Sensorgehäuses (2) aufgenommen und mit den metallischen Einlegeteilen (16) kontaktiert ist, eine an dem Substrat (5) kontaktierte, über die Substratoberseite ragende IR-Strahlungseinrichtung (64), einen auf dem Sensorgehäuse befestigten Reflektor (92) mit einer reflektierenden Innenseite (94), ein Passivierungsmittel (84), das in der Kavität (10) die Substratunterseite mit den weiteren Bauelementen und die Substratoberseite mit den Drahtbonds bedeckt und die IR-Strahlungseinrichtung (64) und eine Oberseite der spektroskopischen Sensorchipanordnung (32) frei lässt.

Description

Gassensormodul

Die Erfindung betrifft ein Gassensormodul, das insbesondere in der Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist. Derartige Gassensormodule dienen insbesondere zum Nachweis von CO2 oder anderen Gasen, um zum einen eine mögliche Leckage von als Kühlmittel verwendetem Kohlendioxid nachzuweisen und zum anderen die Qualität der Raumluft zu überprüfen bzw. durch Steuerung der Umlaufklappe in Abhängigkeit des CO2-Gehalts der Luft zu regeln.

Viele zur Zeit bekannte Gesamtkonzepte von Gassensoren, insbesondere CO2-Sensoren, beruhen auf dem Prinzip, dass ein optischer Detektor, eine IR-Strahlenquelle, ein ASIC und diverse passive Bauelemente auf einer Leiterplatte verlötet sind. In der Regel befinden sich diese Bauteile bzw. - elemente gesamt oder auch nur zum einem Teil unmittelbar im Raum der zu messenden Gaskonzentration und sind somit den herrschenden Umgebungsbedingungen ausgesetzt.

Als Detektoren werden insbesondere Thermopile-Sensoren verwendet, wel- che in der Regel in metallischen Gehäusen z. B. der TO-Bauform verbaut sind. Diese werden in Durchstecktechnik auf einer Leiterplatte montiert und durch Schwalllöten gelötet. Weiterhin gibt es Detektoren auf der Basis von Premold-Gehäusen aus Kunststoff, welche üblicherweise durch Reflowlöten auf Leiterplatten gelötet werden.

Bei preiswerten IR-Stahlenquellen handelt es sich üblicherweise um bedrahtete Miniaturlämpchen, welche als Bauelement mit Kunststoffsockel in Standard-Montage-Technik (SMT) oder als bedrahtete Glasküvetten auf einer Leiterplatte in o.g. Verfahren verlötet werden. Die anwendungsspezifischen Schaltungen (ASIC) sind meist in standardisierten Kunststoffgehäusen verpackt. Entwickelt diese Schaltung z.B. zum Treiben der Glühlampe eine große Verlustleistung, müssen Gehäuse mit in- tegrierter Wärmesenke verwendet werden. Diese Gehäuseform ist in der Herstellung aufwendig und macht diese Gehäuse sehr teuer.

Um einen Gassensor in einer Kfz-Klimaanlage zu platzieren, muss dieser den extremen Umweltanforderungen in Kraftzeugen, z.B. hohe Temperatur- unterschiede, hohe Fechte, starke Vibration, etc., standhalten können. Dies ist bei Systemen, bei denen zumindest ein Teil der Leiterplatte mit ihren Bauteilen und -elementen dem zu messenden Medium (Gas) ausgesetzt ist, sehr schwierig, da eine Belackung der Leiterplatte oder einer gesamten Passivierung bei optischen Systemen in der Regel nicht oder nur mit sehr großem Aufwand und hohen Kosten möglich ist.

Weiterhin können bei Fahrzeugen auftretende Medien, z.B. Feuchte, Dieseloder Benzindämpfe, Reinigungsmittel, etc., zur Korrosion von offenliegenden elektrischen Kontakten, z.B. Einpresskontakten, Lötstellen, Leiterplat- tenmetallisierungen führen.

Das erfindungsgemäße Gassensormodul und das Verfahren zu seiner Herstellung weisen demgegenüber einige Vorteile auf.

Das erfindungsgemäße Gassensormodul weist ein Sensorgehäuse aus einem Gehäuseträger mit einer Kavität und metallischen Einlegeteilen sowie einem beidseitig bestückten Substrat auf, das in die Kavität eingesetzt und gleichzeitig z.B. über kalte Kontaktiertechnik, d.h. ohne Heißlöten, kontaktiert wird. Das Substrat ist hierbei auf seiner von dem Sensorgehäuse weg zeigenden Oberseite mittels Chip-on-Board (COB)-Technologie bestückt, in der Chips - unter anderem die mikrostrukturierte Gassensoranordnung und z. B. der ASIC, MikroController und gegebenenfalls ein EEPROM und ande- re Steuerchips - direkt aufgeklebt und über Drahtbonds kontaktiert werden. In die Gehäusekavität kann nunmehr ein Passivierungsmittel eingefüllt werden, das die Unterseite des Substrates mit den dort montierten Bauelementen vollständig bedeckt und auch die Oberseite des Substrates bedeckt, je- doch zumindest die Oberflächen der für die spektroskopische Gasmessung verwendeten Bauelemente frei lässt. Zur genauen Festlegung der Füllhöhe und um ein Überkriechen der Gehäusekavität sicher zu verhindern, kann im Gehäuseträger am Rand der Kavität eine umlaufende, redundante Gelstoppkante ausgebildet sein. Somit sind den Umwelteinflüssen direkt z. B. nur noch der Lampenkörper selbst und die im optischen Detektor befindlichen Oberflächen der verwendeten Filterchips ausgesetzt.

Vorteilhafterweise kann das Substrat - z. B. eine Leiterplatte - mittels ihrer Einspresshülsen auf Einpresspins des Gehäuseträgers aus Kunststoff ein- gepresst werden. Durch diese Einpresstechnik wird die Leiterplatte mechanisch befestigt und gleichzeitig elektrisch mit metallischen Einlegeteilen kontaktiert, die in das Kunststoffmaterial des Gehäuseträgers eingespritzt sind. In der Leiterplatte sind hierzu Hülsen, d.h. metallische bzw. metallisierte Bohrungen zur Aufnahme der Einpresspins vorgesehen; diese Art der Ver- bindung ist sehr preisgünstig, sehr zuverlässig und benötigt keine thermischen Prozesse. Mögliche Kleinstspäne, welche beim Einpressen entstehen können, werden durch das umgebende Passivierungsmaterial fixiert und können somit keine elektrischen Kurzschlüsse oder anderweitige elektrische Effekte auslösen.

Die Glühlampe als SMD und die restlichen passiven Bauelemente werden vorab mittels SMT-Verfahren auf die Unterseite der Leiterplatte gelötet. Dieser Aufbau gewährleistet auch die optimalen Trennung von COB-Prozessen (Oberseite) zu den SMT-Prozessen auf der Unterseite. Die thermische An- bindung des einer stärkeren Wärmeentwicklung unterworfenen ASICs erfolgt vorzugsweise über thermische VIAs in der Leiterplatte und thermisch leitfähigen Klebstoff (oder einer Wärmeleitpaste) sowie einen im Gehäuse- kunststoff eingelassenen Kühlkörper.

Zusätzlich sind im Gehäuseträger je nach Ausbauvariante des Sensorsystems ein schneller Temperatursensor und/oder ein kapazitiv messender Feuchtesensor integriert, vorzugsweise außerhalb der Kavität mit dem Pas- sivierungsmittel. Dabei kann ein bedrahteter Temperatursensor über die Schneid-Klemm-Technik montiert werden, der z. B. kapazitiv messende Feuchtesensor wird mittels Leitkleber auf dafür vorgesehene metallische Einlegeteile des Kunststoffträgers kontaktiert.

Nach der Aushärtung des Passivierungsmaterials wird zunächst auf vorgesehenen Blendenauflagen eine als Apertur dienende Blende geklebt oder mit dem Gehäusekunststoff heißverstemmt und anschließend ein Kunststoffreflektor mit reflektierender Innenbeschichtung auf dem Träger derart befestigt, dass die von der Miniaturlampe ausgesandte Strahlung auf die entsprechenden Blendenöffnungen fokussiert wird. Indem die Befestigung des Reflektors mittels Laserdurchstrahlschweißen (LDS) erfolgt, kann der Prozess sehr schnell durchgeführt werden und den Reflektor mit dem Gehäuseträger sicher abdichten. Das LDS gewährt eine hohe Zuverlässigkeit, erzeugt dichte Verbindungen und ist sehr preiswert, da keine Klebstoffe o- der ähnliche Zusatzstoffe benötigt.

Beim Anbringen, z. B. Kleben der Blende ist eine elektrisch aktive Justage der Blende zum Chip möglich („active alignment"), d.h. unter Verwendung von z. B. senkrecht einfallender IR-Strahlung kann die Blende aktiv so lange verschoben werden, bis die Blendenöffnung ideal zum Thermopile-Chip ausgerichtet ist und ein maximales Signal erzielt wird.

Auch die exakte Ausrichtung des Reflektors zur Miniaturlampe, den Blen- denöffnungen und dem Detektor kann aktiv, d.h. bei funktionalem System erfolgen („active alignment"). Hiermit können größere Fertigungstoleranzen des Reflektors korrigiert werden. Hierzu wird nach der Passivierung der Lei- terplatte und der Montage der Blende zumindest der ASIC mit Miniaturlampe und Thermopile-Sensor in Betrieb genommen, und nachfolgend der Reflektor durch ein Werkzeug im Bereich der Montierbarkeit, d.h. im Rahmen der zugelassenen Toleranzen, so weit verschoben und korrigiert, bis die am Detektor ankommende Strahlungsleistung und somit das Mess-Signal maximal ist. Danach wird die mechanische Verbindung zum Kunststoffträger mittels LDS schnell und sicher hergestellt.

Der Reflektor ist im Inneren reflektierend beschichtet, z.B. mit AI oder Au, aber nicht im Schweißbereich. Er besitzt seitliche Öffnungen, auf denen z. B. poröse Membrane zum Gasaustausch montiert, z.B. geklebt oder ultraschallgeschweißt sind. Die reflektierende Innenbeschichtung schützt zusätzlich vor dem Einfluss von möglicher Fremdstrahlung.

Da das zur Messung benötigte Gasvolumen innerhalb des Reflektors sehr definiert und klein ist, werden Änderungen in der Gaskonzentration sehr schnell detektiert. Das Ansprechverhalten des Sensors ist somit sehr hoch. Es sind aufgrund der Gelpassivierung der Leiterplatte auch keine Totvolumina vorhanden, welche sich mit Gas füllen könnten und das Ansprechver- halten des Sensors negativ beeinflussen könnten.

Da die statische Diffusion einer Gaskonzentration durch poröse Membranen sehr langsam ist, wird der Sensor vorteilhafterweise direkt in einem Strömungskanal einer Klimaanlage integriert. Dadurch wird die Gasdiffusion stark beschleunigt. In Ergänzung zur Messung des Gasanteils einer Strömung können über zusätzlich integrierte Sensoren auch die relative Luft- feuchte und die Temperatur der Strömung sehr schnell ermittelt werden. Somit kann das erfindungsgemäße Sensormodul alleine die Steuerung der Klimaanlage regeln, da die drei wichtigsten Messgrößen Temperatur, relati- ve Feuchte und CO2-Gehalt der Luft in dem Sensormodul gemessen werden können. Es wird erfindungsgemäß ein Medien- und feuchteresistenter Gassensor für die Anwendung in automobilen Klimaanlagen geschaffen, bei dem vorzugsweise alle Chips „bare die" in COB-Technologie und alle anderen Bauelemente in SMT-Technologie bestückt werden, wobei COB-Prozess und SMT- Prozess lokal getrennt auf unterschiedlichen Seiten einer gemeinsamen Leiterplatte stattfinden. Es ergeben sich insbesondere weitere folgende Vorteile:

Es wird ein hoher Schutz vor störenden Umwelteinflüssen durch die Passi- vierung nahezu aller Bauelemente, mit Ausnahme des Glaskörpers der

Glühlampe und der Filterchipoberflächen erreicht und eine kleinstmögliche Leiterplattengröße sowie Systembaugröße durch Wegfall der Chipgehäuse erzielt. Das Ansprechverhalten ist durch einen definierten kleinen Messraum ohne „Totvolumen" und durch Direktbeströmung mit dem zu messenden Gas innerhalb eines Kanals sehr schnell. Die „bare die" Montage in COB- Technologie aller Chips ermöglicht eine ausgesprochen miniaturisierte Bauform der Leiterplatte und damit des Gesamtsystems, wobei durch die miniaturisierte Ausführungsform sich die Ansprechzeiten verbessern, d.h. der Sensor wird sehr schnell. Durch die miniaturisierten Ausführungsform kön- nen auch Herstell- und Fertigungskosten gespart werden.

Die Toleranzen zwischen SMT-Lampe und Thermopile-Chip sind geringer, als wenn der Thermopile-Chip als Detektor in einem Gehäuse gelötet wird. Da keine einzelnen Gehäuse für die Chips notwendig sind, können Herstell- und Materialkosten (Gehäusekosten) gespart werden.

Der ASIC weist aufgrund der Lampensteuerung eine starke Wärmeentwicklung auf; es wird jedoch eine sehr gute thermische Anbindung des ASICs durch die COB-Technologie an die Leiterplatte und eine gute Wärmeabfuhr über thermische VIAs und den thermisch angekoppelten Kühlkörper mit Zugang zur Strömung erreicht. Extrem kurze Signalpfade zwischen dem Thermopile-Chip und dem ASIC aufgrund der nahen Lage zueinander und die minimale Anzahl von Kontaktpunkten (z. B. nur zwei Bondkontakte) reduzieren den Einfluss von elektrischen Störsignalen auf die relativ geringen Thermospannungen. Grund- sätzlich ist auch eine Chip zu Chip Kontaktierung mit Bonddrähten möglich.

Die Bestückung mehrerer Thermopile-Sensoren ermöglicht die simultane Detektion bzw. Messung verschiedener Gaskonzentrationen. Bei Anbringung einer relativ großen metallischen Blende ist ein guter EMV-Schutz des Gesamtsystems durch elektrische Ankopplung der Blende an die Masse möglich. Dazu werden mittlere metallische Einlegteile verwendet, welche mittels Leitklebstoff die Blende kontaktieren.

Die EPT (kalte Kontaktierung) der Leiterplatte hat eine hohe Zuverlässigkeit und geringe Kosten. Ein mögliche Spannbildung bei der EPT wird durch das

Passivierungsmaterial fixiert. Somit kann ein „Wandern" von Füttern und Spänen sicher verhindert werden.

Es werden vorzugsweise nur sehr kurze und einfach gestaltete Einlegeteile in das Kunststoffmaterial des Gehäuseträgers eingespritzt. Somit ist eine einfache Herstellbarkeit gewährleistet. Bei Verwendung von hydrolysestabilisierten Kunststoffen für den Gehäuseträger des Sensorgehäuses wird die Automotive-Tauglichkeit erhöht. Außerhalb eines Strömungskanals benötigt der Sensor fast keinen Bauraum.

Da erfindungsgemäß keine Überbelastung des Passivierungsgels nach dem Verguss durch hohe Temperaturen aus Lötprozessen erfolgen kann, tritt eine geringere Delaminationsneigung und Blasenbildung im Passivierungsgel auf.

Indem geeignete, wenig kostenaufwändige Zusatzfunktionen am Träger integriert werden, z.B. schnelle Temperatursensoren und/oder Feuchtesenso- ren, können Multifunktionssensoren zur Klimasteuerung kostengünstig hergestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 17ein Gassensormodul gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem zweikanaligen Thermopile-Chip:

Fig. l ein Gassensormodul im Querschnitt bzw. teilweiser Durchsicht; Fig. 2eine Detaildarstellung der auf der Leiterplatte montierten spektroskopischen Sensorchipanordnung aus Fig. 1 ; Fig. 3eine Seitenansicht des Sensormoduls aus Fig. 1 , 2; Fig. 4 bis 8 die Montage des Sensormoduls: Fig. 4eine Durchsicht von oben auf das Sensorgehäuse mit Metall- Einlegeteilen;

Fig. 5eine Draufsicht auf das Sensorgehäuse mit eingepresster, COB- bestückter Leiterplatte;

Fig. 6eine der Fig. 5 entsprechende Draufsicht nach Passivieren der Leiterplatte; Fig. 7eine der Fig. 5 entsprechende Draufsicht nach der Montage der Blende;

Fig. δeine Draufsicht des fertiggestellten Sensormoduls nach Montage des Reflektors, wobei dessen Grundfläche schraffiert dargestellt ist; Fig. 9a, b eine Draufsicht (a) und eine Seitenansicht (b) auf die linke, sensitive Seite des fertiggestellten Sensormoduls; Fig. 10 eine Unteransicht des Sensormoduls; Fig. 11 eine Ansicht des Sensormoduls von der Steckerseite her mit beispielhafter Darstellung von vier Pins; Fig. 12 eine der Fig. 11 entsprechende Ansicht des Sensormoduls von der sensitiven Seite im Querschnitt durch den Bereich des kapazitiv messenden Feuchtesensorchips; Fig. 13 eine weitere Ansicht des Sensormoduls von der sensitiven Seite im Querschnitt durch den Bereich der Sensormitte, etwa im Bereich des MikroControllers;

Fig. 14 eine weitere Ansicht des Sensors von der sensitiven Seite im Querschnitt durch den Bereich der zweikanaligen spektroskopischen Sensorchipanordnung;

Fig. 15 eine weitere Ansicht des Sensors von der sensitiven Seite im Querschnitt durch den Bereich des ASICs und des darunter befindlichen Kühlkörpers; Fig. 16 eine Einbauanordnung des Sensormoduls in einem Strömungskanal einer Klimaanlage in Draufsicht;

Fig. 17 die Einbauanordnung des Sensormoduls aus Fig. 16 im Querschnitt; Fig. 18, 19 ein Sensormodul gemäß einer weiteren Ausführungsform mit zwei gegenläufig angeordneten zweikanaligen Thermopile-Chips:

Fig. 18 eine Draufsicht auf das Gehäuse mit eingepresster Leiterplatte, die auf ihrer Oberseite mit zwei Thermopile-Chips COB-bestückt ist; Fig. 19 die Draufsicht auf das Sensormodul aus Fig. 18 nach der Pas- sivierung und der Montage einer Vier-Loch-Blende; Fig. 20, 21 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensormoduls mit einem zweikanaligen Thermopile-Chips, mit Ankopplung der Blende an die Masse als EMV-Schutz:

Fig. 20 Durchsicht von oben auf das Sensorgehäuse mit Metall- Einlegeteilen, wobei die elektrischen Kontaktflächen der Blende zur Leiter- platte hin mit Einpresspins versehen sind;

Fig. 21 eine Draufsicht auf das Sensormodul aus Fig. 20 nach der Pas- sivierung und der Montage der großen, an die Masse ankoppelbaren Blende.

Ein Sensormodul 1 weist gemäß z. B. Fig. 1 , 3,4 und 5 ein Sensorgehäuse

2 auf, das einen Gehäuseträger 4 aus Kunststoff mit eingegossenen metallischen Bauteile aufweist. Der Gehäuseträger 4 weist an der vorderen, in Fig. 3, 4 linken Seite einen flachen, im Wesentlichen rechtwinkligen Bereich 4a zur Aufnahme einer Leiterplatte 5 mit einer Sensoranordnung und zum Einsatz in einen Klimakanal bzw. Luftschacht, rechts anschließend hiervon eine umlaufende Dichtringaufnahme 4b zur Aufnahme eines Dichtringes bzw. O- Ringes, hiervon rechts anschließend einen Flanschbereich 4c bzw. Laschenbereich mit Befestigungslöchern 6, und rechts hieran anschließend eine Steckerbuchse 8 mit Widerhaken 9 auf. In dem vorderen, flachen Bereich 4a ist eine Kavität 10 zur Aufnahme der beidseitig bestückten Leiterplatte 5 ausgebildet, wobei die Kavität 10 von einer oder zwei umlaufenden Gelstoppkanten 11 begrenzt ist. Innerhalb der Gelstoppkanten 11 und in der KavitätiO sind Leiterplatten-Auflagen 12 als flache Schulterbereiche des Gehäuseträgers 4 ausgebildet, die eine Aufnahme der beidseitig bestückten Leiterplatte 5 in der Kavität 10 ermöglichen, wie weiter unten beschrieben wird. Außerhalb der Kavität 10 sind Blendenauflagen 14 als flache Bereiche des Gehäuseträgers 4 ausgebildet.

In dem Gehäuseträger 4 sind metallische Einlegeteile 16 eingegossen, die sich in Längsrichtung von der Steckerbuchse 8 zu der hinteren, in Figur 4 rechten Leiterplatten-Auflage 12 erstrecken und dort als Einpress-Pins 16a vertikal hervorstehen zur Aufnahme der Leiterplatte 5 und entsprechend in der Steckerbuchse 8 seitlich hervorstehende Steckerpins 16b bilden. Weiterhin ist in dem Gehäuseträger 4 ein Kühlkörper 20 eingegossen, der sich gemäß Fig. 1 , 4 vertikal durch den Gehäuseträger 4 erstreckt, mit seiner Oberseite in der Kavität 10 freiliegt zur Aufnahme der Leiterplatte 5 und an seiner Unterseite als Kühlstem mit großer Oberfläche aus dem Gehäuseträger 4 nach unten herausragt. Weiterhin sind weitere metallischen Einlegeteile 22, 23, 24 in den Gehäuseträger 4 eingegossen, die an einem Ende in den Leiterplattenauflagen 12 als Einpress-Pins 22a, 23a, 24a für die Leiterplatte 5 und an ihrem anderen Ende 23b, 24b als Schneidklemmen dienen. Weitere metallische Einlegeteile 25 enden mit einem Ende als Einpress-Pins 25a in einer Leiterplatteauflage und mit ihrem anderen Ende in einer Kavität 28 für einen Feuchtesensor, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Leiterplatte 5 wird auf ihrer Oberseite 5a mittels Chip-On-Board (COB) - Technologie und auf ihrer Unterseite 5b mittels Standardmontagetechnik (SMT) bestückt. Auf der Oberseite 5a ist gemäß der Detailansicht der Fig. 2 eine zweikanalige, durch OMM (Oberflächenmikromechanik) mikrostrukturierte, spektroskopische Sensorchipanordnung 32 befestigt, die als Chip- Stapel mit einem Thermopile-Chip 33, einem Kappenchip 34 und zwei Filterchips 35, nämlich 35a und 35b, ausgebildet ist. Hierbei sind auf der O- berseite des Thermopile-Chips 33 unterhalb der beiden Filterchips 35a, b jeweils eine Messstruktur ausgebildet, die eine Membran 36 oberhalb einer Kavität 37 aufweist. Auf der Membran 36 sind mindestens zwei kontaktierte Leiterbahnen 38 aus elektrisch leitfähigen Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten, z. B. polykristallinem Silizium und Aluminium, aufgetragen, die sich von der Mitte der Membran 36 bis in das Bulkmaterial des Thermopile-Chips 33 erstrecken. Auf den Leiterbahnen 38 ist eine Absorberschicht 39, z. B. ein Metalloxid, aufgetragen, das Infrarot-Strahlung absorbiert. Oberhalb der Absorberschicht 39 ist auf der Unterseite des Kappen-Chips 34 eine weitere Kavität 40 ausgebildet; in den Kavitäten 37, 40 ist ein Vakuum ausgebildet, so dass die Leiterbahnen 38 und die Absorber- Schicht 39 auf der dünnen Membran 36 thermisch isoliert sind. Der Kappenchip 34 ist auf dem Thermopile-Chip 33 über eine vakuumdichte Sealglas- Verbindung 42 befestigt, so dass die Kavität 40 nach außen vakuumdicht verschlossen ist. Auf der Oberseite des Filterchips 34 sind die optischen Filterchips 35 über optisch transparenten Klebstoff 44 befestigt. Der Thermopi- Ie-Sensor 32 ist als solches bekannt; von oben auftreffende Infrarot-

Strahlung wird in den optischen Filterchips 35 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen gefiltert, wobei die durchgelassenen IR-Wellenlängenbe- reiche durch die Schicht aus optisch transparentem Klebstoff 44 in den für IR-Strahlung weitestgehend transparenten Kappenchip 34, durch die Kavität 40 und auf die Absorberschicht 39 gelangen, die sich entsprechend der auftreffenden IR-Strahlung erwärmt, so dass die kontaktierten Leiterbahnen 38 sich ebenfalls erwärmen und aufgrund ihrer unterschiedlichen Seebeck- Koeffizienten eine Mess-Spannung, die sogenannte Thermospannung, ausbilden.

Der Thermopile-Chip 33 ist mittels einer Chipklebstoff-Schicht 46 direkt auf die Oberseite 5a der Leiterplatte geklebt. Die Leiterbahnen 38 sind über

Drahtbonds 48 mit entsprechenden Leiterbahnen auf der Oberseite 5a der Leiterplatte 5 kontaktiert. Neben dem Thermopile-Chip 33 sind auf der O- berseite 5a der Leiterplatte 5 noch weitere Chips, nämlich ein Mikrocontrol- ler-Chip 50, ein EEPROM, 52, ein ASIC 54 und ein LIN- Steuerchip 54 einen fahrzeuginternen seriellen LIN-Bus in COB-Technologie montiert, d. h. über Chipklebstoff-Schichten 46 direkt auf die Oberseite 5a geklebt und über Drahtbonds 48, z. B. aus AI, mit der Leiterplatte 5 kontaktiert.

Da der ASIC 54 eine hohe Wärmeentwicklung aufweist, wird der durch den Kühlkörper 20 gekühlt. Hierzu sind durch die Leiterplatte 5 thermische VIA

55 geführt, die den auf der Oberseite 5a der Leiterplatte 5 befestigten ASIC 54 thermisch an den an der Unterseite 5b der Leiterplatte 5 befestigten Kühlkörper 20 mittels thermisch leitender Kontaktmaterialien ankoppeln.

Auf der Unterseite 5b der Leiterplatte 5 sind in Standardmontage-Technik verschiedene passive Bauelemente 57, 58, 59 angebracht, indem sie jeweils in ihren metallischen Kontaktflächen 60 aufgenommen sind, die wiederum mittels Lot 62 - oder einem entsprechenden Klebstoff - an der Unterseite 5b befestigt und entsprechend kontaktiert sind.

Die COB-montierten Chips 33, 50, 52, 54, 56 können grundsätzlich auch mittels der Drahtbonds 48 direkt miteinander, d. h. über Chip-to-Chip- Verbindungen, kontaktiert werden.

Weiterhin ist als IR-Strahlungsquelle eine Miniaturlampe 64 in einen Lampensockel 66 aus z. B. einem Kunststoff- oder Keramikmaterial gesetzt und von unten durch eine Öffnung 68 in der Leiterplatte 5 gesetzt, so dass die Miniaturlampe 64 mit einem oberen Teil des Lampensockels 66 aus der O- berseite 5a herausragt. Die Lampenanschlüsse 70 werden wiederum an der Unterseite 5b der Leiterplatte 5 über Lot 62 kontaktiert.

Die bestückte Leiterplatte 5 weist Einpress-Löcher 72 auf, mit der sie in die nach oben vorstehenden Einpress-Pins 16a , 23a, 24a und 25a der metallischen Einlegeteile 16, 22, 23, 24 und 25 eingepresst wird, wodurch eine kalte Kontaktiertechnik zur Aufnahme der Leiterplatte 5 und ihrer Kontaktierung mit der Steckerbuchse 8 sowie weiteren im Sensorgehäuse 2 vorgesehenen Bauelementen erreicht wird. Bei der gezeigten Ausbildung des Sensormoduls 1 als Multifunktions-Sensormodul 1 ist zusätzlich ein kapazitiver Feuchtesensor 80 in der Kavität 28 des Gehäuseträgers 4 eingesetzt, der über die metallischen Einlegeteile 25 mit der Leiterplatte 4 kontaktiert ist; weiterhin ist als Temperatur-Sensor ein bedrahteter Thermistor 82 in Schneid-Klemm- Technik zwischen die Schneidklemmen 23b der metallischen Einlegeteile

23, 24 eingesetzt und somit mit der Leiterplatte 4 kontaktiert. Der Thermistor 82 wird hierbei unterhalb des Sensorgehäuses 2 von unten eingesetzt. Beide zusätzlichen Sensoren 80, 82 werden somit über die Leiterplatte 4 ausgelesen, wobei der ASIC 54 insbesondere der Signalauswertung der Mess- Signale sowie der Steuerung der Miniaturlampe dient.

Nach Einsetzen der Leiterplatte 4 wird ihre Unterseite 5b mitsamt der passiven Bauelemente 57, 58, 59 und Lot-Verbindungen 62 sowie ihre Oberseite 5a mitsamt der Drahtbonds 48 passiviert, indem in die Kavität 10 des Ge- häuseträgers 4 ein Passivierungsgel 84, z.B. ein Silikongel, 84, eingefüllt wird, das den Zwischenraum zwischen dem Gehäuseträger 4 und der Leiterplatte 5 und somit die in SMT bestückte Unterseite 5b der Leiterplatte 5 vollständig bedeckt und auf der COB-bestückten Oberseite 5a der Leiterplatte 5 bis zu der Gelstoppkante 11 reicht. Die Gelstoppkante 11 verhindert ein Überkriechen des Passivierungsgels 84 über den Gehäuseträger 4.

Fig. 1 , 2 und Fig. 6 zeigen das so ausgebildete Sensormodul 1 nach dem Passivieren. Das Passivierungsgel 84 bedeckt einen der Teil der COB- Chips, insbesondere das EEPROM 52, den ASIC 54 und den Mikrocontrol- ler 50. Die Sensorchipanordnung 32 wird hierbei nur bis zu den Seitenflächen der optischen Filterchips 35a, b bedeckt, so dass deren Oberseite frei von dem Passivierungsmaterial 84 ist. Gemäß Fig. 1 , 6 ragt auch die Miniaturlampe 64 aus dem Passivierungsgel 84; die weiteren Bauelemente der Leiterplatte sind bedeckt. Das nachfolgend erstarrende Passivierungsgel 84 beeinflusst somit die optische Messung nicht. Es hilft vielmehr, Streulicht von den Seitenflächen des optischen Filterchips 35 fernzuhalten und einen direkten Eintritt in den Kappenchip 34 oder den Thermopile-Chip 32 zu verhindern. Hierzu ist das Passivierungsgel 84 für IR-Strahlung undurchlässig. Der kapazitive Feuchtesensorchip 80 und der an der Unterseite vorgesehene Thermistor 82 sind außerhalb der Kavität 10 vorgesehen und somit nicht vom Passivierungsgel 84 bedeckt.

Gemäß Fig. 7 wird nachfolgend eine optische Blende 86, z. B. aus Metall, auf die Blendenauflagen 14 des Gehäuseträgers 4 gesetzt und in Klebeverbindungen 88 heißverklebt oder z.B. auch durch Umlegen eines entsprechenden, nach oben vorstehenden Gehäuserandes heißverstemmt. Wie der Detailvergrößerung der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind zwei Blendenöffnungen 90a, b direkt oberhalb der optischen Filterchips 35a, b positioniert, so dass lediglich vertikal einfallende Infrarot-Strahlung auf die optischen Filterchips 35a, b gelangt.

Gemäß Fig. 8 wird nachfolgend ein Reflektor 92 aus Kunststoff auf das

Sensorgehäuse 2 gesetzt. Der Reflektor 92 weist - wie z.B. der Schnittdarstellung der Fig. 1 zu entnehmen ist - einen mittleren gewölbten Bereich 92a mit einer reflektierenden Innenbeschichtung 94 und eine den mittleren Bereich 92a umgebene, in Fig. 8 schraffierte Reflektorauflagefläche 92b auf, die zur Befestigung an dem Gehäuseträger 4 dient und entsprechend ohne Innenbeschichtung ausgebildet ist. In Seitenbereichen des mittleren Reflektorbereichs 92a sind zum Luftaustausch poröse Membranen 96, Vorzugs- weise einander gegenüberliegend, eingesetzt. Weiterhin sind in der Reflektorauflagefläche 92b oberhalb des kapazitiven Feuchtesensors 80 Gasduch- lassöffnungen 98 ausgebildet, um einen Zugang des Gases in die Kaverne 28 zu dem kapazitiven Feuchtesensor 80 zu ermöglichen.

Der Reflektor 92 wird mit seiner Reflektorauflagefläche 92b auf die Oberseite des Gehäuseträgers 4 gesetzt, der aus einem für Infrarot-Strahlung einer vorgegebenen Frequenz transparenten Kunststoffmaterial gefertigt ist, woraufhin die Refektorauflagefläche 92b mit dem Gehäuseträger 4 durch La- serdurchstrahlschweißen (LDS) in einer LDS-Schweißverbindung 99 verschweißt wird. Hierdurch wird eine vollständige Abdichtung des Innenraums des mittleren Reflektorbereichs 92a nach außen gewährleistet. Die reflektierende Innenbeschichtung 94 dient der Fokussierung der von der Miniaturlampe 64 ausgesandten IR-Strahlung auf die Filterchips 35a, b. Grundsätz- lieh können auch andere oder weitere Reflektoreinrichtungen an der Innenseite des mittleren Reflektorbereichs 92a vorgesehen sein, z. B. für eine aktive Ausrichtung der Reflektoren, wodurch die Ausbildung jedoch aufwendiger wird.

Gemäß der Draufsicht der Fig. 8, 9a kann der mittlere Reflektorbereich 92a in einen oberhalb der Miniaturlampe 64 angeordneten konvexen Bereich 92c, einen nach rechts - d.h. zu den Filterchips 35a, b hin - mittleren rechtwinkligen, geradlinigen Bereich 92d, der z.B. als rechtswinkliger Schnitt in der Schnittansicht der Fig. 13 zu erkennen ist, und zwei jeweils konvex ge- wölbte, in Querrichtung aneinander stoßende, rechts an den geradlinigen Bereich 92d folgende Bereiche 92e, 92f unterteilt sein, die in der Schnittansicht der Fig. 14 zu erkennen sind und eine Fokussierung auf jeden der beiden Filterchips 35a, b ermöglichen. Durch diese Formgebung wird eine gute und effektive Fokussierung auf beide Filterchips 35a, b des gezeigten zwei- kanaligen Thermopile-Sensors 32 erreicht; grundsätzlich sind auch andere fokussierende Formgebungen des mittleren Reflektorbereichs möglich. Fig. 16, 17 zeigen den Einbau des Sensormoduls 1 in einen Strömungskanal 105 einer Klimaanlage eines Fahrzeuges. In die Dichtringaufnahme 4b des Gehäuseträgers 4 wird ein O-Ring 108 als Dichtring eingelegt, und das ganze Gassensormodul 1 seitlich in eine Öffnung 105a des Strömungska- nals 105 eingesetzt, so dass der O-Ring 108 abdichtet. Durch die Befestigungslöcher 6 des Flanschbereiches 4c des Gehäuseträgers 4 werden Befestigungsschrauben 106 geführt und in entsprechenden Gewinden 107 des Strömungskanals 105 eingeschraubt, so dass das Gassensormodul 1 an dem Strömungskanal 105 befestigt ist und mit seinem vorderen Teil in des- sen Innenraum 109 ragt und in der durch Pfeile angezeigte jeweilige Luftströmung den CO2-Gehalt bzw. Gehalt an weiteren Gasen, die Temperatur und die Feuchtigkeit ermitteln kann. Die Steckerbuchse 8 ragt nach außen aus dem Strömungskanal 105 zur Kontaktierung hervor.

Fig. 18, 19 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gassensormoduls

110 mit einer Sensorchipanordnung 132 mit zwei gegenläufig angeordneten zweikanaligen Thermopile-Chips 133a, b, die - entsprechend der ersten Ausführungsform - in COB-Technologie direkt auf der Oberseite 5a der Leiterplatte 5 aufgesetzt und kontaktiert sind. Der erste zweikanalige Thermopi- Ie-Chip 133a dient der Messung einer Referenzstrahlung und eines ersten

Gases, z.B. CO2. Der zweite zweikanalige Thermopile-Chip 133b dient der Messung eines zweiten und dritten Gases. Die Formgebung des Reflektors 92, insbesondere des mittleren, gewölbten Reflektorbereichs 92a kann entsprechend angepasst werden, um eine genaue Fokussierung von der einen Miniaturlampe 64 auf beide Thermopile-Chips 133a, b, zu erreichen. Der weitere Aufbau des Gassensormoduls 110 entspricht demjenigen der ersten Ausführungsform.

In Fig. 19 ist die Anbausituation nach Montage der metallischen optischen Blende 186 gezeigt, die - anders als die optische Blende 86 der ersten Ausführungsform - vier Blendenöffnungen 190a, b, c, d oberhalb der vier Filterchips aufweist Die Fig. 20, 21 zeigen eine dritte Ausführungsform, die gegenüber der ersten Ausführungsform die Verwendung einer größeren optischen Blende 286 vorsieht. Hierzu sind zusätzlich zu der - bereits bei den beiden ersten Aus- führungsformen vorgesehenen - Blendenauflagen 14 in Längsrichtung vor und hinter der Kavität 10 Blendenauflagen 293, 294 vorgesehen. Die optische Blende 286 erstreckt sich somit in Längsrichtung vollständig über die Kavität 10, wobei seitliche Bereiche der Kavität 10 gemäß Fig. 21 auch nicht abgedeckt sein können. Die metallische optische Blende 286 ist in den Blen- denauflagen 293, 294 durch zusätzliche Klebeverbindungen 295 befestigt. Die Klebeverbindung mittels elektrisch leitfähigen Klebstoff zu den metallischen Auflageflächen 14, welche in den Kunststoffträger 4 eingespritzt sind und über die Einpresstechnik mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, ermöglicht somit eine Kontaktierung der metallischen Blende 286, wodurch ein EMV-Schutz von der Oberseite für die darunter angeordnete Elektronik und Sensorik erreicht wird. Hierbei können die erste, zweite und dritte Ausführungsform entsprechende kombiniert werden, so dass in der Blende 286 vier Blendenöffnungen 190 a bis d anstelle der gezeigten Blendenöffnungen 290 a, b ausgebildet sind. Es können die gleichen Reflektoren wie bei den ersten beiden Ausführungsformen verwendet werden, da der Strahlengang zwischen der Miniaturlampe 64 und den Filterchips von der darunter liegenden metallischen Blende 286 nicht beeinflusst ist.

Grundsätzlich können bei allen Ausführungsformen statt Filterchips auch in den Blendenöffnungen angebrachte Strahlungsfilter verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Gassensormodul für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei das Gassensormodul (1 , 110) aufweist: ein Sensorgehäuse (2) mit einem Gehäuseträger (4) aus einem Kunststoffmaterial, der eine Kavität (10) und eine Anschlusseinrichtung (8) zur externen Kontaktierung aufweist, und in dem Gehäuseträger (4) aufgenommenen elektrisch leitfähigen Einlegeteilen (16, 22, 23, 24, 25), ein Substrat (5), auf dessen Oberseite (5a) in Chip-on-Bord-Montage- verfahren mindestens eine mikrostrukturierte, spektroskopische Sensorchipanordnung (32, 132) und ein Auswertechip (54) mittels Chipklebstoff- schichten (46) befestigt und über Drahtbonds (48) kontaktiert sind und auf dessen Unterseite (5b) weitere Bauelemente (57, 58, 59) befestigt und kontaktiert sind, wobei das Substrat (5) in der Kavität (10) des Sensorgehäuses (2) aufgenommen und mit den metallischen Einlegeteilen (16, 22, 23, 24,

25) kontaktiert ist, eine an dem Substrat (5) kontaktierte, über die Substratoberseite (5a) ragende IR-Strahlungseinrichtung (64), einen auf dem Sensorgehäuse (2) befestigten Reflektor (92, 192) mit einer reflektierenden Innenbeschichtung (94), der oberhalb der mikrostrukturierten, spektroskopischen Sensorchipanordnung (32, 132) und der IR- Strahlungseinrichtung (64) angeordnet ist, ein in der Kavität (10) aufgenommenes Passivierungsmittel (84), das die Substratunterseite (5b) mit den weiteren Bauelementen (57, 58, 59) und die Substratoberseite (5a) mit den Drahtbonds (48) bedeckt und die IR- Strahlungseinrichtung (64) und eine Oberseite der spektroskopischen Sensorchipanordnung (32, 132) frei lässt.

2. Gassensormodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Substratunterseite (5b) in einer Standardmontagetechnik passive

Bauelemente (57, 58, 59) befestigt sind.

3. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlungseinrichtung (64) eine Miniaturlampe (64) ist, die in einem von der Substratunterseite (5b) eingesteckten Lampensockel (66) eingesetzt ist und an der Substratoberseite (5a) über das Passivierungsmittel (84) hervorragt, wobei Lampenanschlüsse (70) an der

Substratunterseite (5b) kontaktiert sind.

4. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Substratoberseite (5a) weiterhin ein Mikro- controller-Chip (50) und/oder ein EEPROM (52) und/oder ein LIN-Steuer- Chip (58) durch COB-Technologie mittels einer Chipklebstoffschicht (46) und Drahtbonds (48) kontaktiert sind.

5. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) Einpresslöcher (72) aufweist, mit denen es in Einpress-Pins (16a, 22a, 23a, 24a, 25a) der metallischen Einlegeteile (16, 22, 23, 24, 25) eingepresst und hierdurch mechanisch befestigt und kontaktiert ist.

6. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtesensor (80) und/oder ein Temperatursensor (82) an den mechanischen Einlegeteilen des Sensorgehäuses (2) befestigt und über die mechanischen Einlegeteile mit dem Substrat (5) kontaktiert sind.

7. Gassensormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (82) in Schneidklemmen (24b, 23b) der metallischen Einlegeteile eingesteckt ist.

8. Gassensormodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (80) auf Oberflächen der metallischen Einlegeteile (25) mit elektrisch leitfähigem Klebstoff montiert ist.

9. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (92) einen zumindest teilweise konvex gekrümmten mittleren Reflektorbereich (92a) mit der reflektierenden Innen- beschichtung (94) und eine den mittleren Reflektorbereich (92a) umgebene

Reflektorauflagefläche (92b) aufweist, die auf dem Gehäuseträger (4) verschweißt ist.

10. Gassensormodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorauflagefläche (92b) frei von der reflektierenden Innenbeschich- tung (94) ausgebildet und durch Laserdurchstrahlschweißen auf dem Gehäuseträger verschweißt ist, wobei entweder der Gehäuseträger (4) aus einem für Infrarot-Strahlung eines vorgegebenen Wellenlängenbereiches transparenten Material und der Reflektor (92) aus einem für die Infrarot- Strahlung intransparentem Material gefertigt ist, oder umgekehrt.

11. Gassensormodul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mittleren Reflektorbereich (92a) Öffnungen für einen Gasdurchtritt vorgesehen sind, die mit porösen Membranen (96) verschlossen sind.

12. Gassensormodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem mittleren Reflektorbereich (92a) oberhalb der IR-Strahlungsquelle (64) ein konvexer Bereich (92d) und oberhalb der zwei- kanaligen spektroskopischen Sensorchip-Messanordnung (32) zwei nebeneinander ausgebildete konvexe Bereiche (92e, f) ausgebildet sind.

13. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) sich von der Substratoberseite (5a) bis zu der Substratunterseite (5b) erstreckende thermische Vias (55) aufweist, unterhalb von denen an der Substratunterseite (5b) ein Kühlkörper (20) und oberhalb von denen mindestens ein wärmebelasteter Chip, z. B. ein ASIC (54), COB-befestigt ist.

14. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine umlaufende Gelstoppkante (11 ) ausgebildet zur Verhinderung eines Überkriechens des Passivierungsmittels (84) aus der Kavität (10) auf den Gehäuseträger (4).

15. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte, spektroskopische Sensorchipanordnung (32, 132) ein oder zwei Chip-Stapel aus jeweils mindestens einem Thermopile-Chip (33) und einem Kappenchip (34) aufweist, wobei der Thermopile-Chip (33) eine Kavität (37), eine oberhalb der Kavität (37) ausgebildete Membran (36), eine Thermopile-Struktur aus kontaktierten Leiter- bahnen (38) und eine die Leiterbahnen (38) abdeckende, IR-Strahlung absorbierende Absorberschicht (39) aufweist, und der Kappenchip auf dem Thermopile-Chip vakuumdicht befestigt ist und oberhalb der Membran und der Absorberschicht eine Kavität (40) aufweist.

16. Gassensormodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kappenchip (34) zwei optischen Filterchips (35a, b) befestigt sind.

17. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Sensorgehäuse (2) eine optische Blende (86, 186, 286) befestigt ist, die oberhalb der spektroskopischen Sensorchipanordnung (32a,b) Blendenöffnungen (90a, b; 190a-d) aufweist, o- berhalb des Passivierungsmittels (84), im Gehäuseträger (4) befestigt.

18. Gassensormodul nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Blende (286) elektrisch leitfähig ausgebildet ist und mit Einlegeteilen (222) des Sensorgehäuses als EMV-Schutz kontaktiert ist.

19. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anschlusseinrichtung (8) und der Kavi- tät (10) eine Dichtringaufnahme (4b) und/oder ein Flanschbereich (4c) zur Befestigung des Gassensormoduls (1 ) ausgebildet ist.

20. Gassensormodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Substratunterseite (5b) passive Bauelemente mittels Lot (62) durch Standard-Montage-Technik angebracht sind.

21. Verfahren zum Herstellen eines Gassensormoduls mit mindestens folgenden Schritten:

Herstellen eines Sensorgehäuses (2) mit einem Gehäuseträger (4) aus einem Kunststoffmaterial und in dem Gehäuseträger (4) eingespritzten metallischen Einlegeteilen (16, 22, 23, 24, 25) und einer Kavität (10) auf der O- berseite des Sensorgehäuses (2) ;

Montieren von Chips (33, 52, 54, 56) auf der Substratoberseite (5a) eines Substrates (5) in Chip-on-Bord-Technologie unter Befestigung der Chips (33, 52, 54, 56) durch Chip-Klebstoff-Schichten (46) und Kontaktierung über Drahtbonds (48), Montieren einer IR-Strahlungsquelle (64) und weiterer Bauelemente (57, 58,

59) auf der Substratunterseite (5b) in Standard-Montage-Technik mittels Lot (62) oder Klebstoff;, wobei die IR-Strahlungsquelle (64) durch das Substrat nach oben hindurchragt, Einsetzen des Substrates (5) in die Kavität (10) des Gehäuseträgers (4) un- ter Kontaktierung mit zumindest einigen metallischen Einlegeteilen (16, 22, 23, 24, 25),

Einbringen eines Passivierungsmittels (84) in die Kavität (10), das die Substratunterseite (5b) mit den weiteren Bauelementen (57, 58, 59) und die Substratoberseite (5a) mit den Drahtbonds (48) bedeckt, wobei die IR- Strahlungsquelle (64) und die spektroskopische Sensorchipanordnung

(32a, b; 132a,b,c,d) zumindest in ihrem oberen Bereich frei gelassen sind, Montage einer Blende (86, 186, 286) oberhalb des Passivierungsmittels (84), und

Befestigen eines Reflektors (92) mit einer reflektierenden Innenbeschich- tung (94) an dem Sensorgehäuse (2) oberhalb der IR-Strahlungsquelle (64) und der spektroskopischen Sensorchip-Anordnung (32a, b; 132a,b,c,d).

22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der metallischen Einlegeteile (16, 22, 23, 24, 25) vertikal nach oben ragende Einpresspins aufweist und das Substrat (5) Einpressöffnun- gen (72) aufweist, mit denen es in die Einspresspins zur mechanischen Befestigung und Kontaktierung eingepresst wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (92) eine äußere Reflektorauflagefläche (92b) aufweist, das Kunststoffmaterial des Gehäuseträgers (4) für Infrarot-Strahlung eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs transparent und der Reflektor (92) für diese Infrarot-Strahlung intransparent ist oder umgekehrt, und zwischen dem Gehäuseträger (4) und der Reflektorauflagefläche (92b) eine LDS-Schweißverbindung (99) durch IR-Laserstrahlung von der Unterseite oder Oberseite her ausgebildet wird.